Hikvision H.264+ Новая Технология Кодирования

Hikvision H.264+ Новая Технология Кодирования

Введение H.264 +

технология являет собой своего рода интеллектуальный алгоритм, разработанный компанией Hikvision. Это превосходная технология кодирования, которая фокусируется на особенностях видеонаблюдения и оптимизирована на основе H.264 / AVC. С помощью нового кодека H.264+ значительно уменьшается видео битрейт, таким образом, уменьшается стоимость системы и увеличивается объем хранения видеоархива (в днях)

Основа

Растущие требования к обьемам видеоданных требуют много устройств хранения данных. Соответственно, популярность видео высокой четкости, растущий битрейт и разрешение увеличивают стоимость системы.
Чтобы решить эту проблему, производители систем наблюдения продолжают пытаться создать лучший кодек используя последние технологии сжатия видео, в том числе MPEG2, MPEG4, H.264/AVC и т.д., среди которых H.264 / AVC - самый популярный стандарт сжатия, стал
основанием для технологии сжатия H.264 plus.

Особенности Видеонаблюдения:

По сравнению с обычными видео (домашнего пользования), видеонаблюдение имеет следующее Особенности:
Фоновая информация остается стабильной и редко меняется.
Движущиеся объекты могут появиться только несколько раз в течение значительной части времени.
Зритель в основном сосредоточен на движущихся целях.
24 часовое нон-стоп видеонаблюдение и шум на видео имеет относительно большое влияние на качество изображения.

Ключевая Технология

H.264+ улучшает производительность сжатия, основан на 3 ключевых технологиях:

  • технология интеллектуального кодирования на основе модели фон (background) с предсказанием,
  • фоновая технология подавления шума
  • технология управления битрейтом. 

 

Кодирование с предсказанием

Нынешние алгоритмы сжатия основного потока, такие как MPEG2, MPEG4, H.264 / AVC, и последние HEVC, все они основаны на базе гибридного кодирования. Интеллектуальное кодирование является одним из основных технологий сжатия по производительности, и оно может быть разделено на пространственную область кодирования и временную область кодирования с предсказанием.

При применении технологии кодирования с предсказанием I-frame может быть частично закодирован и принимать часть кадра с n-1 I-frame кадра
Для временной области при кодировании с прогнозированием Вы можете получить более низкий поток, компрессируя различия между опорным кадром и переменным кадром

Следовательно, выбранный соответствующий опорный кадр играет решающее значение.
Для видеонаблюдения, фоновая информация, как правило, стабильная, таким образом,
можно извлечь фоновое изображение в качестве опорного кадра для кодирования. Стабильность должна
быть ключевым фактором при выборе фонового изображения.

Рисунок1 модель фона

Как показано на рисунке 1, среди 3 кадров, T0 ~ Т1 кодированные изображения,
здесь можно оставить фоновое изображение как опорный кадр Т0, а дальше кодировать Т2 на основе
на сходства и различия между T1 и фоновым изображением (опорным кадром Т0).

Возьмем рисунок 2, например: объект движется от В к А (от T1 до T2). Так когда мы
кодируем Т2 кадр, площадь A является недавно используемой поверхностью В.

Это подразумевает, что эта площадь не будет каждый раз полностью повторно кодироваться.

Рисунок 2 объект движется от В к А 

Если кадр Т1 взят в качестве опорного кадра, не будет оптимизирован на совпадениеблоков для B области. Таким образом, больше потоков не требуется.

Рисунок 3 Традиционный тип кодирования

Только остаточное содержание должно быть закодировано.

Если мы берем фоновое изображение (T0) в качестве опорного кадра, в большинстве
случаев, будет оптимизированный блок для B области.
Тем не менее, если мы копируем ту же информацию на фоновом изображении, а затем
принимаем T1 в качестве опорного изображения, то мы можем просто найти лучшие пиксели для кодирования T2,
что гарантирует высокое качество изображения и снижает скорость передачи.

Рисунок 4 Фоновый тип кодирования

Если взять фоновое изображение как точку отсчета (а не каждый 25 iframe кадр), то можно
не только повысить производительность сжатия кодирования неподвижных объектов, но
также снизить битрейт I-кадра.
I-frame кадр всплывает каждые несколько секунд при кодировании видео наблюдения. Как
результат, битпоток I-кадра занимает довольно высокий процент во время кодирования,
особенно для окружающей среды, которая имеет много деталей и относительно, всегда
неподвижна. І-фрейм кадр может занять до 50% ресурсов кодирования. Кроме того,
Информация, отображаемая на I-кадре повторяется, когда фон стабилен.
Для того чтобы уменьшить битрейт поток повторного I-кадра, H.264+ спроектирован
на основе предиктивного кодирования отношения между опорными кадрами (на основе модели фона),
как показано на рисунке 5. Это снижает общую стоимость и гарантирует отличное и легковесное воспроизведение
видео пользователями.

Рисунок 5 Интеллектуальный тип кодирования (Относительно опорного кадра)

На рисунке 5, красная рамка является фоновым кадром (I-frame), используя intra-frame
кодирование с предсказанием; синий блок является обновлением кадров, принятие внутри кадра
прогностического кодирования (для движущихся объектов, отмеченные красными рамками на рисунке 6) и
межкадрового (между iframe1 и frame2) интеллектуального кодирования (для неподвижных объектов); белый блок - нормальный кадр, кодируется с помощью межкадрового интеллектуального кодирования.
Красный блок выбран с помощью алгоритма анализа интеллекта, который имеет меньше
движущихся объектов. Скорость передачи фонового кадра почти та же
что в I-кадре, есть некий промежуток времени между двумя фоновыми кадрами.

Перемещение объектов: кодирование с предсказанием

Рисунок 6 кадр предсказанного кодирования

Размер кадра фона почти такой же, что и I-кадра,
интервал времени между фоновых кадров гораздо больше, чем
интервал между I-кадрами. Размер измененных данных на остаточном кадре гораздо меньше
чем размер I кадра. Временной интервал между двумя изменеными кадрами являются одинаковыми
Измененный кадр также может быть использован в качестве I кадра.

Подавление шума

На основании признака, что окружающая среда (что находиться под видеонаблюдением) является относительно стабильной,
интеллектуальный алгоритм анализа может извлечь фоновое изображение и перемещенные
объекты. Как правило, для того, чтобы гарантировать качество движущихся объектов,
H.264 кодер кодирует также шум в окружающую среду. Однако, с
интеллектуальным анализом, кодер может кодировать движущие объекты и
фоновую информацию разными стратегиями кодирования. Например
исходя из того, что качество видео гарантированы, фон
изображение может быть закодирован с высокой степенью сжатия, чтобы подавить
шум в какой-то степени и снизить скорость передачи.

Рисунок7 подавление шума

 На рисунке 7, алгоритм интеллектуального анализа извлекает фоновое изображение и
движущиеся объекты. Фоновое изображение кодируется с высокой ступенью компресии для подавления шума и снижает скорость передачи.

Долгосрочное управление потоком

С использованием технологии подавления шума на фоне изображения, битрейт колеблется
в соответствии с размером области фона. На улице, например,
площадь фона сравнительно невелика, потому что есть много людей и транспортных средств (в дневное время),
что приводит к высокому бит рейту. Напротив, та же площадь в ночное время с меньшим количеством людей и транспортных средств, снизит битпоток.

Рисунок 8 колебание битрейта

Выделение различных битрейтов в соответствии с различными периодами времени не только
гарантирует качество изображения движущихся объектов, но также снижает нужный объем хранения.
Для того, чтобы в полной мере использовать битрейт, Hikvision представляет новый вид битрейта
концепция под названием "средний битрейт". "Средний битрейт" означает усредненный
битрейт в различные периоды времени (имеется ввиду на протяжении суток - 24 часа). Для поддержания
качественной кодировки движущихся целей и уменьшения пространства для хранения, Н.264+ кодек анализирует битрейт
в разные периоды времени, самостоятельно регулирует битрейт и выделяет свободный битрейт
в те периоды, которые нуждаются в потоке больше. В то же время, технология догосрочноого управления потоком
Н.264+ поддерживает средний битрейт в качестве заданного значения.
Технология контроля долгосрочнго битрейта является эффективным методом, который самостоятельно может адаптироваться к
различным требованиям полосы пропускания в различные периоды времени и может обеспечить в усредненный
битрейт до достижения заданого значения. Стоит отметить, что хранение может быть
рассчитытано в соответствии с средним битрейтом.

 Рисунок 9 среднее значение битпотока

На рисунке 9, период А и В имеют свободное битрейт, в период С нужна полоса пропускания побольше,
H.264+ самостоятельно регулирует битрейт и выделяет свободный битрейт под период C.

Снижение потока

Включите H.264+, и убедитесь, что тип Потока переменный (не постоянный), H.264 +
работает только под типом переменного битрейта. H.264 + включен, среднее значение битпотока
включено. Средний по умолчанию битрейт рассчитывается путем интеллектуального алгоритма
на основе максимального битрейта.
В большинстве случаев, среднюю скорость передачи не нужно устанавливать. Согласно
различным сценарии детекции изображения, значение также может быть скорректировано в соответствии с
уровнем движения на сцене, таким образом, чтобы быть уменьшеной в среде с несколькими движущимся целями
и увеличенной, когда есть много движущихся целей.
Рисунок 10 показывает примеры сцен видеонаблюдения Hikvision H.264, где + может
снизить потребности в хранении. Снижение потока связано с размером фона и
суммой движения. Таблица показывает общее снижение потока.

Рисунок 10 Сцена - снижение потока 

Применение

H.264+ технология применима к продуктам высокой четкости, с тем же
качеством что и  H.264 / AVC технология кодирования но с меньшим использованием места для хранения.
Среда видеонаблюдения с несколькими движущимся объектами, с использованием H.264+ может спасти 75%
пространства для хранения, а для среды, где есть много движущихся
объектов в течение определенного периода времени, H.264+ экономит 50% дискового пространства;
Однако среда со многими движущимся объектами существует на протяжении всего времени записи, H.264+ занимает
то же пространство для хранения что и кодек H.264/ AVC.
Кроме этого, пик битрейта H.264+, может быть выше, чем средний заданый (переменный максимум) чтобы гарантировать качество кодирования движущихся объектов. Чем больше движущихся объеков, тем большая полоса пропускания  требуется, но она не будет выше, чем H.264 / AVC.
H.264+ отвечает всем требованиям H.264 / AVC стандарта, и совместим с большинством
программно/аппаратной поддержки H.264. Для некоторых декодеров и программного обеспечения, нужна
легкая корректировка по стратегии воспроизведения, чтобы улучшить возможности по качеству воспроизведимого видео.
H.264+ технология - это своего рода интеллектуальный алгоритм кодирования, это не конфликт с H.265.

Заключение

Исходя из общей технологии кодирования, H.264 + сочетает в себе интеллектуальную
технология анализа и прогностического кодирования, подавление шума и долгосрочного управления
битрейтом, чтобы реализовать низкий битрейт, который играет важную роль в стоимость хранения и требованиям к интернету.
Hikvision - №1 выбор проффесионалов в сфере безопасности

Комментарии

Пока нет ни одного отзыва. Оставьте отзыв первым
Написать отзыв
Имя
E-mail
Отзыв
Рейтинг
Код
captcha
Введите символы с картинки.