Битрейт что это в видеорегистраторе

Обновлено: 04.07.2024

Компания Dahua в своих регистраторах использует кроме стандартных параметров настройки кодирования H.264 ещё и расширенные, обозначенный как режим SMART.

Smart H.264 не является новой технологией, это оптимизированная реализация технологии кодирования H.264. Smart H.264 представляет собой набор интеллектуальных алгоритмов кодирования, разработанных компанией Dahua на основе кодека H.264. Чтобы соответствовать особенностям записи при видеонаблюдении, Smart264 использует некоторые ключевые методы кодирования видео. Smart H.264 кодек может повысить эффективность кодирования видео в соответствии с особенностями различных мест наблюдения, кроме того, он может значительно снизить объем записи и потока для передачи данных по сети.

Технология Smart H.264 представляет собой набор интеллектуальных алгоритмов кодирования.

Разработанный компанией Dahua технология Smart H.264, включает в себя следующие три ключевых аспекта:

- Алгоритм расширенного управления скоростью передачи битов потока;

- Видеокодирование на основе аналитического контента видео (включая динамический ROI, динамический GOP(Интервал между опорными кадрами), гибкую структуру опорных кадров);

- Технология подавления шума.

I-кадры(Intra-coded frames) - Опорный (ключевой) кадр. Кодируются независимо от других кадров, так как обрабатываются с использованием собственной информации конкретного кадра. I-кадры имеет большой размер.

Структура записи видеопотока при фиксированном интервале I-кадров

Типичные настройки видеорегистратора реализует фиксированную структуру GOP (Интервал между опорными кадрами, I-кадр), что означает, что интервал между двумя I-кадрами постоянен и, как правило, установлен 2 секунды.

Наиболее рационально выбирать переменный битрейт, при котором кодек видеорегистратора уменьшает или увеличивает поток данных, в зависимости от детализации или движения объектов в поле зрении видеокамеры.

В видеонаблюдении, в большинстве случаев, видео статично, а движущийся объект или общее движение появляются в определенные периоды, таким образом, мы можем увеличить интервал GOP, чтобы уменьшить количество I-кадров за период времени. I-кадр имеет гораздо больший объём в видеопотоке по сравнению с P-кадром. Уменьшение кол-ва I-кадров позволит уменьшить размер видеопотока, либо увеличить размер P-кадров, тем самым увеличить качество картинки при записи.

В CVI видеорегистраторах Dahua при выборе режима Smart H.264 реализуется гибкая структура опорных кадров, использующая технологию двух-кадровой ссылки и технологию виртуального опорного I-кадра.

Технология двух-кадровой ссылки.

Для обычного кодирования видеопотока в системах видеонаблюдения использует только один кадр (опорный I-кадр или предыдущий кадр) в качестве эталонного кадра,на который ссылается следующий кадр. Для двухкадровой режима (режим Reframes=2) для ссылки будут взяты два контрольных кадра, один – это предыдущий кадр, другой - это 0-й кадр (I-кадр). На рисунке 2-й P-кадр ссылается как на 0-й кадр, так и на первый P-кадр. В сцене движения, структура с двухкадровой ссылкой может найти лучшие блоки для определения фоновой зоны относительно движущегося объекта. Это может увеличить точность оценки движения и повысить эффективность сжатия.

Технология виртуального I кадра.

Как правило, только через I-кадр можно реализовать функцию обрезки/вставки видеопотока. Реализация виртуальной технологии I-кадра гарантирует, что определённый P-кадр может назначить I-кадр как ближайший опорный кадр, не учитывая с 1-го по 4-й P-кадр (на рисунке 5-й P-кадр ссылается только на 0-й I-кадр), таким образом, он становиться, как бы, 1-м кадром для следующих за ним P-кадрами. Эта технология уменьшает время доступа к случайному кадру в видеопотоке, поскольку для получения нужного кадра нет необходимости полностью распаковать всю цепочку P-кадров от ближайшего опорного I-кадра.

Настройки видеорегистратора при выборе режима Smart H.264+ , можно заметить что нет выбора интервала между опорными кадрами (I-кадр).

Протестируем различные настройки кодирования на видеорегистраторе XVR5104HE-S2 с прошивкой вер. 3.218.0000002.1. Видеопоток с разрешением 1920х1080 и частотой кадров 15 кадров в секунду. Сравним обычный режим и режим Smart H.264.

Сначала используем базовые настройки с фиксированным интервалом I-кадров в 2 секунды,с переменным битрейтом VBR, с максимальным потоком 4096 кБит и настройками Качество 4,5,6. Записывать будем уличную картинку с минимальным движением в кадре. Значение среднего битрейта при разном параметре Качество занесём в таблицу.

Таблица битрейта при разном качестве. Интервал опорного кадра I=2 cек. Максимальный битрейт= 4096 кБит/сек.

Классическое определение этого термина практически соответствует своему дословному переводу – скорость прохождения. То есть скорость прохождения битов информации. Известное практически каждому слово бит, что означает единицу измерения объема цифровой информации, является сокращением от словосочетания binary digit – двоичное число. Скорость передачи этих самых битов и есть тот самый битрейт.

Но имеется в виду не просто скорость передачи, а эффективная скорость. Под этим подразумевается именно объем полезной информации, при этом, не учитывая информацию служебного характера, которая тоже занимает трафик. Это могут быть стартовые, стоповые биты или во время кодировки контрольные символы. Если учитывать и их, то канал характеризуется ботами, как измерителем его пропускной способности.

Понимать значение битрейта можно двояко: как показатель, измеряющий максимальный объем передачи за фиксированное время, а также как минимальное количество сигнала, которое канал способен пропускать без задержек в реальном времени.

В любом случае, измеряется битрейт показателем битов за секунду (bps), а также килобитами в секунду (kbps), мегабитами в секунду (Mbps) и т.д.

При сжатии видеосигнала, которое происходит с определенной потерей качества (например, форматы MPEG или MP3), битрейтовый измеритель демонстрирует величину сжатия потока и, соответственно, размер самого канала для которого и производится сжатие.

Сжимать пропускаемые данные можно несколькими способами, рассмотрим каждый более детально. Среди этих видов битрейта первым следует остановиться на постоянном битрейте (conctant bitrate, CBR), при котором перед кодированием задается некоторый его размер, не меняющийся до окончания всего файла. Это дает возможность наперед прогнозировать размер окончательно сжатого файла, что очень удобно. Недостатки постоянного битрейта проявляются в музыкальных файлах. Их качество при его применении значительно теряется, потому что прослеживается детерминированная обратная зависимость между размером и качеством.

Второй, довольно часто встречающийся битрейт – переменный (variable bitrate, VBR), при котором есть возможность выбора кодеком именно такого значения битрейта, который может соответствовать разному уровню качества сжимаемого сигнала. Более того, во время кодировки одного файла сам показатель битрейта может меняться. Базой переменного битрейта является психоакустическая модель, вибирающая в каждом случае, подходящий для него битрейт. По преимуществам и недостаткам переменный битрейт является противоположностью постоянного. К сожалению, при использовании его невозможно точно предположить размер будущего файла, что создает во многом неудобства. Однако, однозначным преимуществом переменного битрейта остается самый эффективный сравнительный показатель качества с размером файла.

Дитем, уже описанных постоянного и переменного битрейтов есть усредненный битрейт (average bitrade, ABR) частично вобравший в себя признаки их обоих. Выглядит это таким образом – с одной стороны вручную задается нужный битрейт, но и программа автоматически может в некоторых параметрах изменять показатель пропуска. Отклонение от заданного пользователем показателя, как правило, небольшой, что и отличает его переменного битрейта, в котором такая амплитуда может быть довольно большой. А вот амплитуда задаваемого битрейта довольно широкая – от 8 до 320 кбит/с. Однако усредненный битрейт используется нечасто.

Поэтому, если сценарий видео богат яркими, хорошего качества, быстро перемещающимися изображениями, необходимо иметь большой показатель битрейта. Если имеется дело с нечасто меняющимися изображениями, то достаточно будет и небольшого битрейта. Сейчас видеорегистраторы и ip-камеры позволяют пользователю выбирать, тот битрейт (постоянный или переменный), который будет оптимален в конкретном случае.

Как многие давно успели убедиться, видеорегистраторы за весьма короткий срок семимильными шагами ворвались в повседневную жизнь. И теперь легче сосчитать машины, в которых регистраторов пока еще нет, нежели уже оборудованные этим полезным девайсом.

Для того, чтобы разрешить некоторые сомнения в процессе выбора и эксплуатации регистратора, мы и проведем небольшой ликбез по самым распространенным заблуждениям.

Миф №1

Если на коробке регистратора написано Full HD, это автоматически означает, что у вас в салоне появилась портативная видеокамера с отличной картинкой.

Миф №2

На самом деле максимум того, что можно получить – освещение лица инспектора ГИБДД или случайного прохожего. Дальность действия подсветки в лучшем случае составляет 2-3 метра. Причем это не зависит от того, насколько устрашающе большое число диодов устанавливает производитель.

Миф №3

Миф №4

G-Sensor – второстепенная особенность, наличие которой следует рассматривать в последнюю очередь

Основное назначение этого датчика заключается в способности автоматически защищать файл с записью аварии от случайного удаления или затирания другими роликами. На самом деле, ведь в зависимости от серьезности аварии, можно продолжить дальнейшую езду на том же автомобиле. И в таком случае циклическая съемка способна стереть важный файл. Когда же настанет время разбирательства, у вас может не оказаться видео-подтверждения своей правоты.

Миф №5

Экран необходим регистратору по большому счету лишь для внесения изменений в настройки.

Как вариант – откидной экран, который можно использовать лишь при необходимости – и держать сложенным все остальное время.

Миф №6

Если регистратор запечатлел какое-либо происшествие – съемка станет прямым доказательством в суде.

И снова – верно лишь отчасти. Для начала желательно, чтобы съемка велось с частотой не меньше 30 кадров в секунду. В противном случае получается ролик с заметными рывками, что максимально повышает вероятность отказа в приобщении видео к делу. Следует всегда проверять правильность выставленной даты и времени, на это проверяющие обращают внимание в первую очередь. На месте аварии желательно, чтобы в кадр попали ваши часы, свежий выпуск журнала или иная информация, которая послужит авторитетным подтверждением времени инцидента.

Миф №7

Как настроить видеорегистратор:

Разрешение съемки

Интервальная съемка

Съемка видео одним сплошным файлом крайне неудобна. Представьте, что вам нужен только одноминутный момент записи, но вместо этого придется копировать до 32 Гб видео в зависимости от емкости карты памяти. Вдобавок для вырезания фрагмента понадобиться научиться хотя бы элементарному монтажу, скачать видеоредактор… Во избежание таких сложностей сейчас в регистраторах повсеместно предлагается разбивать съемку на файлы с одинаковой продолжительностью. Оптимальная длительность составляет 2-5 минут. Время менее минуты не слишком удобно, так как с высокой вероятностью разобьет необходимое событие на несколько файлов. Запускать их поочередно будет менее удобно, чем ограничиться одним-единственным видео.

Качество (битрейт) съемки

По большому счету, снижение разрешения съемки и битрейта оправдано только если использовать камеру в качестве системы длительного видеонаблюдения. Не обязательно в салоне автомобиля. Например, вы возвращаетесь домой и забираете с собой регистратор, а затем устанавливаете камеру для наблюдения ночью за своей машиной во дворе. При значительном расстоянии (а это любая дистанция от 20-30 метров) детализация ухудшится в любом случае, к тому же вы будете заинтересованы в возможности записать на карту памяти как можно больше видео.

Контрастность, резкость, баланс белого, экспозиция

По умолчанию в регистраторе производитель устанавливает оптимальные параметры съемки, чтобы не требовалось вмешательство пользователя. Однако если вы предпочитаете индивидуальную настройку, советуем ограничиться контрастом и резкостью. Баланс белого и экспозиция выставляются автоматикой в зависимости от ситуации, которая может поменяться несколько раз даже за минуту. Например, если солнце зашло за облака и снова выглянуло, а затем было частично закрыто зданием. Зафиксированные пользователем параметры не позволяют гибко варьировать настройки, а это прямой путь к ухудшению качества изображения.

Датчик движения

Он же так называемый режим парковочной съемки. Его активация означает, что когда вы покинете машину и заглушите двигатель, регистратор будет автоматически начинать запись при движении в кадре и заканчивать при отсутствии такового. Полезная опция – в интернете есть немало примеров, когда она помогала выявить проколовшего шины или поцарапавшего машину хулигана. Однако регистратор под лобовым стеклом в ваше отсутствие – источник повышенной вероятности привлечь внимание криминальных элементов. Которые разобьют это самое стекло и унесут с собой регистратор, а заодно магнитолу и остальные ценные предметы. Тем не менее, режим парковочной записи будет не лишним, когда вы оставляете машину на парковке и уходите в магазин за покупками или отлучаетесь ненадолго по делам.

Задержка включения

Автовыключение экрана

Включенный дисплей регистратора будет отвлекать от дороги, особенно если это модель с крупным экраном. Лучше всего установить минимальное доступное время, чтобы сразу же по началу движения вы периферийным зрением не отвлекались на экран.

G-сенсор

LDWS (Lane Departure Warning system)

Система предупреждения о покидании текущей полосы. Данная технология впервые появилась в регистраторах в 2013 году, до этого встречалась лишь в качестве встраиваемой опции в автомобилях. Система отслеживает по разметке движение машины и подает звуковое предупреждение в случае съезда с выбранной полосы. Таким образом предупреждаются аварии, когда уставший, заснувший или отвлекшийся водитель может выехать на полосу встречного движения или на обочину. LDWS крайне полезна в дальних поездках, но следует принимать во внимание – корректность работы системы зависит от качества дорожной разметки, погодных условий и освещенности дороги.

В регистраторе LDWS требует обязательную(!) настройку. В списке опций следует запустить калибровку режима, после чего на экране появится картинка с камеры и две горизонтальные полоски. Их следует расположить так, чтобы верхняя находилась на линии горизонта, а нижняя – с дальнего края капота. Причем настройку нужно делать каждый раз при повороте камеры или смене места её установки.

GPS

Кроме того, регистратор может синхронизироваться со спутниками и получать точную информацию о текущей дате и времени. Эти сведения ставятся штампом на видео. Как правило, опции GPS ограничиваются всего парой пунктом: включение/выключение, активация/отвключение синхронизации времени и даты, а также выбор часового пояса. Обычно по умолчанию производителем выставлен российский часовой пояс UTC+4.

SPEEDCAM

В некоторых моделях регистраторов на базе GPS-приемника работает функция радар-детектора. В таком случае регистратор сверяет местоположение машины и ближайших стационарных комплексов видео и фотофиксации (вроде СТРЕЛКА-СТ), своевременно предупреждая водителя о приближении к ним. База расположения камер заранее загружена в память регистратора. Также по GPS может отслеживаться скорость машины и озвучиваться предупреждение в случае превышения определенного порога. Значение этого порога пользователь устанавливает самостоятельно (70, 80 км/ч и т.д.).

LED-подсветка

Основное назначение LED-подсветки заключается в освещении пространства рядом с машиной, когда та стоит без движения – скажем, чтобы осветить лицо остановившего вас инспектора. Включение/выключение подсветки крайне редко включают в список настроек, практически всегда быстрая активация возлагается на одну из кнопок на корпусе.

Частота

Под этим пунктом подразумевается частота электросети в регионе автомобилиста. По умолчанию для России в регистраторах выставляется значение 50 Гц. Если установить 60 Гц, то при искусственном придорожном освещении из-за ламп картинка будет непрерывно мерцать.

Наложение текста

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Вы, наверное, слышали о двоичном коде — о том, что всё в вычислительной технике сводится к последовательности единиц и нулей. Каждая из этих цифр, единица и ноль, называется битом. Таким образом, битрейт — это именно то, на что это похоже: битрейт. То есть количество битов за определённый промежуток времени, обычно за одну секунду.

На практике битрейт измеряет разные вещи в разных ситуациях. Существует три основных сценария, в которых битрейт важен для видео: сжатие, пропускная способность интернета и прямые трансляции (стримы). Но прежде чем мы рассмотрим всё это, давайте копнём глубже и посмотрим, как измеряется битрейт.

Биты и байты

Если вы узнаете только одну вещь из этой статьи, пусть будет разница между битами и байтами. Байты — это стандартная базовая единица измерения ёмкости компьютерной памяти. Мегабайты, гигабайты и терабайты — это множители байтов. Итак, как байты соотносятся с битами? Байт — это последовательность из восьми бит.

Таблица эквивалентов байтов и битов
Префикс	Множитель	Единицы	Эквивалент (B)	Эквивалент (b)
—	—	Байт Byte (B)	1B	8b
кило	Тысячи	Килобайт Kilobyte (KB)	~1,000B	~8,000b
мега	Миллионы	Мегабайт Megabyte (MB)	~1,000,000B	~8,000,000b
гига	Миллиарды	Гигабайт Gigabyte (GB)	~1,000,000,000B	~8,000,000,000b
тера	Триллионы	Терабайт Terabyte (TB)	~1,000,000,000,000B	~8,000,000,000,000b

В цифровой технике, а это абсолютное большинство современной техники, для хранения данных используется двоичная система, где каждая единица измерения основана на 2, а не 10. Как в мультфильме: раз два, раз два…

Теперь, когда мы понимаем, что такое битрейт, давайте поговорим о том, как он используется для сжатия.

Каждый кадр состоит из огромного количества пикселей. Если это количество попытаться разместить в памяти нашего компьютера или телефона, то на его хранение уйдёт слишком уж много места. Собственно говоря, арифметика здесь простая. Давайте посчитаем кадр в FullHD качестве.

Один кадр – 1920х1080= 2 073 600 то есть два мегабайта (вообще-то, это не совсем верно, но я немного упрощу)

Теперь мы знаем, что один кадр у нас весит 2 мб. Вроде немного, но давайте дальше посчитаем.

Одна секунда. В одной секунде должно быть не менее 24х кадров. Что получаем? 24х2=48 мб.

Одна минута. 48х60=2880 мб. То есть подумайте. В одной минуте, почти 3гига! Ну а сколько тогда будет занимать один час?

Один час 2880х60= 172 800 мб. То есть один часовой фильм, будет занимать 172 гига памяти.

И тут на помощь приходит сжатие. О том, как работает сжатие HEVC, вы можете прочитать здесь.

Проще говоря, сжатие — это процесс удаления избыточной информации с целью минимизации размера данных. Это приводит к уменьшению размера файлов, которые компьютерным системам легче хранить, а также к уменьшению информации, которую необходимо передавать и воспроизводить.

Разные видео кодеки используют различные алгоритмы для сжатия данных

Битрейт — это параметр, используемый для измерения степени сжатия файла. В случае видео — это количество битов, содержащихся в видеофайле, за каждую секунду его продолжительности. Большее значение битрейта означает больший объём файла, а это обычно означает более высокое качество изображения (хотя это ещё зависит от видеокодека).

Поскольку большинство видео файлов содержат миллионы бит в секунду видео, программное обеспечение для кодирования обычно выражает битрейт либо в килобитах в секунду (Кбит / с), либо в мегабитах в секунду (Мбит / с).

Итак, если мы сжимаем видеофайл со скоростью 18 Мбит/с, то каждая секунда видео будет содержать восемнадцать миллионов бит данных! Если бы видео длилось пятнадцать секунд, то получился бы файл размером примерно 34 МБ.

18 000 000 бит / сек ÷ 8 бит / бит • 15 секунд = 33 750 000 битов

Учитывая, что мы чаще говорим о гигабайтах — иногда сотнях гигабайт — это действительно даёт представление о том, сколько данных в видеофайлах на самом деле содержится. Помните об этом, когда в следующий раз будете жаловаться на время рендеринга или буферизацию, программа должна просчитать все эти биты и сделать видео более компактным.

Переменный или постоянный битрейт

Давайте кратко поговорим о разнице между постоянным битрейтом (CBR — constant bitrate) и переменным битрейтом (VBR — variable bitrate). Иногда вам будет предложено выбрать между этими двумя вариантами, в зависимости от вашей программы для монтажа, видеоконвертера, или используемого кодека.

При постоянном битрейте кодировщик сжимает каждую секунду видео до установленного количества бит. Таким образом, битрейт остаётся постоянным на протяжении всего файла. Обычно это более быстрый метод сжатия, но он может привести к низкому качеству некоторых отдельных кадров.

Переменный битрейт — это, по сути, более умный метод, который ищет в видео разделы, требующие меньше данных, чем другие. Кадры с небольшим движением на экране или с крупными блоками одного цвета (небо, стена и т. д.) позволяют сжать видео сильнее, поэтому они кодируются с более низким значением битрейта.

Здесь установленный вами целевой битрейт становится в основном средним битрейтом вашего сжатого файла. Например, если ваш файл имеет переменный битрейт 15 Мбит / с, одна секунда может содержать только 5 МБ, а другая — 25 МБ. Вместе они составят в среднем 15 Мбит / с. Вам также может быть предложено выбрать минимальный и максимальный битрейт, который гарантирует, что никакая часть вашего видео не сожмётся выше или ниже установленного порога.

Стоит отметить, что сжатие — это неточная наука, и ваш целевой битрейт всего лишь цель. Фактический битрейт вашего сжатого файла может быть немного выше или ниже, но в большинстве случаев эта разница будет незначительной.

Скорость передачи данных в интернет

Недостаточная пропускная способность создаст серьёзное препятствие в вашей работе, поэтому убедитесь, что вы знаете, с чем работаете. Наличие высокоскоростного доступа в интернет имеет решающее значение для обмена большими файлами или для проведения стримов.

Битрейт прямой трансляции

Стрим, это третье распространённое использование битрейта для производителей видео. В этом случае битрейт измеряет количество бит в секунду, загружаемых из вашей программы для обработки видео на вашу потоковую платформу (YouTube, Instagram и т. д.). Таким образом, битрейт стрима представляет собой своего рода комбинацию сжатия и пропускной способности канала интернета.

Вам нужно использовать достаточно высокий битрейт, чтобы ваши зрители могли смотреть видео в хорошем качестве, но и не слишком высокий, ведь не у всех ваших пользователей может быть скоростной интернет, особенно у зрителей с мобильным телефоном, которые смотрят трансляцию через 3G.

Ваша собственная пропускная способность загрузки также ограничивает то, насколько далеко вы можете зайти.