Eficientizarea spațiului de stocare în supravegherea video

Eficientizarea spațiului de stocare reprezintă o adevarată provocare. În funcție de necesitățile fiecărui proiect în parte, spațiul de stocare trebuie optimizat pentru a răspunde cu succes atât la solicitările legate de dimensiunea fișierelor, cât și la cele privind calitatea imaginilor redate. Apar astfel în discuție termeni precum bit rate, frame-uri pe secundă, compresie sau rezoluție.

Ce este Bit Rate-ul și cum poate influența eficientizarea spațiului de stocare?

Rata de biți (Bit Rate) face referire la fluxul de date (numărul de biți) procesat într-o secundă. Cu cât alocăm un bit rate mai mare procesării unei imagini, cu atât compresia va fi mai mică iar calitatea acesteia mai aproape de cea originală.
La majoritatea NVR-urilor și camerelor IP ai posibilitatea să alegi un bit rate constant sau unul variabil. Găsiți mai jos detalii despre fiecare opțiune în parte:

Bit Rate Constant (CBR)

În cazul unui bit rate constant, procesarea video se realizează folosind o valoare fixă pentru bit rate și implicit pentru bandwidth. Din acest motiv, pe scenele complexe calitatea imaginilor poate scădea față de scenele statice, în funcție de dinamica acestora.
Pentru ca bit rate-ul să rămână constant, video-ul poate fi procesat pe anumite secțiuni cu mai puțini biți decât este necesar sau invers. Trebuie luat în considerare că astfel sunt rezultate imagini cu un nivel de calitate mai slab.
În schimb, există și avantaje ale folosirii unui bit rate constant. În cazul unuia astfel de bitrate consumul de bandă nu variază și dimensiunea fișierului rămâne neschimbată, putând fi ușor predefinită. Astfel, planificarea din timp și eficientizarea spațiului  de stocare este mai simplă în acest caz. Acest tip de bitrate este ideal pentru camerele fixe, poziționate în zonele puțin aglomerate.

Bit Rate Variabil (VBR)

În cazul unui bit rate variabil, acesta se poate adapta în funcție de scena monitorizată, oferind o calitate echilibrată a imaginilor (predefinită). Atunci când scenele sunt statice, mai putin complexe, înregistrarea se face la un bit rate scăzut, spre deosebire de scenele dinamice, unde bit rate-ul crește. În schimb, mărimea fișierelor este mai puțin predictibilă, datorită legăturii directe dintre fluxul de date și dinamica scenei. De aceea, este mai dificil de planificat spațiul de stocare.

Capacitatea de stocare a unui DVR/NVR și lățimea de bandă necesară sunt limitate. Fișierele video pot ajunge la o dimensiune considerabilă atunci când sunt de lungă durată sau înregistrate la rezoluții mari. În același timp, există riscul să se piardă semnificativ din calitatea imaginilor atunci când compresia este prea mare. În acest caz, intervine necesitatea stabilirii unui echilibru între compresie și calitatea imaginilor.

Tipuri de compresie și gradul de ocupare al spațiului de stocare

În prezent, în supravegherea video, sunt folosite cu preponderență două tipuri de tehnologii de comprimare: codificare cadru-cu-cadru și codificare temporală. Fiecare tehnologie încorporează diferite formate, cu propriile avantaje și compromisuri. Întelegerea acestor diferențe va permite instalatorilor să aleagă tehnologia de compresie potrivită. Alegerea trebuie bazată pe cerințele proiectului și obiectivele acestuia de performanță.

Compresia cadru-cu-cadru

Acest tip de tehnologie funcționează prin aplicarea unui algoritm de compresie pe fiecare cadru înregistrat, rezultând o serie de imagini JPEG comprimare individual.
Avantajul acestei tehnologii constă în comprimarea și transmiterea mai rapidă și fără latențe a primului cadru. Acest lucru este posibil deoarece imaginile nu necesită informații din alte cadre, fiind accesibile în mod individual.
Exemplu de o astfel de compresie: MJPEG

Compresie cadru-cu-cadru
Compresie cadru-cu-cadru

Compresia temporală

Compresia temporală funcționează prin analiza unui grup restrâns de frame-uri și evaluarea lor la nivel de serie pentru a elimina conținutul duplicat care apare în fiecare cadru. În mod normal, o comprimare temporală va încerca să restabilească doar schimbările din cadre și le va stoca periodic sub formă de cadre întregi. Această tehnologie poate avea drept rezultat eficientizarea spațiului de stocare. În schimb, în același timp poate duce și la pierdere de informație, prin aproximări repetate.

Eficientizarea spațiului de stocare - Compresia temporală
Compresie temporală

Exemple de astfel de compresie: H.264 (AVC – Codare Video Avansată) și H.265 (HEVC – High Efficiency Video Coding)
Compresia H.264 reprezintă cel mai utilizat standard de compresie temporală. Avantajul acestui standard, comparativ cu cel MJEPG, este faptul că reduce spațiul necesar pe hard disk cu până la de 10 ori mai mult, păstrând în acelasi timp claritatea și calitatea imaginilor.
Compresia H.265 reprezintă cel mai nou standard de compresie video. Cu o eficiență îmbunătățită, aceasta oferă avantajul ca la același nivel al calității imaginii, dimensiunea fișierului să fie de două ori mai mică față de fișierele comprimate cu H.264.

Eficientizarea spațiului de stocare prin intermediul Frame Rate-ului (fps) și a rezoluției

Frame Rate

Spațiul de stocare poate fi eficientizat și prin reglarea unui număr mai mic de fps-uri la înregistrare. Frame Rate (fps) reprezintă frecvența de afișare a cadrelor înregistrate și influențează semnificativ mărimea fișierului. În plus, cu un număr mai mic de cadre înregistrate la același bit rate, se redau imagini de o calitate mai bună. În schimb, trebuie avut în vedere că în momentul în care se scade prea mult fps-ul imaginea este redată sacadat.

Rezoluția

Cea mai mare atenție atunci când se alege un sistem de supraveghere video se acordă calității imaginilor înregistrate. O caracteristică importantă în acest sens o reprezintă rezoluția. Rezoluția este măsurată în numărul de pixeli conținut de o imagine. Cu cât numărul de pixeli este mai mare, cu atât imaginea este mai detaliată. Mai mult decât atât, rezoluțiile mari îți oferă posibilitatea să faci zoom digital în imagine și să vezi detaliile la o calitate foarte bună. Pe de altă parte, rezoluțiile mari ocupă mai mult spațiu de stocare. Astfel, se revine la întrebarea cum asigurăm echilibrul între calitatea imaginilor și dimensiunea acestora.

Echilibrul între cele două elemente, calitatea imaginii și spațiul de stocare, diferă în funcție de fiecare proiect în parte. În unele cazuri este mai importantă calitatea detaliilor din imagine decât spațiul de stocare, cum ar fi cazul supravegherii video a unui casino. Aici este vital să poți da zoom pe imagine și să ai detalii foarte clare pentru a putea identifica intențiile de inșelăciune. Pe de altă parte, dacă ai de supravegheat doar un hol de trecere, nu foarte populat, cu puțină acțiune, nu este cazul să setezi un bitrate sau un fps mare.

Eficientizarea spațiului de stocare cu ajutorul funcțiilor digitale

Pe lângă elementele prezentate mai sus,  eficientizarea spațiului de stocare se poate realiza și cu ajutorul unei serii de funcții digitale. Cele mai importante sunt funcția ROI (Region of Interest), funcția de mascare a zonelor neimportante prin acoperirea cu negru sau declanșarea înregistrărilor după evenimente.

  • Funcția ROI (zonă de interes) permite să definești regiuni în imagine, care să aibă un bitrate diferit la înregistrare. Se salvează astfel foarte mult spațiu pe Hard Disk. Drept rezultat, imaginile din zona de interes vor avea o calitate excelentă la redare, iar fișierul va avea o dimensiune mai mică.
  • Similară cu această funcție este și opțiunea de marcare a zonelor neimportante, prin acoperire cu negru. Astfel, dacă în scena monitorizată există o zonă pentru care nu există interes (ex: un perete), atunci această zonă se poate acoperi cu negru, scăzând considerabil mărimea fișierului. Pentru a înțelege diferențele posibile între dimensiuni, un cadru înregistrat la 1920×1080@25fps va avea 2048Kbit, iar un cadru acoperit integral cu negru care va avea 96kbit. Astfel, cu cât zona acoperită cu negru va fi mai mare, cu atât dimensiunea fișierului va fi mai mică.
  • O altă variantă de eficientizare a spațiului de stocare o reprezintă înregistrarea declanșată de evenimente. Evenimentele pot fi de detecție (mișcare, lipsă semnal, acoperire cameră), alarmă (locală sau prin rețea – IPC) și/sau declanșate de funcțiile inteligente. Astfel, dacă în cadrul scenei nu apar modificări față de starea normală, atunci nu sunt stocate înregistrările pe hard disk.

Concluzii

În concluzie, pentru eficientizarea spațiului de stocare fiecare cameră din sistem trebuie setată în mod individual. Obiectivele proiectului și zona monitorizată sunt importante de luat în calcul. Astfel, pentru fiecare cameră trebuie setat un tip de bitrate (CBR și VBR), alocat un număr de biți pe secundă și stabilit un frame rate optim. Rezultatul dorit de toți instalatorii sunt ca imaginile să fie redate corespunzător, iar dimensiunea fișierului să fie cât mai mică. Pentru aceasta, se pot folosi inclusiv funcțiile digitale prezentate mai sus, încât sistemul să înregistreze doar scenele importante, care sunt de interes pentru utilizator.


Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *