H.265+ vstupte do éry 4K UltraHD rozlišení

H.265+ přenese kamerové systémy do budoucnosti, do éry 4K UltraHD
Hikvision Digital Technology Co., Ltd. představení společnosti Úvod a pozadí technologie H.265+

V poslední době se setkáváme v oboru kamerových systému s představováním mnoha nový modelů kamer v rozlišení ultra-high-definition nebo-li 4K. Nicméně než kamery v rozlišení 4K ještě pořádně naleznou široké uplatnění v průmyslu a firemních kamerových systémech, musí se vyřešit nároky na obrovskou šířku datového pásma a následného ukládání dat. Omezení datového toku ultra HD videa při zachování vysoké kvality a 4K video streamu je aktuálně největší problém. O osudu kamerových systémů v rozlišení 4K rozhodne, zda-li se tento problém podaří úspěšně vyřešit. Zajištění špičkové kvality videa, vyladění optimální datové propustnosti a následné ukládání pořízených dat, to jsou zásadní otázky, které se musí vyřešit. Na základě těchto výsledků je nutné pracovat na další optimalizaci přenosu obrazu a neustále vyvíjet technologie pro přenos a kompresi videa.

Až do teď byla komprese H.264 standardním kodekem a našla si široké uplatnění. HIKVISION vyvinul vlastní vylepšený algoritmus jako další krok evoluce a nazval jej H.264+. Další generace kodeku ve vývojové linii je kodek H.265, který v současné době čeká na širokého přijetí v průmyslu. A opět HIKVISION tuto novou technologii komprese vylepšil na novou úroveň a nazval ji H.265+. Toto vylepšení používá inteligentní algoritmus, jehož kódovací technika vychází ze základního kodeku H.265 / HEVC.

H.265+ optimalizuje stávající kodek podstatně výrazněji a splňuje speciální kritéria pro kamerové systémy.
Tato kritéria zahrnují: 1.) stabilní pozadí obrazu kde se jen zřídka mění scéna, 2.) primární zaměření na objekty pohybující se v rámci této neměnné scény, 3.) zaměření na dobu málo pohybujících se předmětů v obrazu a 4.) 24 hodin non-stop dohled, kde obrazový šum a rozpad obrazu má relativně velký vliv na celkovou kvalitu obrazu. V tomto typu prostředí a testovaných podmínek, naše výsledky testů ukazují, že kodek H.265+ radikálně snižuje požadovaný datový tok videa v ultra vysokém rozlišení až o 67% ve srovnání s H.265, čímž se zásadně sníží požadovaná šířka přenosového pásma a nároky na ukládání dat. Nižší přenosová rychlost znamená podstatné snížení nákladů pro uživatele kamerového systému na veškerý hardware pro dohledový systém. Jak to celé funguje?, zde je krátký popis:

Tři klíčové vlastnosti: systém předpovědi kódování, obrazový šum a kontrola datového toku
Pro zobrazení rozlišení 4K ultra-HD a dosažení nejvyšší efektivní přenosové účinnosti je nutné splnit konkrétní cíle a vylepšení. Technologie H.265+ zvyšuje kompresní poměr na základě tří klíčových technologií:
1.) kódování založené na předpovědi změny pozadí obrazu nebo na referenčním snímku
2.) redukce a rozložení obrazu v obraze
3.) dlouhodobá kontrola technologie pro trvalý datový tok

Add 1.) Kódování s předpovědí chování následující scény

Kódování může být rozděleno na „předpověď změny uvnitř obrazu“ a následném vytvoření předpovědi následujícího referenčního snímku z jednoho nebo více již dříve kódovaných obrazů a zadruhé „předpověď změny vně sledovaného obrazu“, kde se používají informace z předchozích makrobloků (neměnné jednotky) a jsou předpovězené s použitím pouze informace dříve přenášené makrobloky stejného obrazu. S předpovědí vnitřní části obrazu, může být datový tok snížena o rozdíly v míře mezi referenčním obrazem a jakýmkoliv jiným obrazem. Tento referenční obraz, obvykle počítaný z pozadí scény, většinou bude obsahovat málo, pokud vůbec nějaké, pohybující se objekty. Naštěstí ve většině bezpečnostní systému je pozadí stabilní a neměnné.

Hikvision H.265+ popis technologie

Scénář na obrázku: V našem testu je křižovatka, tři jedinečné snímky jsou analyzovány z jednoho video zdroje. První snímek je prázdný průsečík (T0), druhé dva snímky (T1 a T2) zahrnují pohybující se objekt (v tomto případě, je to osobní automobil). První snímek je označen kódováním jako referenční snímek, poté tento referenční snímek již není nutné odesílat nebo ukládat do každého následujícího snímku. To umožňuje VMS sledovat pouze pohybující se osobní automobil, protože se nebudou již muset zpracovávat pokaždé všechny celé snímky včetně stejného pozadí. Požadavek na přenášenou šířku pásma a datové úložiště okamžitě klesá. V případě, kdy nelze zachytit striktně prázdné pozadí nebo referenční snímek, je alternativou k zakódování rozdíl dvou nebo více snímků, které by mohly zahrnovat pohybující se objekt. Inteligentní software může vyplnit obrazové mezery, které jsou uvolněné těmito pohybujícími se objekty, podobnou obrazovou informací nalezenou v předchozích snímkách v daném prostoru. Takto razantní snížení datového přenosu a technologie výpočtu výsledného obrazu nabídne uživateli normální přehrávání záznamu.


Add 2.) Redukce a rozložení obrazu v obraze

Aby byla zaručena vysoká kvalita obrazu pohybujících se objektů, modul kódování také kóduje samotný obraz ve snímané scéně. Při použití kódování „s předpovědí“, algoritmus VCA (inteligentní video analýzy) rozlišuje snímek na část nehybného pozadí a pohybujících se objektů uvnitř snímku. Tyto dvě části poté můžou být zakódovány s různě silnými druhy komprese a strategií pro kódování.

Hikvision H.265+ popis technologie

Snímek na pozadí je kódován s vysokou kompresí za účelem maximální úspory dat a toto pozadí používá do nového snímku + zvlášť přidává pohybující se objekty. Vzhledem k tomu, že přenos dat je maximálně omezen pouze na přenášení rozdílových částí snímku, tak je výsledkem podstatné snížení celkové přenosové rychlosti a nároků na uložený prostor v porovnání proti standardním video kompresím.

Add 3.) Technologie dlouhodobé kontroly pro trvalý datový tok

HIKVISION navrhnul koncept který pojmenoval „technologie dlouhodobé kontroly průměrného datového toku“. Dlouhodobý průměrný datový tok počítá s přenosovou rychlostí po určitou dobu (obvykle 24 hodin). S technologií kontroly průměrného datového toku, lze kameře přiřadit vyšší přenosovou rychlost ve frekventovaných hodinách a zároveň datový tok snížit během nečinnosti (např. od půlnoci do 6 hodin ráno venku, nebo od 8 hodin večer do 7 hodin ráno při snímání prostor v kancelářích). V případě nastavení konstantního datového toku a pro kódování H.265 se datový tok poněkud liší, ale zůstává v blízkosti předem stanovené maximální hodnoty datového toku. Pomocí optimalizace H.265+, průměrný datový tok může odpovídat až polovině maximálního datového toku. Kvalita obrazu může být tedy ještě více z optimalizována, protože H.265+ technologie plně porovnává a počítá každou část snímku.

Hikvision H.265+ popis technologie

V režimu variabilní datový tok, okamžitý datový tok se mění v závislosti na aktivitě snímané scény, zatímco kvalita obrazu zůstává stabilní. Použitím kodeku H.265+ se datový tok může ubírat dvěma směry:
1) v případě, že průměrná hodnota nakonfigurovaného datového toku je omezena, H.265+ kódování může poskytnout lepší kvalitu obrazu v takto omezeném datového toku
2) v případě, že průměrná hodnota nakonfigurovaného datového toku je příliš vysoká pro monitorovanou scénu, skutečný průměrný datový tok (skutečné množství používaných dat) může být nižší, než je předem nakonfigurovaná hodnota, což má za následek snižování celkového požadavku na ukládání dat.


Testování v reálném 24-hodinovém provozu

Pro účely testu byly vybrány Full HD 1080p kamery a nastaveno 25 snímků za sekundu. Vybranou scénou byla malá kavárna a v ní umístěný kamerový systém se záznamem po dobu 24-hodin.

Okamžité porovnání datového toku mezi dvěma stejnými scénami

Testování výsledků stejné scény v rušné kavárně, v různých denních dobách, ukázal, že základní rozdíl mezi oběma kodeky se výrazně mění v závislosti na počtu pohybujících se objektů ve snímané scéně a výsledky porovnání jsou velice zajímavé. Při porovnání komprese standardního H.264 a vylepšeného HIKVISION kodeku H.265+ se průměrný datový tok snížil o podstatných 83%. V porovnání rozdílu kodeku mezi standardní H.265 a HIKVISION H.265+ kodekem je vidět snížení o skoro 67%, což je sice menší rozdíl, nicméně stále významný pro aplikace jako jsou kamerové systémy.

Hikvision H.265+ popis technologie

Celková velikost záznamu 24 hodin v různých scénách (kavárna a křižovatka)

Pořízený 24 hodinový záznam a následné srovnání velikosti uložených dat pro dvě různé scény ukázal dramatické snížení celkové uložené kapacity. První snímaná scéna v kavárně, při použití kodeku H.264 uložila záznam na 22.7 GB a s kodekem H.265 pouze na 11.8 GB. Pozoruhodné je, že nový kodek HIKVISION H.265+ uložil pouze 3.9 GB. Druhá scéna byla rušná křižovatka, zde srovnání 24 hodinového záznamu přineslo podobné výsledky. H.264 průměrně uložila 36.4 GB, H.265 v průměru 21.1 GB a H.265+ znovu uložila nejmenší množství dat pouze 7.5 GB.

Zde si výše uvedená čísla převedeme do procent.
V kavárně se záznam 24 hodin snížil o 66,4% v porovnání mezi H.265 a H.265+, zatímco rozdíl mezi H.264 a HIKVISION H.265+ se snížil o podstatných 82,5%. Na sledované křižovatce se záznam 24 hodin snížil o 64.5% mezi H.265 a HIKVISION H.265+, zatímco rozdíl mezi H.264 a HIKVISION H.265+ se snížil o 79,4%.

Výhody: Lepší využití přenosového pásma, úspora datového úložiště, zpracování obrazu a VCA

HIKVISION H.265+ nabízí co nejlepší využití každého bitu ve snímku, takže HD rozlišení a 4K ultra HD vypadá jako jasný, ostrý a čistý obraz jak jen to je možné. Také, jak HIKVISION H.265+ zlepšuje přenos obrazu, snímané objekty mají větší počet pixelů, takže použití VCA bude pravděpodobně stále přesnější a přesnější. Dále počítačová síť využívající H.265+ má k dispozici vždy větší šířku pásma. Větší šířka pásma znamená, že všechny systémy provozované na síti fungující bez problému. V reálném prostředí 20 Mb širokopásmové sítě, s H.264 kodekem pojme tato síť 5 HD kamer. Kodek H.265 zdvojnásobí toto číslo a síť snese zatížení 10 HD kamerami. Ale s kodekem H.265+ se opět zdvojnásobují možnosti a to na 20 nebo i více kamer na stejné síti. Z tohoto důvodu, H.265+ bude tou nejlepší volbou pro uživatele, kteří chtějí rozšířit systém o 4K kamery.

HIKVISION H.265+ nabízí uživatelům zásadní snížení nákladů na pořízení datových úložišť. Zde je další příklad: do sítě je připojeno 8 kamer s rozlišením 2 megapixely a úložné zařízení má kapacitu 5 TB HDD. Systém běžící na H.264 umožní záznam asi dva týdny. H.265 nabídne trochu delší záznam, cca jeden měsíc. HIKVISION H.265+, ale bude pokračovat v nahrávání až po dobu zhruba dvou celých měsíců. Při zvažování rozpočtových výdajů a v porovnání těchto výsledků na měsíční nebo roční bázi, H.265+ snižuje výdaje všude kolem nás. Zatímco přechod na technologii H.265+ může být zpočátku pomalý, přínosy se projeví v krátké budoucnosti.

Použití HIKVISION H.265+ se nabízí všude kolem nás

Nároky uživatelů vzrůstají a tam kde končí možnosti jednoho řešení, začíná se používat řešení nové. Používejte H.265+ řešení tam kde je nestabilní a kolísavá kvalita sítě, nebo je k dispozici síť s omezenou šířkou pásma, nebo tam, kde je požadováno zákazníky ukládání dat na delší dobu, tam všude bude H.265+ nejvíce efektivní. Kromě toho, tento kodek bude rychle za-integrován do komplexních bezpečnostních řešení pro specifické systémy a instalace - 4K, panoramatické kamery, kamery do výbušných prostor, kamery do prostředí se zhoršenými světelnými podmínkami.

Stejně jako u každého nového technologického vylepšení, je nutné pro kompletní upgrade ze současných nebo zastaralých systémů dát technologii čas a investovat nemalé zdroje do osvěty a školení. Věříme společně, že se s kodekem H.265+ migrace výrazně zrychlí a to především do nově navržených kamerových systémů, protože modernizace stávajících systémů s použitím starého H.264 kodeku jen zvyšuje celkové budoucí výdaje. H.265+ bude vhodnější pro systémové integrátory a koncové uživatele, protože snížením přenosová rychlosti se otevírá cesta k nasazení 4K rozlišení a video záznamy budou více jasnější a čitelnější a v neposlední řadě, s vyšším rozlišením a kvalitou snímků se mohou používat přesnější video analytické funkce VCA.

Celkové shrnutí

HIKVISION H.265+ kodek vylepšuje technologii kódování H.265 / HEVC, splňuje poslední poznatky o kompresních standardech a má nakročeno stát se nedílnou součástí v drtivé většině CCTV hardware a software. S kodekem H.265+ kvalita obrazu zůstává prakticky stejná jako u H.265 / HEVC a přitom výrazně snižuje požadavky na kapacitu přenosu a šířky datového pásma vč. celkového ukládání dat. H.265+ kodek bude sloužit k rozšíření použití 4K ultra-HD zařízení v kamerových systémech a otevírá cestu k použití 8 MP a 12 MP IP kamer. Kdekoliv budou tyto nové produkty použity, tak s tímto novým kodekem se budou snižovat náklady na datová úložiště a uchovávání dat. Využívejme potenciál a používejme 4K Ultra HD bezpečnostní systémy v nadcházející budoucnosti.


Volný překlad článku "H.265+ Takes Video Surveillance to the 4K Era" zdroj: http://www.hikvision.com/europe/Press-Release-details_71_i16015.html


Nový katalog HIKVISION s produkty H.265+


Firma VIAKOM CZ s.r.o. je autorizovaný dovozce a distributor HIKVISION produktů na český trh.

HIKVISION DS-2CD2085FWD-I (2.8mm)

Provedení: Bullet kamery; Počet megapixelů: 4K 8 megapixelů; Venkovní provedení; Délka přísvitu: 30 metrů; Typ objektivu: monofokální; WDR: 120dB reálné; Citlivost: standardní
Kód: 103978, Part Number: 300726327, ID: 4101
Nnovinka
VC+SNC: 7 217 Kč bez DPH
Dostupnost: Na objednávku

HIKVISION DS-2CD2185FWD-I (2.8mm)

Provedení: Dome kamery; Počet megapixelů: 4K 8 megapixelů; Venkovní provedení; Délka přísvitu: 30 metrů; Typ objektivu: monofokální; WDR: 120dB reálné; Citlivost: standardní
Kód: 103980, Part Number: 300820338, ID: 4103
Nnovinka
VC+SNC: 7 353 Kč bez DPH
Dostupnost: Skladem 3 ks

HIKVISION DS-2CD2185FWD-IS (2.8mm)

Provedení: Dome kamery; Počet megapixelů: 4K 8 megapixelů; Venkovní provedení; Délka přísvitu: 30 metrů; Typ objektivu: monofokální; WDR: 120dB reálné; Citlivost: standardní
Kód: 103984, Part Number: 300820607, ID: 4107
Nnovinka
VC+SNC: 7 694 Kč bez DPH
Dostupnost: na cestě (04.08.2017)

HIKVISION DS-2CD2385FWD-I (2.8mm)

Provedení: Dome ball kamery; Počet megapixelů: 4K 8 megapixelů; Venkovní provedení; Délka přísvitu: 30 metrů; Typ objektivu: monofokální; WDR: 120dB reálné; Citlivost: standardní
Kód: 103981, Part Number: 300820352, ID: 4104
Nnovinka
VC+SNC: 7 285 Kč bez DPH
Dostupnost: Skladem > 10 ks

HIKVISION DS-2CD2T85FWD-I5 (2.8mm)

Provedení: Bullet kamery; Počet megapixelů: 4K 8 megapixelů; Venkovní provedení; Délka přísvitu: 50 metrů; Typ objektivu: monofokální; WDR: 120dB reálné; Citlivost: standardní
Kód: 103985, Part Number: 300726360, ID: 4108
Nnovinka
VC+SNC: 7 966 Kč bez DPH
Dostupnost: Na objednávku

HIKVISION DS-2CD2T85FWD-I8 (4mm)

Provedení: Bullet kamery; Počet megapixelů: 4K 8 megapixelů; Venkovní provedení; Délka přísvitu: 80 metrů; Typ objektivu: monofokální; WDR: 120dB reálné; Citlivost: standardní
Kód: 103986, Part Number: 300725740, ID: 4109
Nnovinka
VC+SNC: 8 170 Kč bez DPH
Dostupnost: Skladem > 5 ks