I frame interval что это?

I frame interval что это?

02.09.2013 Сайт https://anteh.ru

Изложена суть вопроса. Приводятся личные домыслы. Основное окно настройки видео первичного потока приведено на изображении ниже и ещё ниже нагрузка и изображение, соответствующее настройкам. Если настройки задать неправильно, то получите нестабильную, и в некоторых случаях нерабочую систему.

Первый парамерт, с которым нужно определиться -это «Максимальный битрейт». Здесь есть 2 пути. 1 камера подключается к серверу сбора видеопотоков. 2 камера сама является сервером предоставляющим видеопотоки клиентам. В первом случае у камеры будет только 1 клиент, во втором сколько угодно. Отсюда, для первого случая bitrate можно выставить максимальным, для рассматриваемой камеры это 16384kbitp/s и ничего, если реальный будет меньше. Для второго случая, когда сама камера выступает в роли сервера и нужно на неё завести максимальное количество клиентов нужно параметр выбирать как можно меньше, но. Про но будет далее.

Bitrate можно назвать ключевым параметром, если его не будет хватать для передачи видео с заданным разрешением, fps, качеством и I Frame Rate, то получим проблемы, по крайней мере для этой камеры с передачей данных. Например если будет испотльзоваться udp, используется по умолчанию. То будут теряться кадры и ffmpeg будет постоянно отваливаться. ffmpeg1 будет продолжать работать, но будет выводить ошибки передачи. Если будет использован tcp, то ошибок не будет, но изображение будет кратковременно замирать, не все кадры будут доходить до сервера. Замирания можно наблюдать через web интерфейс камеры. Это совсем плохо, можно потерять важные кадры события.

Попробуем посчитать и проверить полученные значения:

Для текущих настроек Bitrate=704 * 576 * 10fps * 24bit color /1024 = 95040 kbit/s + служебные байты. Сжатие, качество, I Frame Interval без серьёзных знаний в этой области никак не учесть. Поэтому путь только один -эксперимнт.

Т.е. параметры настройки видео камеры нужно задавать так, чтобы скорость обмена между IP камерой и сервером не превышала заданный bitrate. Скорость обмена можно смотреть например через виндовс диспетчер задачь или на сервере, через ‘# systat -ifstat 1’. На вышеприведённых изображениях как раз показана реальная нагрузка на канал, при текущих настройках.

Задаваемые параметры всецело зависят от решаемой задачи. Если нужно получать поток для целей видеонаблюдения, или для трансляции живого видео потребителям, то параметры могут различаться весима существенно.

После bitrate следует обратить внимание на параметр ‘Интервал I кадра’ или I Frame Interval. Это интервал между ключевыми кадрами. Например, если =50, то только каждый 50й кадр будет ключевым, остальные разностные, содержашие информацию только о разнице между текущим и предыдущим изображением. Ключевой кадр полный и содержит всю информацию о текущем снимке. Т.е. если fps =10, то ключевой кадр будет передаваться раз в 5 секунд. Если I Frame Interval = 1, то каждый кадр будет ключевым. Мсысл этого параметра заключается в существенной экономии трафика, что можно проилюстрировать так:

Отсюда видим, что этот параметр существенно влияет на трафик.

Возвращаемся к случаю настройки IP камеры для видеонаблюдения. В видеонаблюдении большую роль играет достоверность кадра. И как правило используется mjpeg поток. Это важно для юридической силы видео, возможности увеличения кадра для более детального рассмотрения. Mjpeg представляет поток отдельных jpeg кадров, без межкадрового сжатия. Каждый кадр достоверный. Чтобы получить поток достоверных кадров без межкадрового сжатия для целей видеонаблюдения параметр I Frame Interval нужно установить в 1. Соответственно нагрузка на канал будет существенной и максимальным разрешением и fps уже не побалуешся. Так, на вышеприведённых изображениях были показаны максимально допустимые настройки для целей видеонаблюдения при цветном изображении. Если установить ночной режим, то fps можно поднять до 15. Параметр Quality для видеонаблюдения желательно установить максимальным. Разумеется всё зависит от количества камер, которое нужно завести на сервер, если это несколько, то параметры ставим получше, если за десяток, то похуже.

Если камеру настраиваем для прямой трансляции потребителям, то с настройками можно не стесняться. При помощи I Frame Interval и Quality трафик всегда можно подогнать под приемлемый. Причём для глаз особой разницы между quality среднее и максимальное не видно. Поэтому Quality для трансляции потока для просмотра не критично.

Назначение остальных параметров более менее понятно по смыслу.

Скриншоты демонстрирующие максимальные настройки для трансляции видео максимального качества напрямую потребителю человеку:

Для DS-2CD2012-I прошивка V5.0.2, как и V5.0.0 не пригодна, слишком сильно тормозит передача, наблюдаются множественные ошибки передачи потока. Нужно использовать только V4.0.9 версии ниже не проверял, с этой прошивкой и ffmpeg с udp работает без сбоев, но на всякий лучше использовать tcp. И в Zoneminder 1.25.0_2 с прошивкой V5.0.2 заметно наблюдались тормоза. В общем Hikvision как-то не очень, правда это суждение по одному текущему экземпляру камеры, но эту модель и все остальные, для которых предназначена эта прошивка покупать больше желания нет тем более за 8т.р.

Особенности настройки кодирования в видеорегистраторах Dahua

Компания Dahua в своих регистраторах использует кроме стандартных параметров настройки кодирования H.264 ещё и расширенные, обозначенный как режим SMART.

Smart H.264 не является новой технологией, это оптимизированная реализация технологии кодирования H.264. Smart H.264 представляет собой набор интеллектуальных алгоритмов кодирования, разработанных компанией Dahua на основе кодека H.264. Чтобы соответствовать особенностям записи при видеонаблюдении, Smart264 использует некоторые ключевые методы кодирования видео. Smart H.264 кодек может повысить эффективность кодирования видео в соответствии с особенностями различных мест наблюдения, кроме того, он может значительно снизить объем записи и потока для передачи данных по сети.

Технология Smart H.264 представляет собой набор интеллектуальных алгоритмов кодирования.

Разработанный компанией Dahua технология Smart H.264, включает в себя следующие три ключевых аспекта:

— Алгоритм расширенного управления скоростью передачи битов потока;

— Видеокодирование на основе аналитического контента видео (включая динамический ROI, динамический GOP(Интервал между опорными кадрами), гибкую структуру опорных кадров);

— Технология подавления шума.

I-кадры(Intra-coded frames) — Опорный (ключевой) кадр. Кодируются независимо от других кадров, так как обрабатываются с использованием собственной информации конкретного кадра. I-кадры имеет большой размер.

Р-кадры (Predicted-Frames) — кадры с предсказанием, с компенсацией движения. Кодирование осуществляется с учетом ближайших предшествующих I или P-кадров, используется «разностная» схема сжатия, при которой сохраняются только отличия от предшествующего кадра. В P-кадрах, если сравнивать их с I-кадрами, значительно выше достижимая степень сжатия видеоданных.

Структура записи видеопотока при фиксированном интервале I-кадров

Типичные настройки видеорегистратора реализует фиксированную структуру GOP (Интервал между опорными кадрами, I-кадр), что означает, что интервал между двумя I-кадрами постоянен и, как правило, установлен 2 секунды.

Наиболее рационально выбирать переменный битрейт, при котором кодек видеорегистратора уменьшает или увеличивает поток данных, в зависимости от детализации или движения объектов в поле зрении видеокамеры.

В видеонаблюдении, в большинстве случаев, видео статично, а движущийся объект или общее движение появляются в определенные периоды, таким образом, мы можем увеличить интервал GOP, чтобы уменьшить количество I-кадров за период времени. I-кадр имеет гораздо больший объём в видеопотоке по сравнению с P-кадром. Уменьшение кол-ва I-кадров позволит уменьшить размер видеопотока, либо увеличить размер P-кадров, тем самым увеличить качество картинки при записи.

Читайте также  Технология nfc в смартфонах что это?

В CVI видеорегистраторах Dahua при выборе режима Smart H.264 реализуется гибкая структура опорных кадров, использующая технологию двух-кадровой ссылки и технологию виртуального опорного I-кадра.

Технология двух-кадровой ссылки.

Для обычного кодирования видеопотока в системах видеонаблюдения использует только один кадр (опорный I-кадр или предыдущий кадр) в качестве эталонного кадра,на который ссылается следующий кадр. Для двухкадровой режима (режим Reframes=2) для ссылки будут взяты два контрольных кадра, один – это предыдущий кадр, другой — это 0-й кадр (I-кадр). На рисунке 2-й P-кадр ссылается как на 0-й кадр, так и на первый P-кадр. В сцене движения, структура с двухкадровой ссылкой может найти лучшие блоки для определения фоновой зоны относительно движущегося объекта. Это может увеличить точность оценки движения и повысить эффективность сжатия.

Технология виртуального I кадра.

Как правило, только через I-кадр можно реализовать функцию обрезки/вставки видеопотока. Реализация виртуальной технологии I-кадра гарантирует, что определённый P-кадр может назначить I-кадр как ближайший опорный кадр, не учитывая с 1-го по 4-й P-кадр (на рисунке 5-й P-кадр ссылается только на 0-й I-кадр), таким образом, он становиться, как бы, 1-м кадром для следующих за ним P-кадрами. Эта технология уменьшает время доступа к случайному кадру в видеопотоке, поскольку для получения нужного кадра нет необходимости полностью распаковать всю цепочку P-кадров от ближайшего опорного I-кадра.

Настройки видеорегистратора при выборе режима Smart H.264+ , можно заметить что нет выбора интервала между опорными кадрами (I-кадр).

Протестируем различные настройки кодирования на видеорегистраторе XVR5104HE-S2 с прошивкой вер. 3.218.0000002.1. Видеопоток с разрешением 1920х1080 и частотой кадров 15 кадров в секунду. Сравним обычный режим и режим Smart H.264.

Сначала используем базовые настройки с фиксированным интервалом I-кадров в 2 секунды,с переменным битрейтом VBR, с максимальным потоком 4096 кБит и настройками Качество 4,5,6. Записывать будем уличную картинку с минимальным движением в кадре. Значение среднего битрейта при разном параметре Качество занесём в таблицу.

Таблица битрейта при разном качестве. Интервал опорного кадра I=2 cек. Максимальный битрейт= 4096 кБит/сек.

Оборудование для организации видеонаблюдения видеокамеры, видеорегистраторы

Каталог

Видеокамеры AHD

  • Уличные AHD камеры
  • Купольные AHD камеры
  • Антивандальные AHD камеры
  • Поворотные AHD камеры

Сетевые IP камеры

  • Уличные IP видеокамеры
  • Купольные IP видеокамеры
  • Видеокамеры IP с Wi-Fi
  • Поворотные IP камеры

Видеорегистраторы

  • Гибридные HD
  • Сетевые (NVR)

Кабельная продукция

  • Комбинированный КВК
  • Витая пара

Аксессуары

  • Источники питания CCTV
  • Сетевое оборудование
  • Разъемы и Переходники
  • Микрофоны
  • Видеотестеры
  • Приемо-передатчики

Архивные модели

  • Уличные видеокамеры
  • Купольные видеокамеры
  • Миниатюрные камеры
  • Антивандальные камеры
  • Поворотные видеокамеры
  • Гибридные (HVR)

Новости

Как настроить компрессию H264 в IP-видеокамере

Себестоимость проекта можно снизить правильной настройкой компрессии и шумоподавления. Снижается количество используемых жёстких дисков и требования к сетевой и воспроизводящей аппаратуре.

1)Шумоподавление

Наличие шумов матрицы, хаотично разбросанных по изображению пикселей, совершенно не вписывается в концепцию работы кодеков семейства MPEG (в том числе и H264): это и наличие движения в кадре, и ВЧ составляющая в блоках после косинусного преобразования, и внесение помех в матрицу квантования, что ухудшает качество восстановленного изображения. Из-за вышеописанных факторов, скорость видеопотока значительно возрастает, в несколько раз. То есть, при одном и том же качестве изображения битрейт видеопотока с настроенным шумоподавлением будет 3500 кбит/с, а видеопотока с ненастроенным шумоподавлением — 11400 кбит/с. Кроме этого, при зашумлённом изображении так же возрастает нагрузка на процессор декодирующего устройства.

Цифровые алгоритмы шумоподавления компенсируют (заменяют на подходящие) быстро появляющиеся и исчезающие единичные пиксели (или небольшие группы), которые не несут в себе информации.

IP-видеокамеры TBC-I1421IR и TBC-I2422IR имеют гибкие настройки встроенного в процессор ISP, что позволяет настроить шумоподавление, настроить камеру на нужную освещённость, отрегулировать насыщенность цвета и т.д.

Чтобы войти в меню настроек ISP, нажмите на изображении (в программе NVMS или в браузере) правой кнопкой мыши, и выберите в контекстном меню пункт «Настр. видеокамеры».

Затем, чтобы войти в суб-меню шумоподавления, выберите вкладку «Шумопонижение». Обязательно переключите режим в «Ручн».

Отрегулируйте параметры «Врем» и «Спец», визуально оценивая изображение, и отображаемую скорость потока.

Обратите внимание на битрейт на изображениях в этой статье до и после настроек шумоподавления : было 5926 кбит/с, стало 214 кбит/с.

Тема шумоподавления актуальна и для аналоговых видеокамер, кроме того к шумам матрицы добавляются ещё помехи в канале связи. В оборудовании ТВТЕС шумы матрицы аналоговой видеокамеры компенсируются на нескольких участках тракта: сначала выполняется шумоподавление DNR в процессоре видеокамеры, затем происходит дополнительное шумоподавление 3DNR на входе видеорегистратора в микросхеме Nextchip, когда сигнал PAL преобразуется в ITU-R BT.656, до попадания в процессор.

Помехи в канале связи хорошо устраняются пассивными приёмопередатчиками по витой паре ТВТЕС с дифференциальной технологией передачи и частотным фильтром: без каких-либо потерь качества изображения скорость потока снизится до 1.8 раз.

2) Настройки профиля H264.

Профиль кодека – это совокупность скрытых настроек H264, которые определяют преимущество кодирования: оно может быть в высокой степени сжатия, в простоте обработки процессором, или чем-то средним.

Профиль кодека нужно выбирать исходя из назначения -видеокамеры:

1) Профиль Base – это минимальная нагрузка на процессор декодирующего устройства при несильной компрессии. Подходит для просмотра видеокамеры в локальной сети на персональном компьютере.

2) Профиль Main – это средняя нагрузка на процессор при высокой компрессии, профиль универсален для достаточно производительных ПК и для большинства видеорегистраторов.

3) Профиль High – это максимальная компрессия с сильной нагрузкой на декодирующее устройство. Скорость потока будет в 2-3 раза ниже чем при использовании профиля Base. В случае использования сервера видеонаблюдения, основанного на процессоре архитектуры компаний Intel или AMD, в отличие от видеорегистратора, нагрузка будет действовать на работу всей системы (или существенной её части). В процессорах видеорегистраторов ТВТЕС (Hisilicon 35 серии) есть отдельное специальное ARM-ядро, созданное для работы с кодеком H264 «на уровне железа», и созданное из соображений стабильной работы: если будут проблемы с декомпрессией одного канала – это не распространится на другие каналы и всю работу системы (запись, работа автофункций).

Все видеорегистраторы ТВТЕС работают исправно с High-профилем H264 (до уровня 4.0 включительно).

3) VBR или CBR

CBR (constant bit rate, «постоянный битрейт») означает, что на выходе устройства будет поддерживаться определённая, заданная пользователем скорость потока. Недостаток режима в том, что поскольку в моменты сильных перемен изображения в кадре скорость потока возрастает, если она начнёт превышать установленное пользователем значение, в эти моменты качество видео будет заметно ухудшаться.

В режиме VBR (variable bit rate, «переменный битрейт») скорость потока определяется настройками качества изображения, установленными пользователем, и динамичностью сцены, сжимаемой H264 с данными настройками. В моменты, когда в кадре происходит большое количество движения, выходная скорость потока может увеличиваться в 1.5-2 раза по-сравнению со сценами, в которых этого движения нет совсем.

Читайте также  В каких единицах измеряется пропускная способность?

4) Интервал I-кадра

Интервал I-кадра выбирается в зависимости от частоты возникновения движения в кадре. Например, если камера направлена на оживлённую улицу – движения много, тогда интервал стоит взять минимальным – 1с. Если же камера смотрит на спокойный двор, или висит в коридоре помещения, где редко проходят люди, – тогда интервал I-кадра нужно установить на максимальное значение – 3с.

5) Кодирование звука (G.711 ULAW/ALAW, RAW PCM)

Кодеки звука G.711 ULAW и G.711 ALAW отличаются лишь действующим алгоритмом, а с точки зрения пользователя не отличаются совсем. В общем выходном битрейте битрейт кодированного звука – 64 кбит/с. Битрейт RAW PCM – 128 кбит/с, в этом стандарте кодирование звука происходит без потери качества.

В видеорегистраторах ТВТЕС используется кодек RAW PCM.

Заключение: у H264 есть некоторое количество скрытых от глаз пользователя настроек, поэтому итоговые скорость потока и нагрузка на процессор у разных производителей могут отличаться для одних и тех же профилей.

Рекомендации по настройке камер Hikvision серии DS-2CD2x42

Не так давно мы уже писали о достоинствах обновленной линейки IP камер Hikvision — 4-мегапиксельной серии DS-2CD2x42. Теперь же, реализовав несколько проектов на новых камерах, мы хотим отметить некоторые нюансы настройки новинок, без которых качество получаемой картинки может показаться неудовлетворительным. Данная статья призвана сэкономить время инсталляторов и пользователей, впервые столкнувшихся с новыми камерами.

1. Экспозиция (выдержка).
Камеры Hikvision DS-2CD2x42 и в частности модели DS-2CD2042WD-I, DS-2CD2142FWD-IS и DS-2CD2542FWD-IS по всей видимости обладают худшей светочувствительностью нежели их старые 3-мегапиксельные предшественники. Возможно, виной тому тот факт, что при прежнем размере матрицы в 1/3’’ количество пикселей увеличилось (следовательно размер каждого пикселя стал меньше), возможно это особенность новой матрицы или новых алгоритмов сжатия. Очевидным остается факт, что даже при неплохой освещенности камера увеличивает выдержку до максимально разрешенного базовыми настройками значения в 1/25 секунды, что чревато смазыванием подвижных объектов на видео. Решение проблемы – в меню «настройки — расширенная конфигурация – изображение – настройки экспозиции» выставить максимальное время экспозиции в 1/50 или 1/100 секунды. Картинка при этом может стать «шумнее», что говорит о нехватке света, однако пользы от такого изображения куда больше чем от смазанного. Характерно, что на камерах серии DS-2CD2x32 настройки по умолчанию также разрешают камере выдержку в 1/25 секунды, но переходит камера в такой режим гораздо реже и только при действительно слабом освещении.

2. Опорный кадр или i-кадр.
Как известно, стандарты сжатия h264 и h265 базируются на периодическом захвате полного изображения (опорный кадр или i-кадр) с последующей фиксацией лишь изменений в сцене. Такой подход позволяет значительно сократить требования к полосе пропускания и емкости хранения без значительного ущерба качеству картинки. Как правило, при кодировании охранного видео опорным является каждый 20-й или 25-й кадр. Однако в линейке камер Hikvision DS-2CD2x42 по умолчанию опорным кадром является лишь каждый 50-й кадр. Возможно, это благотворно влияет на трафик (о нем мы поговорим ниже), но делает видеоархив малопригодным для просмотра в покадровом режиме и формирования качественных стоп-кадров. Оптимальным значением i-frame можно назвать 25, причем при значениях менее 20 камере уже перестает хватать полосы пропускания и мощности процессора.

3. Битрейт или максимальная используемая полоса пропускания.
Не ясно, является ли тому причиной возросшее разрешение камеры или новый процессор и алгоритмы сжатия, однако потребление трафика у новых моделей значительно выросло по сравнению с 3-мегаписельными предшественниками. Разработчики не упустили из внимания сей факт, и в настройках видеопотока теперь стало возможным выбрать максимальный битрейт не 8 мбит, как ранее, а 16 мбит. Настройки по умолчанию, как и прежде, ограничивают битрейт на уровне 4 мбит, поэтому камера «из коробки» отдает сильно пересжатое видео, пытаясь уложиться в эти пределы. При выполнении рекомендаций из пункта 2, необходимо разрешить максимальный битрейт в 16 мбит и это будет лишь необходимый минимум.

В ходе тестов мы неоднократно наблюдали падение количества кадров в секунду ниже 15fps при сцене средней сложности и следующих настройках:

  • Разрешение — 4Мп
  • Фрейм-рейт – 20 кадров в секунду
  • I-frame – 20
  • Максимальный битрейт – 16 мбит
  • Тип битрейта — переменный

При этом «проседание» фрем-рейта отмечалось при появлении значительного объема движения в кадре. При малом количестве движения камера вытягивает 20 кадров в секунду, однако ПО Трассир рапортует о потоке в 2мб/сек (16мбит), что говорит о том приближению к предельной полосе. Почему при незначительно увеличившемся разрешении, камера DS-2CD2142FWD-IS и другие 4Мп камеры Хиквижн стали требовать радикально большей полосы пропускания — не понятно. Вероятно, это связано с новым алгоритмом сжатия h264+, который мы в рамках данного теста не включали.
В целом, после проведения этих нехитрых манипуляций, от камеры можно добиться видео весьма приемлемого качества. Возможно, в новых версиях прошивки базовые настройки будут скорректированы, и данный материал потеряет свою актуальность.

PS: напоминаем, что все камеры нового семейства поставляются с прошивкой 5.3, в которой по соображениям безопасности не предусмотрено логина и пароля по умолчанию. Поэтому прежде чем вы получите доступ к вышеперечисленным настройкам необходимо проделать следующее:

Опорный кадр в H.264. Маленький параметр с большими последствиями

Кодек H.264 де-факто стал стандартом в IP-видеонаблюдении. Преимущества межкадрового сжатия очевидны — меньше поток, меньше нагрузка на ЛВС, меньше объем архива. Вычислительные мощности серверного оборудования растут, и обрабатывать потоки в H.264 уже не проблема. Но всё ли мы знаем об H.264? Какие параметры кодека и на что влияют? Что такое опорный кадр H.264 и какое его значение оптимально? Давайте разбираться.

Структура кодека H.264

Прежде чем говорить об опорном кадре, нужно понимать структуру потока и принципы работы кодека H.264. Для начала немного теории.

Спецификация H.264 была опубликована еще в 2003 году. Кодек стал настоящей революцией в телевидении высокой четкости. Он позволил хранить и передавать изображение высокого разрешения с высоким качеством и битрейтом в несколько раз меньшим, чем другие форматы сжатия. Давайте рассмотрим структуру потока формата H.264.

IP-камера передает полные кадры (JPEG)а, между ними передаются только кодированные изменения изображения относительно опорного кадра. В этом и заключается суть межкадрового сжатия. Полные кадры получили название I-кадры. Далее следуют P и B-кадры. P-кадры содержат информацию об изменениях относительно I-кадра. B-кадры связаны как с I-кадрами, так и с P-кадрами. Все это нацелено на более эффективное сжатие и низкий поток с высоким качеством, но за это приходится расплачиваться высокими затратами на вычислительные мощности и оперативную память сервера при декодировании.

Из схемы структуры потока можно также заметить, что при декодировании невозможно восстановить изображение из B-кадра пока не будет получен P-кадр. В связи с этим мы и видим задержку в отображении потока с IP-камеры в H.264.

Существуют различные профили H.264, которые отличаются возможностями по кодированию. Чтобы не углубляться в теорию стоит отметить, что чем выше спецификация профиля, тем выше степень сжатия с сохранением высокого качества, но тем больше нагрузка на процессор камеры для кодирования и на ресурсы сервера по декодированию потоков. Так же, у старших профайлов больше упомянутая задержка в отображении потока с IP-устройства. Современные камеры в большинстве своем поддерживают Baseline Profile и Main Profile. Профессиональным IP-камерам доступен High Profile.

Читайте также  Типы огнетушителей и область их применения

Некоторые производители IP-камер предоставляют возможность переключаться между профилями H.264. В этом случае доступен выбор — разгрузить ресурсы сервера и уменьшить задержку с Baseline Profile, но увеличить поток и дисковое пространство для архива, либо переключиться на High Profile и эффективно сжимать видеопоток с сохранением высокого качества изображения.

Что такое «опорный кадр»?

В схеме, расположенной выше, видно, что P и B-кадры, по сути, опираются на I-кадр, т.е. содержат информацию об изменениях относительно I-кадра. Именно поэтому I-кадр и получил название «опорный кадр» . Частоту, а точнее период следования опорных кадров, указывают в виде параметра GOP length (Group of Pictures), либо GOV (Group Of VOPs). Это цифровое значение указывается числом (10, 32, 64, 100, …), которое показывает сколько кадров (P и B) следует между опорными I-кадрами.

Можно встретить название для GOP length в виде термина «частота опорных кадров». Это не совсем корректно и правильнее назвать GOP length — период следования опорных кадров. Когда мы обогатились новой терминологией, можно переходить к настройке этого параметра.

Оптимальная частота следования опорных кадров

Размер опорного кадра — весомая часть потока H.264. Чем чаще следует опорный кадр (меньше значение GOP length) — тем больше битрейт, но тем легче его обрабатывать процессору видеосервера при декодировании (отображения на УРМ или работе видеоаналитики). И наоборот, чем реже опорный кадр (больше значение GOP length) — тем меньше поток, но тем больше возможные артефакты межкадрового сжатия, и тем меньше восстановленный кадр соответствует реальному изображению с IP-камеры. При большом периоде следования опорного кадра требуются большие вычислительные ресурсы ПЭВМ и объем памяти для хранения последовательности кадров для восстановления.

Оптимальное значение периода следования опорных кадров средней сцены и типовых задач видеонаблюдения выбирает производитель IP-камеры и выставляет по умолчанию в настройках кодека. Встречаются IP-камеры со значением GOP length от 32 до 120 и более. В то же время, значение частоты опорного кадра (GOP length) оказывает значительное влияние на работу систем видеоанализа, и об этом мало кто задумывается, а точнее никто и не знает. Вот об этом поговорим подробно.

Значение опорного кадра для видеонаблюдения

Это связано с тем, что для восстановления дополнительных кадров из потока H.264 для работы видеоаналитики пришлось бы задействовать значительные вычислительные ресурсы ПЭВМ.

А вот теперь представьте себе, что для темпа видеоввода 25 к/с и значения GOP=100 мы получаем опорный кадр для работы видеоаналитики каждые 4 секунды. Какая точность и задержка у нас будет, хотя бы в детекции движения? За 4 секунды может произойти многое, а алгоритмы видеоанализа этого могут и не заметить, т.к. опорные кадры до возникновения происшествия и после будут одинаковыми. Для проверки этой теории мы даже сняли видеоролик и разместили его на нашем канале в YOUTUBE:

Как это ни странно, но об этом практически никто не говорит. В редких рекомендациях на форумах техподдержки можно встретить совет по уменьшению частоты следования опорных кадров (уменьшения GOP) в IP-камере для решения проблем с детекцией движения.

Самое опасное в этой ситуации, что проблемы в детекции характерны на быстродвижущихся объектах и при определенном стечении обстоятельств. А по всеми известному закону эти обстоятельства возникнут в самый неподходящий момент, и в архиве не будет информации о том, кто поцарапал директорскую машину или куда пропал портфель важного гостя. И разобраться в первоисточнике проблемы практически невозможно. Проще сказать, что это глюк ПО видеонаблюдения, хотя заказчику от этого не легче.

Некоторые производители решают эту проблему через изменение настроек IP-устройств при их подключении к VMS. Семейство продуктов ITV|AxxonSoft (Интеллект, AxxonNext) автоматически меняет значение частоты следования опорных кадров в IP-камере и устанавливает GOP=8, но это возможно только в том случае, если камера качественно интегрирована. Если же мы подключаемся по RTSP или Onvif, то этого не происходит, и в детекции возможны проблемы и пропуски. При этом следует помнить, что изменение «опорника» сильно сказывается на потоке с IP-устройства и увеличивает размер видеоархива. Как решить эту проблему мы рассказывали в статье Настройка детектора движения в ПО Интеллект.

Другие производители восстанавливают недостающие кадры путем частичной декомпрессии H.264 и получения промежуточных кадров для работы видеоаналитики. Так делает, например, Macroscop. Но, как мы уже заметили, это не дается даром и приходится расплачиваться высокой нагрузкой на видеосервер. Об этом рассказывается в статье Особенности работы ПО IP-видеонаблюдения.

Какой вариант лучше — сказать сложно. Правильным будет в конкретной ситуации и задаче выбрать оптимальное решение, опираясь на знание и понимание всех нюансов современных технологий и возможностей программных продуктов. И эти знания мы стараемся вам доносить в простой и понятной форме через информационные статьи, видеоролики на нашем канале, вебинары и семинары.

Резюме

Внимательно изучая значение и влияние различных параметров IP-устройств, открываешь для себя много интересного, а порой и крайне важного для работы систем видеонаблюдения. Кто бы мог подумать, что незаметный GOP в IP-камере может оказывать столь существенное влияние на такие базовые функции системы видеонаблюдения, как запись видеоархива по детекции движения.

В построении систем видеонаблюдения нет несущественных параметров. В определенных ситуациях любая функция или настройка может стать определяющей. Специалисты компании Видеомакс постоянно изучают возможности программных продуктов и функционал современных IP-камер на реальных стендах, изучая спецификации производителей и опираясь на фундаментальные принципы и знания, полученные в лучших технических вузах страны.

Результатами этих исследований мы делимся со своими партнерами, помогая создавать эффективные системы видеонаблюдения, которые не подведут и будут долгие годы решать поставленные заказчиком задачи. Линейка оборудования VIDEOMAX вобрала в себя все последние достижения в компьютерной индустрии и оптимизирована для обработки видеопотоков с IP-камер в системах видеонаблюдения.

Каждый специалист инженерного отдела компании Видеомакс — это гуру в системах видеонаблюдения. По любому вопросу вы можете проконсультироваться у сотрудников отдела продаж или инженерного отдела по телефону +7(495)640-55-46 или отправить вопрос на email: info@videomax-server.ru

Впереди еще много полезного для инженеров и проектировщиков систем видеонаблюдения. Зарегистрируйтесь на нашем сайте, чтобы оперативно получать новости о всем самом важном, что происходит на рынке систем безопасности.