Содержание
Производители оборудования
Камеры наблюдения и компоненты систем видеонаблюдения
Системы контроля и управления доступом (СКУД)
Форматы сжатия видеосигнала: сравнение кодеков MJPEG и H.264
Рассмотрим внедрение новейших технологий в области видеонаблюдения на примере форматов сжатия видео в видеорегистраторах и сетевых камерах. Много ранее для видеонаблюдения применялся алгоритм отраслевого стандарта JPEG . Это формат для цифровой фотосъемки, где каждое изображение сжимается индивидуально (внутрикадровое сжатие) и обеспечивает хорошее качество каждого изображения. Для формата сжатия MJPEG не требуется высокой производительности процессора, поэтому он с успехом использовался для видеонаблюдения. В кодеке MPEG-4 сжатие осуществляется не только индивидуально для каждого кадра, но и для серии кадров (межкадровое сжатие), т.к. большие объемы данных в серии кадров часто остаются неизменными. Однако это хорошо при несущественных переменах в кадре, проще говоря, если движение практически отсутствует. Но для объектов с интенсивностью событий, большим потоком людей и автомобилей, важно получить качественное изображение в моменты именно движения. Эта необходимость привела к разработке нового прогрессивного формата H.264 (или MPEG-4 Часть 10). H.264 позволяет формировать высококачественный видеосигнал со значительно меньшим цифровым потоком, чем MPEG-4, но при этом требования к производительности процессора весьма высоки. Но формат H.264 позволяет уменьшить размер файла с цифровым видео более, чем на 80 % по сравнению с форматом M-JPEG.4 при равных показателях качества.
График представляет собой пример сравнения цифровых потоков изображений, передаваемых камерами в кодеках JPEG , MPEG -4 и H .264. По вертикали — «Пиковое значение сигнал-шум» (PSNR), определяющее «качество» сжатых видеоизображений, а по горизонтали — цифровой поток. Естественно, важное значения для передачи данных имеют установки качества и размеров изображения. В примере представлены следующие параметры: скорость — 10 кадров в секунду, разрешение 176 x 144 (4 CIF ), длительность съумки 10 секунд (100 кадров). График выявляет, что сжатие JPEG использует цифровой поток 260 кбит/с, в то время как для MPEG-4 достаточно скорости передачи данных 85 кбит/с, а при использовании H.264 скорость снижается до 50 кбит/с. С точки зрения развития техники сжатия во времени, MPEG-4 требует примерно треть полосы частот по сравнению с используемой JPEG, а для H.264 необходима всего пятая часть полосы.
Вывод: на сегодняшний день модели с поддержкой формата H.264 — это лучшее предложение в мировой охранной индустрии .
по материалам представленным компанией .
В первую очередь, рассмотрим отличия двух современных кодеков сжатия видео потока: h264 и h265.
Данные кодеки уже неоднократно сравнивались на просторах интернет: производились и синтетические тесты, и различные эксперименты по визуальному восприятию видео фрагментов после сжатия двумя кодеками: всем давно известным h264 и его новым собратом h.265 (каким плеером можно открыть эти типы файлов можно узнать тут).
Синтетические тесты говорили о явном превосходстве нового формата сжатия h.265. Но так ли это на деле?
Главным отличием h.265 от h.264 это заявленная лучшая степень сжатия. Что особенно важно, ведь видеофайлы, особенно на больших разрешениях от 4К, занимают очень много места на жестком диске.
Мы протестировали поток с двух камер видеонаблюдения разных производителей, чтобы оценить пропускную способность с использованием более нового h265. В среднем битрейт уменьшился примерно на 10%, это не так много как обещают обзоры и производитель, но все же есть изменения в лучшую сторону. При этом нагрузка на центральный процессор на тестируемом компьютере при трансляции видеоизображения в реальном времени с камер существенно не изменилась.
Эксперименты и сравнения по визуальному восприятию видео фрагментов.
В ходе эксперимента группой ученых было установлено, что люди перестают различать разницу на невысоких разрешениях (0,4-4 Мегапикселей) между кодеком h 264 и h 265 (с более низким битрейтом). На высоких разрешениях, от 4K h 265 давал более качественную картинку, чем h264 с большим битрейтом.
На наш субъективный взгляд мы не увидели особой разницы и явное преимущество h.265 перед h.264 при разрешении экрана 4K 3840×2160 (возможно требуется экран другого, более высокого уровня с меньшим зерном точки).
Выводы: кодек h265 еще очень молодой, со всеми вытекающими из этого:
Проблема совместимости. В ходе нашего эксперимента были обнаружены артефакты с камеры. Особенно при движении в кадре. На разных регистраторах картинка была разная, хотя поддержка h265 была заявлена во всех случаях. Требуется тестирование конкретной модели камеры с конкретным регистратором.
Поддержка ПО для просмотра видео. CMS последней версии установленная на компьютере не давала картинку в суб.потоке, только в основном. Возможно проблема решится после очередного обновления?
Должно пройти какое-то время, чтобы кодек h265 вошел в массы. Мы уверены, что со временем h265 вытеснит своего предшественника и займет его место, т.к. прогресс не стоит на месте, данный кодек обновляется и с каждым годом становится все лучше.
Скажем пару слов о кодеке mjpeg — видео формируется из последовательности картинок, кто знает, что такое анимационный Gif — тот поймет (только кодирование происходит по алгоритму jpeg). Mjpeg имеет очень плохую степень сжатия в сравнении с h.264 и h.265 при формировании которых отправляется не каждый последующий кадр, а только изменения в предыдущем. Благодаря высокотехнологичным алгоритмам сжатия видео потоков кодеки: h264 и h265 являются лучшими на 2018 год.
Несмотря на все выше сказанное mjpeg иногда применяется в конкретных случаях: там где важна четкость каждого кадра, например для распознавания номеров автотранспорта, а размер архива и загруженный канал имеют второстепенное значение.
Автор: Дмитрий Самохвалов, технический редактор компании Rucam-Video.
В данной статье кратко рассмотрены кодеки:
- H.264
- MPEG-4
- MJPEG
Одним из ключевых решений в проектировании современных систем видеонаблюдения, а также в их использовании является выбор кодеков для сжатия видеосигнала.
Этот программный элемент сегодня в большей степени определяет цену на оборудование систем видеонаблюдения (видеорегистраторы, видеосерверы, платы видеозахвата и IP камеры ).
Чтобы понять причину этому, необходимо хотя бы в общих чертах понимать, особенности работы кодеков H.264, MPEG-4 и MJPEG, а также вытекающие из этого преимущества и недостатки их использования.
MJPEG (Motion JPEG)
- Данный кодек использует покадровую компрессию
Что это означает? Грубо говоря, данный принцип сжатия аналогичен тому, если бы вы собственноручно брали каждый кадр видео и сжимали его в формате JPEG с помощью, например, Microsoft Paint или Photoshop. Главным преимуществом данного кодека считается простота алгоритма сжатия, что не требует высокопроизводительного процессора. А вот недостатки этого продукта и стали причиной того, что применение его стремительно падает в системах видеонаблюдения. Итак, это в первую очередь – высокие требования к размерам дискового пространства для хранения информации. Кроме того, при реализации возможности удаленного доступа к видео данным посредством Интернет использование кодека MJPEG характеризуется не рациональным использованием пропускного канала связи, так как при сжатии отдельных кадров не учитываются изменения в последовательности кадров, что приводит к отправке лишней (одинаковой) информации. Таким образом, кодек MJPEG остается актуален для бюджетных вариантов систем видеонаблюдения, так как не предъявляет высоких требований к техническим характеристикам компьютеризированной части, однако для многофункциональных систем мониторинга и камер с большим разрешением его использование является не рациональным.