Hikvision H.264+ Нова Технологія Кодування

 

Hikvision H.264 + Нова Технологія Кодування

ВСТУП 

H.264+ технологія являє собою свого роду інтелектуальний алгоритм,  розроблений компанією Hikvision. Це чудова технологія кодування,  яка фокусується на особливостях відеоспостереження і оптимізована на основі H.264/AVC. За допомогою нового кодека H.264значно зменшується  відео бітрейт, таким чином, зменшується вартість системи і збільшується об'єм зберігання відеоархіву (у днях)

Основа

Зростаючі вимоги до об'ємів відеоданих вимагають багато пристроїв зберігання даних. Відповідно, популярність відео високої чіткості, зростаючий бітрейт і розширення збільшують вартість системи.
Щоб вирішити цю проблему, виробники систем спостереження продовжують намагатися створити кращий кодек використовуючи останні технології стиснення відео, у тому числі MPEG2, MPEG4, H.264 / AVC і т.д., серед яких H.264 / AVC - найпопулярніший стандарт стиснення, став
підставою для технології стиснення H.264 plus.

Особливості  Відеонагляду:

У порівнянні зі звичайними відео (домашнього використання), відеонагляд має наступні особливості:

  • Фонова інформація залишається стабільна і рідко змінюється.
  • Рухомі об'єкти можуть з'явитися тільки кілька разів протягом значної частини часу.
  • Глядач в основному зосереджений на рухомих цілях.
  • 24 годинне нон-стоп відеоспостереження і шум на відео має відносно великий вплив на якість зображення.

Ключова Технологія

H.264покращує продуктивність стиснення, заснована на 3-х ключових технологіях:

  • технологія інтелектуального кодування на основі моделі фон (background) з прогнозом,
  • фонова технологія придушення шуму
  • технологія  управління бітрейтом. 

Кодування з передбаченням

Нинішні алгоритми стиснення основного потоку, такі як MPEG2, MPEG4, H.264/AVC, і останні HEVC, всі вони засновані на базі гібридного кодування. Інтелектуальне кодування є однією з основних технологій стиснення по продуктивності, і воно може бути розділене на просторову область кодування і тимчасову область кодування з прогнозом. 

При застосуванні технології кодування з прогнозуванням I-frame може бути частково закодований і приймати частину кадру з n-1 I-frame кадру 
Для тимчасової області при кодуванні з прогнозуванням Ви можете отримати більш низький потік, компресуючи відмінності між опорним кадром і змінним кадром

Отже,  обраний відповідний опорний кадр грає вирішальне значення. 
Для відеоспостереження, фонова інформація, як правило, стабільна, таким чином, можна витягти фонове зображення в якості опорного кадру для кодування. Стабільність повинна бути  ключовим фактором при  виборі  фонового зображення.

Рисунок1 модель фону

Як показано на малюнку 1, серед 3-х кадрів, T0 Т1 кодовані зображення, 
тут можна залишити фонове зображення як опорний кадр Т0, а далі кодувати Т2 на основі 
подібності та відмінності між T1 і фоновим зображенням (опорним кадром Т0).

Візьмемо малюнок 2, наприклад: об'єкт рухається від В до А (від T1 до T2). Так коли ми 
кодуємо Т2 кадр, площа A є нещодавно  використовуваною поверхнею У.

Це передбачає, що ця площу не буде кожен раз повністю повторно кодуватися.

Малюнок 2 об'єкт рухається від В до А 

Якщо кадр Т1 узятий в якості опорного кадру, НЕ БУДЕ оптимізований на збіг блоків для області. Таким чином, більше потоків не потрібно.

Малюнок 3 Традиційний тип кодування

Треба закодовувати тільки залишковий вміст.

Якщо ми беремо фонове зображення (T0) в якості опорного кадру, в більшості випадків, буде оптимізований блок для області. 
Тим не менш, якщо ми копіюємо ту ж інформацію на фоновому зображенні, а потім приймаємо T1 в якості опорного зображення, то ми можемо просто знайти кращі пікселі для кодування T2, що гарантує високу якість зображення і знижує швидкість передачі.

Малюнок 4 Фоновий тип кодування

Якщо взяти  фонове зображення як точку відліку (а не кожен 25 iframe кадр), то можна не тільки підвищити продуктивність стиснення кодування нерухомих об'єктів, але такожзнизити бітрейт кадру. I-frame кадр спливає кожні кілька секунд при кодуванні відео спостереження. Як результат, бітпотік кадру займає досить високий відсоток під час кодування, особливо для довкілля, яке має багато деталей і відносно, завжди нерухоме. І-фрейм кадр може зайняти до 50% ресурсів кодування. Крім того, інформація, що відображається на кадрі повторюється, коли фон стабільний. Для того щоб зменшити бітрейтпотік повторного I- кадру, H.264+ зпроектував на основі предиктивного кодування відносини між опорними кадрами (на основі моделі фону), як показано на малюнку 5.Це знижує загальну вартість і гарантує відмінне і легковаге  відтворення відео користувачами. 

Малюнок 5 Інтелектуальний тип кодування (Щодо опорного кадру)

На малюнку 5, червона рамка є фоновим кадром (I-frame), використовуючи intra-frame 
кодоване; синій блок є оновленням кадрів, прийняття всередині кадру 
прогностичного кодування (для рухомих об'єктів, відмічені червоними рамками на малюнку 6) і 
міжкадрового (між iframe1 і frame2) інтелектуального кодування (для нерухомих об'єктів); білий блок - нормальний кадр, кодується 
допомогою алгоритму аналізу інтелекту, який має менше 
рухомих об'єктів. Швидкість передачі фонового кадру майже та ж 
що в кадрі, є якийсь проміжок часу між двома фоновими кадрами.

Переміщення об'єктів: кодоване

Малюнок 6 кадр передвіщеного кодування

Розмір кадру фону майже такий же, що і кадру, 
інтервал часу між фоновими кадрами набагато більший,
ніж та інтервал між -кадрами. Розмір змінених даних на залишковому кадрі набагато менший
ніж розмір I-кадру. Часовий інтервал між двома змінами кадрів є однаковими 
Змінений кадр також може бути використаний як кадру.

Придушення шуму

На підставі ознаки, що навколишнє середовище (що перебуває під відеоспостереженням) є відносно стабільним, 
інтелектуальний алгоритм аналізу може витягти фонове зображення і переміщені 
об'єкти. Як правило, для того, щоб гарантувати якість рухомих об'єктів,
H.264 декодер кодує також шум у навколишньому середовищі. Однак, з 
інтелектуальним аналізом, кодер може кодувати рушійні об'єкти і 
фонову інформацію різними стратегіями кодування. Наприклад, виходячи
з того, що якість відео гарантовані,
фон зображення може бути закодований з високим ступенем стиснення, щоб придушити
шум в певній мірі і знизити швидкість передачі.

Рісунок7 придушення шуму

 На малюнку 7, алгоритм інтелектуального аналізу витягує фонове зображення і 
рухомі об'єкти. Фонове зображення кодується з високим ступенем компресії для придушення шуму  і знижує швидкість передачі.

Довгострокове  управління потоком

З використанням технології придушення шуму на фоні зображення, бітрейт коливається 
відповідно до розміру області фону. На вулиці, наприклад, 
площа фону порівняно невелика, тому що є багато людей і транспортних засобів (у денний час),
що призводить до високого біт Рейт. Навпаки , та ж площа в нічний час з меншою кількістю людей і транспортних засобів, знизить бітпотік.

Малюнок 8 коливання бітрейта

Виділення різних бітрейтів у відповідності з різними періодами часу не тільки 
гарантує якість зображення рухомих об'єктів, але також знижує потрібний обсяг зберігання. 
Для того, щоб повною мірою використовувати бітрейт, Hikvision представляє новий вид бітрейта
до концепція під назвою "середній бітрейт". "Середній бітрейт "означає усереднений 
бітрейт в різні періоди часу (мається на увазі протягом доби - 24 години). Для підтримки 
якісного кодування рухомих цілей та зменшення простору для зберігання, Н.264+ кодек аналізує бітрейт 
в різні періоди часу, самостійно регулює бітрейт і виділяє вільний бітрейт 
в ті періоди, які потребують більшого потокуВ той же час, технологія довгострокового управління потоком Н.264підтримує середній бітрейт в якості заданого значення.Технологія контролюдовгострокового бітрейта є ефективним методом, який самостійно може адаптуватися до різних вимог смуги пропускання в різні періоди часу і може забезпечити усереднений 
бітрейт до досягнення  заданого значення. Варто відзначити, що зберігання може бути 
розраховане відповідно до середнього бітрейту.

 Малюнок 9 середнє значення бітпотока

На малюнку 9, період А і В мають вільний бітрейт, в період С потрібна більша смуга пропускання
H.264самостійно регулює бітрейт і виділяє вільний бітрейт під період C.

Зниження потоку

Увімкніть H.264+, і переконайтеся, що тип Потоку перемінний (непостійна), H.264
працює тільки під типом змінного бітрейта. H.264включений, середнє значення бітпотока 
включено. Середній по замовчуванням бітрейт розраховується шляхом інтелектуального алгоритму 
на основі максимального бітрейта. 
У більшості випадків, середню швидкість передачі не потрібно встановлювати. Згідно 
різним сценаріям детекції зображення, значення також може бути скориговано відповідно до
рівня руху на сцені, таким чином, щоб бути зменшеною в середовищі з декількома рухомим цілями 
і збільшеною, коли є багато рухомих цілей. 
Малюнок 10 показує приклади сцен відеоспостереження Hikvision H.264, де + може 
знизити потреби у зберіганні. Зниження потоку пов'язане з розміром фону і
сумою руху. Таблиця показує загальне зниження потоку.

Малюнок 10 Сцена - зниження потоку 

Застосування

H.264+ технологія застосовна до продуктів високої чіткості, з тією ж
якістю що і H.264/AVC технологія кодування але з меншим використанням місця для зберігання. 
Середовище відеоспостереження з декількома рухомим об'єктами, з використанням H.264+ може врятувати 75% 
простору для зберігання, а для середовища, де є багато рухомих 
об'єктів протягом певного періоду часу, H.264+ економить 50% дискового простору; 
Однак середовище з багатьма рухомими об'єктами існує протягом усього часу запису, H.264+ займає 
той же простір для зберігання що і кодек H.264/AVC. 
Крім цього, пік бітрейта H.264+, може бути вище, ніж середній заданий (змінний максимум) щоб гарантувати якість кодування рухомих об'єктів. Чим більше рухомих об'єктів, тим більша смуга пропускання потрібна, але вона не буде вищою, ніж H.264/AVC.
H.264+ відповідає всім вимогам H.264/AVC стандарту, і сумісний з більшістю 
програмно/апаратної підтримки H.264. Для деяких декодерів і програмного забезпечення, потрібна 
легке коректування по стратегії відтворення, щоб поліпшити можливості за якістю відтворюваного відео. 
H.264+ технологія - це свого роду інтелектуальний алгоритм кодування, це не конфлікт з H.265.

Висновок

Виходячи із загальної технології кодування, H.264поєднує в собі інтелектуальну
технологію аналізу і прогностичного кодування, придушення шуму і довгострокового управління бітрейтом, щоб  реалізувати низький бітрейт, який відіграє важливу роль в вартості зберігання і вимогах до інтернету. 

 

Відгуки

Поки немає жодного відгуку. Станьте першим!
Написати відгук
Ім'я
E-mail
Відгук
Рейтинг
Код
captcha
Введіть символи, які ви бачите на зображенні.