Тестирование эффективности кодирования в BEWARD SV3215RZ

Видеонаблюдение является одной из технологических областей, находящихся на острие прогресса. Видеокамеры, в составе специализированного программного обеспечения, могут применяться для автоматического решения множества задач. Раньше для этого часто требовалось непосредственное участие человека: обнаружение подозрительного поведения, детекция толпы, допуск транспорта по автономерам, обнаружение и распознавание лиц. Однако, возрастающие объемы видеоинформации, поступающие от все увеличивающегося количества устройств, требуют и соответствующих доработок принципов хранения данных. Способом увеличения полезного объема архива является применения новых функциональных возможностей сжатия видео. Разработчики учитывают эту необходимость и внедряют в свои модели самые актуальные технологии и способы кодирования. Так кодек H.265 получил широкое распространении и уже сложно найти видеокамеру, не позволяющую вести запись в таком формате. Многие компании предлагают свои собственные алгоритмы и дополнительные средства для уменьшения итогового битрейта видео с сохранением высокого качества и детализации картинки.

В этот раз лаборатория CCTVlab решила протестировать эффективность сжатия видео в камерах с высоким разрешением при использовании кодека H.265. Кроме того, проверили и эффективность дополнительных возможностей по экономии архива, предлагаемых производителями. 

Что и как измеряли

Для оценки кодирования проводились испытания при принудительной установке скорости съемки 15 кадр/с для всех камер.
Измерение максимального разрешения камер проводилось по стандартным тестовым таблицам при изменении освещенности от 500 лк до 1 лк. Определялся битрейт с которым осуществляется запись видеоизображения. Эти тесты повторялись при включении дополнительного алгоритма улучшения сжатия, доступного в камерах. 
Измерялся минимальный битрейт, при котором все камеры могут записывать видео с одинаковым горизонтальным разрешением при вращении тестовой таблицы со скоростями 3 и 5 об/мин. В тесте за такое разрешение принималось 900 линий. 

Результаты испытаний BEWARD SV3215RZ

Лидирует по величине разрешения, вместе с этим показывая и высокую равномерность этого значения. Демонстрирует наилучший результат по эффективности кодирования при съемке динамического объекта на скоростях 3 об/мин и 5 об/мин без включения алгоритма улучшения сжатия.

Рисунок 1 Зависимость разрешения от освещенности при съемке статичной сцены (Больше – лучше)

Все камеры показали достаточно хорошую равномерность разрешения при съемке статической сцены. При этом на графике наблюдается снижение разрешения при снижении освещенности, характерное для всех видеокамер. Инсталлятору следует учитывать этот факт, если планируется вести видеонаблюдение в условиях возможного снижения внешней освещенности. Именно эту проблему обычно решают за счет применения ИК-подсветки непосредственно в самой камере, или в качестве отдельного прожектора.
С практической точки зрения, повышение эффективности кодирования видео, позволяет значительно увеличить время заполнения видеоархива. Если проанализировать полученные усредненные значения, можно приблизительно представить продолжительность непрерывной видеозаписи. Так на специализированный жесткий диск объемом 1 Тб запись может вестись в течение примерно 58 дней (без алгоритмов улучшения сжатия – 38 дней). После настройки записи по событию, время заполнения такого архива может быть значительно увеличено.
Однако эти характеристики получены при съемке статической картины и хорошо отражают ситуацию, когда продолжительное время наблюдается неизменная сцена. И хотя наблюдение в подобных условиях является частым явлением (например, контроль периметра), стоит учесть, что видеокамеры всё-таки используют для контроля и динамических сцен. 
Поскольку все камеры показали разные результаты измерения разрешения и битрейта, стоило ограничить один из этих связанных параметров. В нашем случае оценивался битрейт камер, при съемке вращающейся таблицы с одинаковым фактическим разрешением 900 линий. Это разрешение доступно всем камерам и достаточно для решения большинства практических задач видеонаблюдения.

 
Рисунок 2 Битрейт при съемке динамической сцены со скоростью вращения 3 об/мин (Меньше – лучше)

 
Рисунок 3 Битрейт при съемке динамической сцены со скоростью вращения 5 об/мин (Меньше – лучше)

В итоге использование алгоритма улучшения сжатия немного уменьшило средний битрейт камер при скорости вращения 3 об/мин и незначительно увеличило его при скорости вращения 5 об/мин. А значит и эффективность применения алгоритмов улучшения сжатия может быть различной. Стоит учитывать, что процент движения в нашем тесте превышал 50% от размера кадра. На практике продолжительная съёмка такой сцены маловероятна. Наиболее часто встречается ситуация, когда в кадре ничего не происходит, за исключением периодического движения на участке около 20% изображения (к примеру, проход людей).

Заключение

Все видеокамеры показали хорошее качество видеосъемки даже несмотря на принудительное ухудшение внешних условий. Применение актуальных технологий сжатия видео совместно со специализированными алгоритмами действительно позволяет получить высокодетализированную картинку. При этом вполне возможно сохранить экономичность использовании канала передачи и емкости видеоархива. Инсталлятору стоит учитывать, что съемка динамической сцены с включенным алгоритмом улучшения сжатия может, в некоторых случаях, привести к увеличению битрейта.
Лаборатория наглядно продемонстрировала, что использование в моделях дополнительных технологий сжатия видеосигнала не является лишь маркетинговым ходом. Вполне очевидно, что их применение, вкупе с грамотной настройкой, позволяет значительно сэкономить видеоархив. А дальнейшее развитие технологии кодирования видео вполне может позволить сохранять небольшой объем видеоданных даже при значительном увеличении разрешения применяемых в камерах сенсоров.

Полная версия статьи размещена на сайте независимой лаборатории CCTVlab.