Статьи рынка безопасности
  • 18/11

События

  • форум 24/11/2017

    IP-форум 2017г. Москва

  • Конференция 18/04/2018

    PROIPvideo2018г. Москва

  • семинар 21/11/2017

    IDISг. Москва

Упаковать и доставить. H.265 против H.264, технологий Zipstream и H.264+

  • 15.02.2016
  • 910

Одним из главных решений в использовании и проектировании систем видеонаблюдения является выбор кодека. Правильный выбор и настройка кодека позволяют добиться оптимального баланса между качеством получаемого изображения и эффективностью передачи видео по сети.

Наиболее распространенным кодеком в видеонаблюдении является H.264. И хотя он требователен к вычислительной части CCTV, он позволяет довольно качественно сжимать видео для передачи его по локальной сети или Интернету. Но прогресс не стоит на месте, и в 2012 г. на выставке Mobile World Congress был представлен первый чип, способный кодировать видеосигнал в формате H.265.

Этот кодек, по заявлению создателей, способен в два раза снизить размер получаемого файла по сравнению с файлом, сжатым кодеком H.264. Подобные заявления не могли не вызвать интерес у производителей систем видеонаблюдения.

Оно и понятно: конечным итогом применения более эффективного кодека должна стать прямая экономия. Повального использования этого кодека на рынке пока не наблюдается, но первые камеры, поддерживающие H.265, уже стали появляться в России.

Уменьшить требования к сетевой пропускной способности и хранению видео способны и вспомогательные технологии: Zipstream (создатель Axis Communications) и H.264+ (Hikvision). В сети существует множество статей, в которых описаны тесты, сравнения качества кодеков между собой, производители приводят множество аргументов в пользу своих решений. Мы решили на практике посмотреть, действительно ли работают все эти технологии, могут ли они быть эффективными конкурентами новому кодеку H.265.

Кодек H.265

Сначала немного теории.

H.265, или HEVC (англ. High Efficiency Video Coding – высокоэффективное кодирование видеоизображений), – формат видеосжатия с применением более эффективных алгоритмов по сравнению с H.264/MPEG-4 AVC. Рекомендация ITU-T H.265, а также стандарт ISO/IEC 23008-2 MPEG-H Часть 2 – совместная разработка экспертной группы по видеокодированию ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG) и экспертной группы по движущемуся изображению MPEG.

Рекомендация стандарта разработана в связи с растущей потребностью в более высокой степени сжатия движущихся изображений для самых разных приложений, таких как потоковая передача в Интернете, передача данных, видеоконференцсвязь, цифровые запоминающие устройства и телевизионное вещание.

Сравнение кодеков при минимальном качестве сжатия

Рис.1. Сравнение кодеков при минимальном качестве сжатия

Честно говоря, мы долго ходили кругами вокруг кодека H.265, не зная, с какой стороны к нему подступиться. Сложностей было много. Основная в том, что камеры, поддерживающие его, можно пересчитать по пальцам. Мы взяли BEWARD B2250 и ActiveCam. К тому же, воспроизвести записанный видеопоток, сжатый новым кодеком, как оказалось, не так просто, поскольку производители используют модифицированные кодеки, и стандартные средства воспроизведения пасовали перед ними. Единственный проигрыватель, который не отказывался крутить полученные файлы, – это VLC Player. Мы стали записывать видео с разными условиями, меняли битрейт, погружали сцену в темноту, но размер видеопотока оставался одинаковым и для H.264, и для H.265. Как и качество картинки, которое нельзя было различить на глаз.

Камера Beward B22250. Сравнение кодеков при минимальном качестве сжатия


Рис.1.1. Камера Beward B22250. Сравнение кодеков при минимальном качестве сжатия

До тех пор, пока не выставили самое низкое качество получаемой картинки с камер – битрейт 200 кбит/с, вот тут-то и стала видна принципиальная разница между двумя кодеками. Новый кодек работает иначе, нежели старый. H.265 способен кодировать блоки размером 64х64 пкс – это повышает эффективность кодирования при одновременном сокращении времени декодирования. На практике видеопоток, закодированный кодеком H.265, при одинаковом битрейте дает большую детализацию по сравнению с H.264. При максимальных выставленных настройках (битрейт от 8000 кбит/с и выше) этого заметить невозможно, а вот при минимальных (200 кбит/с) – разница очевидна.

 Камера ActiveCam. Сравнение кодеков при минимальном качестве сжатия

Рис. 1.2. Камера ActiveCam. Сравнение кодеков при минимальном качестве сжатия

Где же экономия? А экономии трафика и места в архиве возможно добиться, снижая битрейт кодека H.265 и получая картинку, сопоставимую со сжатой кодеком H.264. Будет ли объем файлов при H.265 на 50% меньше файлов, сжатых кодеком H.264? Это вряд ли.

Скорее всего, кодек H.265 хорошо проявит себя при использовании таких функций видеонаблюдения, как распознавание номеров, поскольку при максимальных настройках картинка получается более детализированной. Однако проверить на практике данную теорию не представляется возможным – на рынке еще нет подобных решений, работающих с видеопотоком сжатым кодеком H.265. И пока новый кодек не стал массово овладевать рынком, вендоры активно внедряют новые технологии, снижающие битрейт видео без существенной разницы в качестве картинки. Все они прекрасно работают со стандартным кодеком H.264.

Технология Zipstream

Технология Zipstream создана компанией Axis Communications и реализует два способа уменьшения видеопотока.

Картинка с включенной (слева) и выключенной (справа) функцией ZipStream при минимальном качестве компрессии

Рис.2. Картинка с включенной (слева) и выключенной (справа) функцией ZipStream при минимальном качестве компрессии

В первом способе – Zipstream Dynamic Region of Interest (ROI) – производится анализ видеопотока, и находятся области, представляющие наибольший интерес. К таковым относятся области с большим количеством деталей и/или области, в которых происходит движение объектов. Обработка этих областей выполняется отдельно от остальной части изображения, как описано ниже.

 Картинка с включенной (слева) и выключенной (справа) функцией ZipStream

Рис.3. Картинка с включенной (слева) и выключенной (справа) функцией ZipStream

Во втором способе – Zipstream Dynamic GOP – применяется динамическое регулирование интервала между ключевыми кадрами в соответствии с интенсивностью перемещения объектов в поле обзора камеры. Когда движение в поле зрения почти отсутствует, битрейт видео снижается, и передача ключевых кадров производится реже.

Небольшое размытие при включенной функции ZipStream (слева)

Рис. 4. Небольшое размытие при включенной функции ZipStream (слева)

Чтобы проверить работу технологии Zipstream, мы взяли камеру AXIS M1125 и выставили на ней два профиля, с включенной и выключенной функцией. Настроили на сцену и открыли два окна для сравнения битрейта. Полученные результаты видны на скриншотах.

Картинка с включенной (слева) и выключенной (справа) функцией ZipStream при максимальном качестве компрессии

Рис.5.1. Картинка с включенной (слева) и выключенной (справа) функцией ZipStream при максимальном качестве компрессии

Разница в битрейте была порядка от 100 до 200 кбит/с, на камере был выставлен VBR, а параметр Compression по умолчанию стоял на 30 (этот параметр изменяется от 0 до 100, где 100 – это максимально зажатая картинка). Поскольку различия в размере битрейта не повлияют на значительное уменьшение объема архива и повышение скорости по сети, они не принципиальны. Картинка по качеству также была сопоставима. Если приглядеться, то действительно можно заметить размытость статичного фона, которая вызвана заниженным битрейтом на этом участке, что особо не влияет на качество изображения.

Картинка с включенной (слева) и выключенной (справа) функцией ZipStream при максимальном качестве компресии

Рис.5.2. Картинка с включенной (слева) и выключенной (справа) функцией ZipStream при максимальном качестве компресии

Но если изменить параметр Compression до 10, то тут как раз и проявляет себя Zipstream во всей красе. При выключенной Zipstream камера выдает видеопоток в диапазоне от 12 000–16 800 кбит/с, а с включенной функцией всего 5000–7800 кбит/с. Причем картинка сопоставима, и отличить на глаз практически невозможно.

Технология H.264+

Технология H.264+ от компании Hikvision очень похожа на действие функции Zipstream. Камера анализирует движение в кадре, на участках, где происходит движение, камера завышает битрейт, а сам фон – статичная картинка – кодируется с заниженным битрейтом.

Сравнение картинки при минимальном качестве сжатия

Рис.6.1. Сравнение картинки при минимальном качестве сжатия

Далее полученный поток кодируется стандартным кодеком H.264/AVC, благодаря чему видеопоток можно просматривать и хранить на любых устройствах, поддерживающих этот кодек. В отличие от Zipstream технология H.264+ не может автоматически добавлять или убавлять ключевые кадры. Чтобы посмотреть, как работает H.264+, мы записали несколько видео одинаковой сцены со включенной и выключенной функцией.

Сравнение картинки при минимальном качестве сжатия

Рис.6.2. Сравнение картинки при минимальном качестве сжатия

Причем камера Hikvision в режиме переменного битрейта позволяет выбирать качество сжатия, чем мы и воспользовались, выставив максимальный и минимальный порог. В результате при минимальном пороге размер видеопотока отличался так же, как и у Zipstream, на незначительные 100–200 кбит/с.

Сравнение картинки при максимальном качестве сжатия

Рис.7.1. Сравнение картинки при максимальном качестве сжатия

А вот при максимальном пороге битрейта в 16 384 кбит/с разница была большая. С включенной функцией H.264+ битрейт не превышал 5900 кбит/с, а при выключенной колебался от 13 000 до 16 300 кбит/с.

Сравнение картинки при максимальном качестве сжатия

Рис.7.2. Сравнение картинки при максимальном качестве сжатия

Причем качество картинки остается приблизительно одинаковым, в некоторых местах при включенной функции H.264+ можно заметить размытость статичного фона, но на полное понимание происходящего в кадре это никак не влияет.

Покорит ли H.265 рынок?

Многие авторы аналитических статей в Интернете не ожидают, что новый кодек H.265 покорит рынок в ближайшее время. Причина – высокая эффективность распространенного кодека H.264 и отсутствие на данное время общих стандартов для внедрения H.265. Такое мнение имеет место, и его нельзя не учитывать.

Сравнение кодеков H.264 и H.265

Но большинство китайских производителей и такие гиганты, как Hikvision и Dahua, начали переход на новые процессоры от HiSilicon H3516A и 3516D (бюджетная версия). А в них поддержка кодека H.265 заложена, дешево и сердито. Новый чип заявлен с поддержкой H.265 и разрешения 4K. Китайские производители сделают кодек H.265 настолько массовым, что он станет стандартом де-факто уже завтра, и к этому надо быть готовым. Новые технологии Zipstream и H.264+, безусловно, являются рабочими и выдают результат.

Сравнение технологий Zipstream и H.264+

Но, на наш взгляд, нельзя рассматривать их как конкурентов новому кодеку H.265, они являются методом улучшения кодирования видео, который после небольшой адаптации можно применять к различным стандартам сжатия. Надеемся, что время, когда такие технологии, как Zipstream и H.264+, будут работать с кодеком H.265, уже не за горами.

Статья опубликована в журнале "Системы безопасности" #5, 2015

© 2003-2017 Techportal.ru

Яндекс.Метрика
Метрика cайта:
новости: 6300 | компании: 497 | бренды: 404 | статьи:  

Политика конфиденциальности и защиты информации