Компрессия в видеорегистраторе что это
Обновлено: 19.05.2024
Изложена суть вопроса. Приводятся личные домыслы. Основное окно настройки видео первичного потока приведено на изображении ниже и ещё ниже нагрузка и изображение, соответствующее настройкам. Если настройки задать неправильно, то получите нестабильную, и в некоторых случаях нерабочую систему.
Первый парамерт, с которым нужно определиться -это "Максимальный битрейт". Здесь есть 2 пути. 1 камера подключается к серверу сбора видеопотоков. 2 камера сама является сервером предоставляющим видеопотоки клиентам. В первом случае у камеры будет только 1 клиент, во втором сколько угодно. Отсюда, для первого случая bitrate можно выставить максимальным, для рассматриваемой камеры это 16384kbitp/s и ничего, если реальный будет меньше. Для второго случая, когда сама камера выступает в роли сервера и нужно на неё завести максимальное количество клиентов нужно параметр выбирать как можно меньше, но. Про но будет далее.
Bitrate можно назвать ключевым параметром, если его не будет хватать для передачи видео с заданным разрешением, fps, качеством и I Frame Rate, то получим проблемы, по крайней мере для этой камеры с передачей данных. Например если будет испотльзоваться udp, используется по умолчанию. То будут теряться кадры и ffmpeg будет постоянно отваливаться. ffmpeg1 будет продолжать работать, но будет выводить ошибки передачи. Если будет использован tcp, то ошибок не будет, но изображение будет кратковременно замирать, не все кадры будут доходить до сервера. Замирания можно наблюдать через web интерфейс камеры. Это совсем плохо, можно потерять важные кадры события.
Попробуем посчитать и проверить полученные значения:
Для текущих настроек Bitrate=704 * 576 * 10fps * 24bit color /1024 = 95040 kbit/s + служебные байты. Сжатие, качество, I Frame Interval без серьёзных знаний в этой области никак не учесть. Поэтому путь только один -эксперимнт.
Задаваемые параметры всецело зависят от решаемой задачи. Если нужно получать поток для целей видеонаблюдения, или для трансляции живого видео потребителям, то параметры могут различаться весима существенно.
После bitrate следует обратить внимание на параметр 'Интервал I кадра' или I Frame Interval. Это интервал между ключевыми кадрами. Например, если =50, то только каждый 50й кадр будет ключевым, остальные разностные, содержашие информацию только о разнице между текущим и предыдущим изображением. Ключевой кадр полный и содержит всю информацию о текущем снимке. Т.е. если fps =10, то ключевой кадр будет передаваться раз в 5 секунд. Если I Frame Interval = 1, то каждый кадр будет ключевым. Мсысл этого параметра заключается в существенной экономии трафика, что можно проилюстрировать так:
Отсюда видим, что этот параметр существенно влияет на трафик.
Возвращаемся к случаю настройки IP камеры для видеонаблюдения. В видеонаблюдении большую роль играет достоверность кадра. И как правило используется mjpeg поток. Это важно для юридической силы видео, возможности увеличения кадра для более детального рассмотрения. Mjpeg представляет поток отдельных jpeg кадров, без межкадрового сжатия. Каждый кадр достоверный. Чтобы получить поток достоверных кадров без межкадрового сжатия для целей видеонаблюдения параметр I Frame Interval нужно установить в 1. Соответственно нагрузка на канал будет существенной и максимальным разрешением и fps уже не побалуешся. Так, на вышеприведённых изображениях были показаны максимально допустимые настройки для целей видеонаблюдения при цветном изображении. Если установить ночной режим, то fps можно поднять до 15. Параметр Quality для видеонаблюдения желательно установить максимальным. Разумеется всё зависит от количества камер, которое нужно завести на сервер, если это несколько, то параметры ставим получше, если за десяток, то похуже.
Если камеру настраиваем для прямой трансляции потребителям, то с настройками можно не стесняться. При помощи I Frame Interval и Quality трафик всегда можно подогнать под приемлемый. Причём для глаз особой разницы между quality среднее и максимальное не видно. Поэтому Quality для трансляции потока для просмотра не критично.
Назначение остальных параметров более менее понятно по смыслу.
Скриншоты демонстрирующие максимальные настройки для трансляции видео максимального качества напрямую потребителю человеку:
Для DS-2CD2012-I прошивка V5.0.2, как и V5.0.0 не пригодна, слишком сильно тормозит передача, наблюдаются множественные ошибки передачи потока. Нужно использовать только V4.0.9 версии ниже не проверял, с этой прошивкой и ffmpeg с udp работает без сбоев, но на всякий лучше использовать tcp. И в Zoneminder 1.25.0_2 с прошивкой V5.0.2 заметно наблюдались тормоза. В общем Hikvision как-то не очень, правда это суждение по одному текущему экземпляру камеры, но эту модель и все остальные, для которых предназначена эта прошивка покупать больше желания нет тем более за 8т.р.
Автомобильные видеорегистраторы объединяют в себе сразу несколько групп характеристик, присущих разным устройствам: угол обзора, разрешение и чувствительность камеры, компрессия, объем памяти видеорегистратора, размер и разрешение встроенного экрана, а также многое другое. Поговорим о функционале, видах и особенностях автомобильных видеорегистраторов подробнее.
Количество камер
В основном, есть 2 варианта - с одной и с двумя камерами. В аппаратах с двумя камерами одна смотрит по ходу движения, вторая - в салон. Такие авторегистраторы полезны для такси и общественного транспорта. Поэтому, дальше мы подробнее рассмотрим однокамерные авторегистраторы для простых автолюбителей.
Разрешение и компрессия
На данный момент на рынке представлены в основном аппараты с тремя типами разрешений: VGA 480р (640x480), HD 720p (1280x720), FullHD 1080р (1920x1080), при этом обычно используются 3- или 5-мегапиксельные матрицы, работающие в этих режимах. Есть еще промежуточные значения выбора разрешений в моделях с вышеназванными характеристиками, такие как 1440x1080, б 848x480, 320x240, но они являются скорее экзотикой. Поэтому, остановимся на основных трех типах: 480р, 720р и 1080р. Понятно, что чем выше разрешение, тем больше деталей можно разглядеть, например номера автомобилей на большей дистанции, но при этом гораздо быстрее заполняется архив и, например, для просмотра1080р требуется довольно мощный ПК.
Примерные объемы записи (для сжатия Н.264)
Разрешение/
скорость записи - Объем записи
1080р/30 кадр/с - 3 Гбайт/ч
720р/30 кадр/с - 2 Гбайт/ч
480р/30 кадр/с - 0,7 Гбайт/ч
Кодек H.264 де-факто стал стандартом в IP-видеонаблюдении. Преимущества межкадрового сжатия очевидны - меньше поток, меньше нагрузка на ЛВС, меньше объем архива. Вычислительные мощности серверного оборудования растут, и обрабатывать потоки в H.264 уже не проблема. Но всё ли мы знаем об H.264? Какие параметры кодека и на что влияют? Что такое опорный кадр H.264 и какое его значение оптимально? Давайте разбираться.
Структура кодека H.264
Прежде чем говорить об опорном кадре, нужно понимать структуру потока и принципы работы кодека H.264. Для начала немного теории.
Спецификация H.264 была опубликована еще в 2003 году. Кодек стал настоящей революцией в телевидении высокой четкости. Он позволил хранить и передавать изображение высокого разрешения с высоким качеством и битрейтом в несколько раз меньшим, чем другие форматы сжатия. Давайте рассмотрим структуру потока формата H.264.
IP-камера передает полные кадры (JPEG)а, между ними передаются только кодированные изменения изображения относительно опорного кадра. В этом и заключается суть межкадрового сжатия. Полные кадры получили название I-кадры. Далее следуют P и B-кадры. P-кадры содержат информацию об изменениях относительно I-кадра. B-кадры связаны как с I-кадрами, так и с P-кадрами. Все это нацелено на более эффективное сжатие и низкий поток с высоким качеством, но за это приходится расплачиваться высокими затратами на вычислительные мощности и оперативную память сервера при декодировании.
Из схемы структуры потока можно также заметить, что при декодировании невозможно восстановить изображение из B-кадра пока не будет получен P-кадр. В связи с этим мы и видим задержку в отображении потока с IP-камеры в H.264.
Существуют различные профили H.264, которые отличаются возможностями по кодированию. Чтобы не углубляться в теорию стоит отметить, что чем выше спецификация профиля, тем выше степень сжатия с сохранением высокого качества, но тем больше нагрузка на процессор камеры для кодирования и на ресурсы сервера по декодированию потоков. Так же, у старших профайлов больше упомянутая задержка в отображении потока с IP-устройства. Современные камеры в большинстве своем поддерживают Baseline Profile и Main Profile. Профессиональным IP-камерам доступен High Profile.
Некоторые производители IP-камер предоставляют возможность переключаться между профилями H.264. В этом случае доступен выбор - разгрузить ресурсы сервера и уменьшить задержку с Baseline Profile, но увеличить поток и дисковое пространство для архива, либо переключиться на High Profile и эффективно сжимать видеопоток с сохранением высокого качества изображения.
Что такое "опорный кадр"?
В схеме, расположенной выше, видно, что P и B-кадры, по сути, опираются на I-кадр, т.е. содержат информацию об изменениях относительно I-кадра. Именно поэтому I-кадр и получил название "опорный кадр" . Частоту, а точнее период следования опорных кадров, указывают в виде параметра GOP length (Group of Pictures), либо GOV (Group Of VOPs). Это цифровое значение указывается числом (10, 32, 64, 100, …), которое показывает сколько кадров (P и B) следует между опорными I-кадрами.
Можно встретить название для GOP length в виде термина "частота опорных кадров". Это не совсем корректно и правильнее назвать GOP length - период следования опорных кадров. Когда мы обогатились новой терминологией, можно переходить к настройке этого параметра.
Оптимальная частота следования опорных кадров
Размер опорного кадра - весомая часть потока H.264. Чем чаще следует опорный кадр (меньше значение GOP length) - тем больше битрейт, но тем легче его обрабатывать процессору видеосервера при декодировании (отображения на УРМ или работе видеоаналитики). И наоборот, чем реже опорный кадр (больше значение GOP length) - тем меньше поток, но тем больше возможные артефакты межкадрового сжатия, и тем меньше восстановленный кадр соответствует реальному изображению с IP-камеры. При большом периоде следования опорного кадра требуются большие вычислительные ресурсы ПЭВМ и объем памяти для хранения последовательности кадров для восстановления.
Оптимальное значение периода следования опорных кадров средней сцены и типовых задач видеонаблюдения выбирает производитель IP-камеры и выставляет по умолчанию в настройках кодека. Встречаются IP-камеры со значением GOP length от 32 до 120 и более. В то же время, значение частоты опорного кадра (GOP length) оказывает значительное влияние на работу систем видеоанализа, и об этом мало кто задумывается, а точнее никто и не знает. Вот об этом поговорим подробно.
Значение опорного кадра для видеонаблюдения
Практически вся видеоаналитика и технологии машинного зрения в большинстве программных продуктов (VMS) на рынке систем видеонаблюдения основаны на анализе и обработке именно опорных кадров.
Это связано с тем, что для восстановления дополнительных кадров из потока H.264 для работы видеоаналитики пришлось бы задействовать значительные вычислительные ресурсы ПЭВМ.
А вот теперь представьте себе, что для темпа видеоввода 25 к/с и значения GOP=100 мы получаем опорный кадр для работы видеоаналитики каждые 4 секунды. Какая точность и задержка у нас будет, хотя бы в детекции движения? За 4 секунды может произойти многое, а алгоритмы видеоанализа этого могут и не заметить, т.к. опорные кадры до возникновения происшествия и после будут одинаковыми. Для проверки этой теории мы даже сняли видеоролик и разместили его на нашем канале в YOUTUBE:
На канале VIDEOМАХ регулярно публикуются обучающие видео, демонстрации работы технологий, записи мероприятий.
Подпишитесь, чтобы быть в курсе новых технологий видеонаблюдения.Подпишись на канал
Как это ни странно, но об этом практически никто не говорит. В редких рекомендациях на форумах техподдержки можно встретить совет по уменьшению частоты следования опорных кадров (уменьшения GOP) в IP-камере для решения проблем с детекцией движения.
Самое опасное в этой ситуации, что проблемы в детекции характерны на быстродвижущихся объектах и при определенном стечении обстоятельств. А по всеми известному закону эти обстоятельства возникнут в самый неподходящий момент, и в архиве не будет информации о том, кто поцарапал директорскую машину или куда пропал портфель важного гостя. И разобраться в первоисточнике проблемы практически невозможно. Проще сказать, что это глюк ПО видеонаблюдения, хотя заказчику от этого не легче.
Некоторые производители решают эту проблему через изменение настроек IP-устройств при их подключении к VMS. Семейство продуктов ITV|AxxonSoft (Интеллект, AxxonNext) автоматически меняет значение частоты следования опорных кадров в IP-камере и устанавливает GOP=8, но это возможно только в том случае, если камера качественно интегрирована. Если же мы подключаемся по RTSP или Onvif, то этого не происходит, и в детекции возможны проблемы и пропуски. При этом следует помнить, что изменение "опорника" сильно сказывается на потоке с IP-устройства и увеличивает размер видеоархива. Как решить эту проблему мы рассказывали в статье Настройка детектора движения в ПО Интеллект.
Другие производители восстанавливают недостающие кадры путем частичной декомпрессии H.264 и получения промежуточных кадров для работы видеоаналитики. Так делает, например, Macroscop. Но, как мы уже заметили, это не дается даром и приходится расплачиваться высокой нагрузкой на видеосервер. Об этом рассказывается в статье Особенности работы ПО IP-видеонаблюдения.
Какой вариант лучше - сказать сложно. Правильным будет в конкретной ситуации и задаче выбрать оптимальное решение, опираясь на знание и понимание всех нюансов современных технологий и возможностей программных продуктов. И эти знания мы стараемся вам доносить в простой и понятной форме через информационные статьи, видеоролики на нашем канале, вебинары и семинары.
Резюме
Внимательно изучая значение и влияние различных параметров IP-устройств, открываешь для себя много интересного, а порой и крайне важного для работы систем видеонаблюдения. Кто бы мог подумать, что незаметный GOP в IP-камере может оказывать столь существенное влияние на такие базовые функции системы видеонаблюдения, как запись видеоархива по детекции движения.
В построении систем видеонаблюдения нет несущественных параметров. В определенных ситуациях любая функция или настройка может стать определяющей. Специалисты компании Видеомакс постоянно изучают возможности программных продуктов и функционал современных IP-камер на реальных стендах, изучая спецификации производителей и опираясь на фундаментальные принципы и знания, полученные в лучших технических вузах страны.
Результатами этих исследований мы делимся со своими партнерами, помогая создавать эффективные системы видеонаблюдения, которые не подведут и будут долгие годы решать поставленные заказчиком задачи. Линейка оборудования VIDEOMAX вобрала в себя все последние достижения в компьютерной индустрии и оптимизирована для обработки видеопотоков с IP-камер в системах видеонаблюдения.
Какой может быть подвох и как производитель утаивает истенное значение частоты кадров в секунду.
Раньше стандартом являлось 6 кадров в секунду, при просмотре записанного материала это будет напоминать замедленный эффект, но основную задачу – информативность при просмотре она выполняла. Сегодня производители предлагают большой выбор кодеков сжатия, таких как H.264, H265, H265+ и др., которые в свою очередь увеличивают количество кадров в секунду в записи и делаю мониторинг удобнее. С другой стороны производитель заботится о том как сэкономить объем жесткого диска, так как Видеорегистратору нужно уметь обрабатывать высокое разрешение от 1280*720 р и выше до 4К. Некоторые недобросовестные производители в неизвестных брендах к\с. заявляет уклончиво, просто указывая разбег , пример: от 6 до 25 кадров.
Оптимальное значение, какое оно?
Еще часто указывается максимальное количество кадров, при условии подключения одной или двух видеокамер, а если вы приобрели видеорегистратор на 8 или 16 камер, то при подключении большего количества видеокамер, скорость записи будет снижаться. Сегодня если ваша модель показывает в разрешении 1980*1020р 12 кадров и выше, знайте - это отличный показатель, который общепризнанным мировым сообществом производителей видеонаблюдения в мире.
Надо ли гнаться за частотой кадров в записи?
Проектируя будущую систему видеонаблюдения, важно учитывать такой параметр, как возможность самой видеокамеры передавать изображение в определенном количестве кадров в секунду, это легко проверить, подключив ее к самому прибору видео фиксации и в реальном времени посмотреть, как она передает изображение. Сегодня все камеры запрограммированы для передачи реального изображения с частотой 25 кадров в секунду и выше, вплоть до 60 к/с. В паспорте это указывается в таком виде как AHD/TVI/CVI:1080p@25к/с.
Но есть задачи, где скорость играет самую важную роль, оборудование такого уровня стоит дороже, применяется там, где мельчайшая подробность записи будет важна. Такие приборы устанавливаются в игровых заведениях, кассовых зонах, операционных в больницах, а также на дорогах и трассах.
Пример частоты кадров и как она влияет на просмотр записи. Сдесь мы можем сравнить влияние скорости и убедиться, что для стандартных задач подойдет 12 к\с.
Частота кадров в видеонаблюденииПомните, чем меньше частота кадров, тем видео в записи становится менее плавным - это четко видно при съемке движущихся объектов в кадре.
Распознавание лица-важная задача в торговых центрах, офисных помещениях. Здесь оптимально будет использование 12 к\с и выше.
Съемка человека при обычном шаге
Бегущий человек в поле обзора
Частота кадров (Frames per Second) - статистика от профессионалов
Итак, давайте подведем итог, помните, что стандартным показателем частоты кадров на сегодня является 12к\с., при таком просмотре записи вы не будете замечать сильного замедления кадров, что позволит Вам комфортно просматривать прошлые события, при этом будет существенно экономиться место на жестком диске. Желаем Вам удачных покупок в нашем магазине.
Читайте также: