Высокая четкость и мегапиксельные камеры обеспечивают более подробное изображение с большим количеством полезной информации, но за это придется платить. Объем передаваемых данных и хранилищ значительно возрастает. Пропускная способность запрашивает место в сети и увеличивает требуемый объем хранения, что существенно увеличивает общую стоимость IP систем. Лучшее место, чтобы уменьшить эти расходы в источнике – в камере – этого можно достичь путем снижения битрейта.
Битрейт можно понизить, путем уменьшения шума. Шум можно расценить как движение, что делает его самым вредным фактором засорения процесса кодирования. Это приводит непосредственно к завышенному битрейту изображений.
Оптимизация битрейта для снижения пропускной способности
Классическое снижение шума может производиться в двух формах. Пространственное снижение уровня шума составляют пиксели в пределах кадра, где уменьшается шум, в то время как снижение временного шума предполагает усреднение пикселей на нескольких кадрах для уравновешивания предметного шума. Это очень эффективно для статичных изображений, но может создавать проблемы, при наличии движения. Если снижение временного шума использовать для движущихся объектов, то на изображении может быть виден шлейф.
При комбинировании пространственного и временного шумоподавления с возможностью динамического изменения уровня освещения в их основе и идентификации подвижных объектов, может быть создано изображение с наименьшим количеством шума, наибольшим количеством деталей и низкой скоростью потока. Битрейт может быть оптимизирован при помощи настроек степени снижения шума, основываясь на анализе важных объектов движущихся в поле обзора камеры. Когда в кадре все спокойно и нет движения, скорость потока минимизируется. Когда важный объект найден, битрейт увеличивается, чтобы захватить максимум деталей. В результате, требования к пропускной способности сети остается на низком уровне, пока в кадре не происходит что-то важное. Пропускная способность потребляется только при высоком уровне, когда может быть необходимо увеличение деталей изображения.
Другие формы снижения битрейта
Некоторые HD и мегапиксельные камеры безопасности, по умолчанию, ограничивают битрейт. Часто это делается с помощью постоянного битрейта. Постоянный битрейт сохраняет фиксированный уровень. Это может привести к постоянно высокому битрейту или, в случае включенного ограничения, к низкой скорости потока, что отразится на качестве изображения, которое находится не в лучших условиях.
С другой стороны, с переменным битрейтом предварительно устанавливается определенный уровень качества изображения, который сохраняется независимо от того, есть ли движение в кадре. Битрейт будет колебаться в зависимости от происходящего в кадре и наличия движения.
Динамическое снижение шума, как описано выше, работает по тому же принципу, что и переменный битрейт, но с добавлением интеллекта, чтобы принимать умные решения на основе наличия или отсутствия движения. Это может обеспечить до 50 процентов снижения скорости потока при помощи стандартов переменного битрейта в кадрах без движения.
Определение приоритетов
Помимо уменьшения шума, установка приоритетов может еще больше снизить скорость потока. С определением приоритетов вы применяете кодировку степени сжатия различных областей изображения. В кадре могут быть определены несколько областей, каждой из которых можно присвоить свои параметры сжатия. Для неважных областей можно установить повышенное сжатие и таким образом уменьшить битрейт, в то время как в важных областях можно установить более низкий коэффициент сжатия для показа большего количества деталей.
Возьмем обычный кадр на открытом месте около входа. Области захватывающие небо можно установить, как несущественные для более высокого сжатия. Территория вокруг входа в здание может быть установлена как важная и ей назначается более низкий коэффициент сжатия, чтобы гарантировать захват черт лица и других подробностей. Наконец, для проезда или дороги рядом с входом устанавливается нормальное сжатие.
Выбрав область в кадре, и адаптировав коэффициенты сжатия, среднего показателя скорости потока можно достигнуть без использования постоянно низкой степени сжатия всего кадра.
Уменьшение расходов за счет динамического уменьшения шума
Сочетание уменьшения шума и выделения приоритетных областей кадра создает измеримые результаты. Основным преимуществом такого сочетания является получение значительно более низкого битрейта без потери качества изображения. Более низкий битрейт, в свою очередь, снижает пропускную способность и требования к хранению.
Давайте рассмотрим пример: торговый центр с 200 камер наблюдения, расположенных по всем крытым и открытым зонам объекта. Если для непрерывной съемки каждый день в течении 12 часов для камер требуется разрешение 1080р, то тогда для записи, с учетом наличия движения после закрытия торгового центра, вам понадобится почти 70 ТБ памяти для хранения видео-потока с частотой 10 кадров в секунду и хранением в течении 30 дней. При помощи видеокамер, которые используют динамическое уменьшение шума, можно сэкономить более 7 ТБ в необходимом хранилище. Это может выливаться в сумму более 10 000 долларов экономии в зависимости от используемого устройства хранения. Также дополнительная экономия может быть достигнута путем добавления приоритетности некоторым областям для конкретных кадров, в дальнейшем уменьшающих средний битрейт этих изображений.
Для небольших систем, использование динамического уменьшения шума и установку приоритетов областей можно преобразовать в способность записывать видео при более высокой частоте кадров для более плавного видео во время движения объектов, при этом по-прежнему обеспечивая желаемое сохранение времени и бюджета.
Например, подумайте о типичной установке 10 камер в торговом магазине. Используя 10 внутренних HD камер с разрешением 720p, при непрерывной записи в течение 12 часов каждый день, запись, при наличии движения после закрытия магазина, можно хранить в потоковом видео с частотой 10 кадров в секунду, в течение семи дней и использовать для этого 4 ТБ памяти для хранения. Теперь рассмотрим тот же сценарий, используя динамическое уменьшение шума. С динамическим уменьшением шума, вы могли бы передавать видеопоток с частотой 20 кадров в секунду, добившись сохранения того же времени, и используя те же 4 ТБ памяти для хранения. Вы получите плавное воспроизведение движений в видео по той же стоимости.
Возможность снизить битрейт и, следовательно, пропускную способность, а также требования к хранению станет еще более важной, поскольку индустрия движется в сторону следующего поколения обработки изображений: HD с ультра разрешением 4К с еще более высокими объемами данных и, следовательно, более высокой пропускной способностью и требованиями к хранению. В конечном счете, решение, которое обеспечивает высокое качество видео при низкой пропускной способности и требовании хранения зачастую будет наиболее желательным выбором для клиентов.