О журнале | Читать онлайн | Публикации | Электронная газета | Подписка | Мероприятия

Журналы в формате iMag

Форум

Публикации

Архив


Новости проекта

Системная интеграция

Отраслевые

Новости CCTV

Новости СКУД

Новости ОПС

Новости ПБ

Электронная газета "Системы безопасности"


Журнал "Системы безопасности"

Каталог "Системы безопасности"

Каталог "Пожарная безопасность"

Рекламодателям


Video & Vision

СКУД. Антитерроризм


Подписка

Платная подписка

Исторический календарь

Контакты

Ссылки

Мероприятия

English

Н.264. Некоторая правда о заблуждениях

Реклама на сайте

В рубрику "IP-security" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Н.264. Некоторая правда о заблуждениях

И.В. Олейник
Генеральный директор компании DSSL

Статья посвящена заблуждениям, постоянному передергиванию фактов, попыткам пиара конкурирующих технологий сжатия и просто важным моментам, связанным с использованием формата сжатия Н.264. В системах видеонаблюдения, разумеется

Хотя общая тенденция в мире налицо, некоторые все еще пытаются отстоять свою точку зрения на счет правильности этих самых тенденций. Ну что же, я уважаю их точку зрения, если только она не основана на нежелании изучить тему или просто является пиаром собственного технологического решения. Впрочем, второй случай не менее достоин уважения, так как защита собственных интересов - это всегда хорошо, в том числе и для развития отрасли; в данном случае спор помогает потребителю понять лучше правильность выбора.

Итак, о чем собственно речь? О сжатии видео в формате Н.264, уже понятно. Но мы вернемся к спору вокруг его использования в цифровом видеонаблюдении.

Мир и Н.264

А мир тем временем выбрал Н.264. Это не голословное утверждение. Давайте посмотрим, кто использует этот формат сжатия. Все кому не лень. Оставим извращенные проприетарные его ревизии на совести производителей, так как даже хорошую идею можно испортить плохим воплощением. Посмотрим, а кто же из производителей его не использует? В основном дело касается мегапиксельных IP-видеокамер, так как производительности встроенных процессоров в них по большей части все еще недостает для сжатия нескольких мегапикселей в реальном времени. Только-только на рынке стали появляться довольно недорогие процессоры с возможностью сжатия видео в Н.264 при разрешении хотя бы 2 Мпкс (да, широко рекламируемое HDTV это всего лишь 2 Мпкс, умножьте сами 1920 на 1080). Чего уже говорить о большем разрешении? Широким массам, ориентирующимся на нижний и средний ценовой сегмент, это будет доступно еще не скоро. Зато аппаратных кодеков-микросхем для встраивания в IP-камеры с разрешением D1 (720x576) хоть отбавляй: тут тебе и DSP-процессоры и ASIC-чипы, и все, что душе угодно, -сегодня сложно найти камеру стандартного разрешения, не поддерживающую этот формат.

Опять покадровые против межкадровых

Однако находятся апологеты, ратующие за другие варианты сжатия видео. В их арсенале доводы о более качественном сжатии и пригодности форматов в качестве доказательства в суде. Но вдумайтесь, какая суду разница, каким кодеком это сжато? Разве суду важен формат сжатия, а не то, может ли свидетель подтвердить правонарушение, а эксперт неизменность видео? Или может быть кто-то будет утверждать, что видео, сжатое покадровым кодеком, более сложно изменить (подделать) нежели межкадровое? И покадровому кодеку совсем не нужна цифровая подпись?

И журналы, и форумы в Интернете наполнены спорами о пригодности и профессиональности форматов, и я устал читать абсолютно голословные "доказательства" того или иного. Дилетантство - вот основная проблема, спор, основанный на эмоциях, а не на аргументах и математике. Приведу пару примеров.

Существует гигантское заблуждение, основанное на нежелании читать стандарты и вообще изучать устройство даже простейших кодеков. Речь идет об формате Н.264 и вообще межкадровых методах компрессии.

"Все кадры, кроме I, являются синтезированными, так как в них берется информация из предыдущих и просто указывается, куда сдвинуть этот участок изображения на новое место. То есть, как если бы я в фотошопе выделил участок кадра и передвинул на новое место. То есть фактически кадр не является достоверным".

На самом деле с точностью до наоборот. Именно блоки в IР-кадрах, сжимаются как изменившиеся, а те которые не изменились (то есть там не было движения), останутся неизменными. В целом IР-кадр состоит только из изменившейся информации (блоков), значит в них информация не повторена, а обновлена, ну а l-кадр сжимается целиком вне зависимости от изменений

Еще туда же: "Кодек использует психофизическое сжатие, то есть часть изображения, которая двигается, огрубляется - убираются все мелкие детали. Это потому, что человек не различает деталей на быстро движущихся предметах. Так есть ли смысл в кодеке для кино тратить место и трафик под детали?"

Любой кодек, включая покадровые, основан на психофизическом сжатии, но вы неверно употребляете термин. Если вы заглянете в теорию сжатия, то узнаете, что оно проводится за счет "убиения" лишней по мнению кодека информации. В большинстве кодеков это высокие частоты, то есть мелкие детали. И неважно, что он покадровый -он работает так же.

Межкадровые кодеки вносят новые возможности в процесс сжатия: не устранять высокие частоты, а фактически вести запись только изменившихся областей.

Можно рассмотреть два идеальных, с точки зрения параноиков от видеонаблюдения, варианта - покадровую запись без сжатия и запись только межкадровой разницы, тоже без любого сжатия. Межкадровый кодек однозначно выиграет по меньшему объему записи. Конечно, в данном случае остается ошибка детектора движения (межкадровая разница записывается на основании информации о движении). Но даже если представить себе параноидальный детектор движения, срабатывающий на любой всплеск активности, межкадровый кодек будет более эффективен Все остальные варианты - суть производная от этих.

Н.264 - низкое качество видео из Интернета?

Еще одно распространенное мнение, основанное на материалах, часто представленных неверно или не к месту. Здесь так же, как и в предыдущем случае, очень большую роль играет отсутствие практики и нежелание учиться. Ведь получить плохое качество записи из-за кривых настроек одинаково вероятно как в покадровых, так и в MPEG-подобных кодеках. Просто в угоду рекордным показателям многие поставщики систем ужимают качество, что приводит к такому вот результату. Еще большинство потребителей-неспециалистов сталкивается с Н.2б4-видео в Интернете, где оно сильно сжато и предназначено в основном для общего представления о комичности сцен или ситуации в целом.

Вот опять же с форума: "Если, например, едет вдалеке машина и у нее отваливается на ходу колесо, кодек в синтезированные кадры может врисовать машинку из давно прошедшего опорного кадра целиком, прямо вместе с колесом, которого уже нет". Такое возможно только в случае сильного занижения битрейта. Интернет наполнен пережатым развлекательным видео, в том числе и авариями, и другими ситуациями, связанными с видеонаблюдением Только очень странно считать качество этого видео, полученное, тем не менее, сжатием в формате Н.264, равным качеству архива и делать какие-то выводы о качестве формата сжатия вообще. Разве вы не видите разницы в задаче -выложить видео в Интернет или записать качественный архив?

Н.264 более требователен к ресурсам?

Многие суждения на тему Н.264 пропиарены отдельными производителями сетевых видеокамер. Вот, например, статья "The Hidden Cost of Н.264", существующая даже в видеоварианте, рассказывает о том, что стоимость решения на Н.264 оказывается существенно выше, чем на MPEG или даже на покадровые кодеки. Действительно, требовательность к ресурсам для декодирования видео, особенно многоканального и высокого разрешения, будет несколько выше, чем у MPEG-4, ведь все кодеки в целом симметричны с точки зрения ресурсов для кодирования и декодирования (в смысле, если кодеку нужно больше ресурсов для кодирования, а это нормальное явление, так какчем более эффективен кодек, тем больше ресурсов, в том числе для декодирования, для него необходимо). Вопрос только в двух моментах.

Во-первых, насколько Н.264 более требователен к CPU компьютера для мониторинга. Наша практика показывает, что нагрузка на процессор при декодировании Н.264 зависит от битрейта, однако даже при максимальном битрейте загрузка будет сравнима с декодированием покадрового потока JPEG (MJPEG). Авторы статьи "The Hidden Cost of Н.264" акцентируют внимание именно на более высокой стоимости клиентских станций и хранилищ (так как потребуется больше процессоров, причем более производительных), отодвигая на второй план серьезное снижение требований к пропускной способности сетей. Но даже если говорить о 30%-ном выигрыше по сравнению с несильно отстающим MPEG-4, не говоря уже об MPEG-2 и, тем более, покадровых кодеках, разве 30% это мало? Разве для небольших "безопасных городов", где аренда у провайдеров каналов передачи данных стоит 70 условных рублей против 100 (те самые 30%) - это малая экономия? Или разве неважно, что мы сможем передать на 30% камер больше по существующей сети?

Во-вторых, многие "нормальные" (я имею в виду более-менее профессиональные) сетевые видеокамеры на данный момент умеют вещать видео в двух независимых потоках, с различным разрешением, частотой кадров и битрейтом. И "нормальное" программное обеспечение для таких камер тоже умеет работать с двумя потоками. Для мультиэкранного отображения мы можем выбрать поток низкого разрешения, для полноэкранного- максимально доступное, переключение происходит автоматически; запись в архив, разумеется, ведется при высоком разрешении. Возможно, вы скажете, что я противоречу сам себе, второй поток по каждому каналу в сети и экономия минимум в 30% несовместимы. Однако, смею вас заверить, что при правильных настройках, второй поток никак не займет и 5% от общей необходимой пропускной способности.

Только вперед

Я не пытаюсь выступать здесь как защитник Н.264, я просто за то, чтобы не поощрять дилетантство, за то, чтобы пиар не главенствовал над разумом. Все должно соответствовать задаче. Если вам очень важно, чтобы ваше видео было максимально качественным, если вы хотите быть уверенным, что оно ничего не потеряло - ZIP ваш помощник. Только сжатие без потерь, которое не даст ни один из кодеков, используемых в видеонаблюдении, будет соответствовать вашим требованиям. Ни один другой кодек, покадровый или межкадровый, не может быть заявлен как не снижающий качество. Но будет ли такая система цифровой видеорегистрации востребована потребителем? Большинство заявок касается прежде всего времени хранения архива, и тут, возвращаясь к примеру со сжатием без потерь, очевидно, что межкадровый кодек выиграет. Кроме того, я за то, чтобы поощрять прогресс, чтобы технологии не разбивались о стены непонимания, несмотря на консерватизм отрасли в целом и ее отставание от других отраслей, связанных с видео'. Только вперед, только к более высокой эффективности и новым технологиям на защиту нашей жизни и собственности. Общение с потребителями и специалистами дает свой результат. Я начинаю замечать правильную тенденцию - разговор смещается уже в сторону правильности реализации и использования кодека типа Н.264, а не его преимуществ по сравнению с покадровыми. Почему "типа Н.264"? Потому что то, что сейчас на рынке продается с лейблами 264, зачастую отстоит далеко от него или представляет самые простые реализации Нужно много работать в направлении обучения -как выбрать "правильный 264" и как его правильно использовать. И эта задача будет, думаю, посложнее, чем наш спор о сравнении межкадрового сжатия с покадровыми.

PS. В данной небольшой статье мы только затронули одну из самых важных тем цифровой видеорегистрации - сжатие видео. Впереди еще много заблуждений, непонимания и просто консерватизма. У нас еще будет о чем поговорить!                                              

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #2, 2009
Посещений: 35699


  Автор
Олейник И. В.

Олейник И. В.

Генеральный директор компании DSSL

Всего статей:  52

В рубрику "IP-security" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций



Реклама на сайте

Обсуждение

Автор: Станислав, | 15-02-2010 02:51

Спасибо за достаточно ясное объяснение сути проблемы. Не являюсь специалистом в области систем охраны и выдеонаблюдения, однако появилась потребность в оптимизации места под домашнее видео. Столкнулся с тем, о чем и говорит автор статьи, касаясь кодека h.264. Буду рад читать ваши статьи в будущем.

С Уважением. Станислав

Автор: Сергей, | 10-03-2010 13:45

Отличная статья.

Автор: Алексей, ИП ЖУРБА\металлоизделия | 05-04-2010 01:34

Процесс пошёл! Это радует!

Автор: security, security | 02-07-2010 21:18

так что же лучше выбрать-какой метод сжатия-MJPEG или H.264 для IP-видеонаблюдения ???

Автор: Владимир, | 05-07-2010 17:20

Если есть выбор - конечно H.264

Автор: Дмитрий, | 11-03-2011 22:44

Согласен с вышеотписавшимся. От системы охранного видеонаблюдения должна быть польза. Любой заказчик предпочтет качество глубине архива. А если речь идет о низкобюджетных системах? При использовании камер стандартного разрешения 420твл?Автор хотел сказать о возможностях H.264 и я сним согласен, но пока производители (особенно бюджетных систем) доведут до ума использование этого кодека, тысячи пользователей разочаруются в cctv . Лучше MJPEG 4fps если уж так хочется экономить дисковое пространство.

Автор: Igor Oleynik, DSSL | 14-03-2011 17:44

Уважаемый неизвестный сильно напирает на математику, стараясь внести сумятицу в понимание ситуации обычными пользователями.
Ситуация же предельно ПРОСТА: все зависит от СТЕПЕНИ компрессии, и полученная нами экспертиза ЭКЦ МВД говорит о том же - если выбирать высокую компрессию - изображение НЕ пригодно для идентификации, если степень сжатия выбирать разумно - ПРИГОДНО для идентификации. При этом о ТИПЕ компрессии, тем более о приоритетах покадровому или межкадровому сжатию не говорится ВООБЩЕ.
Или, проще говоря, ЛЮБОЕ видео можно сжать так, что его невозможно пользовать. Проблема покадрового сжатия лишь в том, что для него степень неприемлемости наступит значительно раньше, чем для межкадрового. То есть межкадровое и покадровое сжатие без потерь даст заведомо большую разницу в объеме архива, при одинаковом качестве изображения, одинаково пригодном для идентификации криминалистами. И тогда выбираете сами - меньше глубины записи с JPEG или больше с H.264 при одинаковой прогодности.

Автор: К.И.М., ИКИ РАН | 13-12-2012 20:07

Неизвестный автор (22-08-2010 04:18), похоже, знаком с H.264 только по Википедии. Если бы он потрудился прочитать стандарт H.264 и разобраться в нём, он и сам понял бы, сколь далеки от истины утверждения, которыми он с такой щедростью одарил читателей. Основная ошибка, которую он допустил, связана с непониманием того обстоятельства, что в потоке данных, закодированных H.264, помимо информации о векторах движения (генерируемых процедурой motion estimation) содержатся данные о разнице между блоком с одного из предшествующих кадров и соответствующим блоком с текущего кадра (residual image). Motion сompensation, вопреки мнению неизвесьтного, включает в себя не толькоmotion estimation, но и вычисление residual image. Неточность в построении блока компенсируется этой самой разницей и если координаты кодируемого блока определены неточно, разница будет большей, чем при точном определении. При декодировании блока декодер не просто возьмёт из предыдущего кадра блок с указанными координатами, но и дополнит его необходимыми данными из декодированного residual image. Поскольку residual image значительно менее информативно, чем исходное изображение, при равных степенях сжатия уровень искажений при покадровом сжатии будет существенно большим, чем при использовании H.264.

Автор: Виталий, | 03-11-2013 13:48

[quote]неизвестный сильно напирает на математику, стараясь внести сумятицу в понимание ситуации обычными пользователями[/quote]
Зато "неизвестный" аргументирует свою точку зрения в отличие от автора статьи, который отделался голословными бездоказательными утверждениями, не указав ни одной модели, ни одной технической характеристики. Статья - чистая самореклама.
[quote]при равных степенях сжатия уровень искажений при покадровом сжатии будет существенно большим, чем при использовании H.264[/quote]
Естественно! Сомнений нет и быть не может. Вопрос в другом: как заранее (по публикуемым техническим характеристикам) умудриться оценить степень деградации изображения перед приобретением оборудования. Да и зачем вообще достигать "равной" степени сжатия? "Неизвестный" высказывает верную мысль: используемый регистратором кодек, указанный на упаковке, не есть исчерпывающая информация о качестве записи, а повышенная степень сжатия видеопотока неким кодеком - не самоцель, а всего лишь средство.
Прав также Дмитрий: пользователю легче и дешевле по мере необходимости расширять дисковое пространство оборудования, чем менять его целиком по мере анонсирования новых стандартов сжатия видеопотока.

Автор: А.Н., | 20-01-2014 14:10

"Вопрос в другом: как заранее (по публикуемым техническим характеристикам) умудриться оценить степень деградации изображения перед приобретением оборудования."
Под любой нелепый ответ всегда можно подобрать вопрос, чтобы этот самый ответ оказался единственно верным. Это давно известно и никому не интересно. Непонятно только, зачем "Виталий" в очередной раз взялся доказывать это.

"Да и зачем вообще достигать "равной" степени сжатия?" Единственно для того, чтобы можно было сравнить два разных кодека. "Виталий", похоже, так этого не понял. Жаль.

"используемый регистратором кодек, указанный на упаковке, не есть исчерпывающая информация о качестве записи"
А Волга впадает в Каспийское море. Не так ли, кэп "Виталий"?

"Пользователю легче и дешевле по мере необходимости расширять дисковое пространство оборудования, чем менять его целиком по мере анонсирования новых стандартов сжатия видеопотока."
По мере анонсирования конечно не стоит. А вот через десяток лет после выхода стандарта, обеспечивающего эффективное сжатие (т.е. позволяющее получить оптимальное на данный исторический промежуток соотношение между качеством и степенью сжатия) использовать достижение научной мысли начала 90-х годов прошлого века, дополненное забитой винчестерами комнатой, это откровенная дикость. К которой "Виталий" ничтоже сумняшеся призывает.

Автор: murrshako, http://murrshako-rom.ucoz.ru/ | 28-03-2014 19:12

Да уж....вопрос конечно интересный....но я не вижу смысла в этом споре мнений....ведь каждый по своему прав....ведь совершенного не может создать человек и поэтому ..конечно кодек не идиален...но автор статьи мыслит предприимчиво и он скорее практик а не теоретик и старается донести эфективность кодека и практичность в повседневности среднего размера кошелька....и автор меня убедил!!!

Автор: Анастасия, | 09-08-2016 11:00

Здравствуйте! подскажите пожалуйста диапазон коэффициентов сжатия Н.264

Автор: Виталий, | 09-08-2016 13:00

Цитата: "автор статьи мыслит предприимчиво и он скорее практик а не теоретик и старается донести эфективность кодека".
Каким же образом автор статьи донёс эффективность кодека? Пустыми словами?! Сразу видно, что автор - скорее теоретик, нежели практик. Практик без лишнего словоблудия про Каспийское море привёл бы скриншоты стоп-кадров или пару фреймов с камер наблюдения, демонстрирующих смотрибельность изображения и читабельность, например, автомобильных государственных регистрационных знаков. Кроме того, он понятия не имеет о работе служб, занятых видеонаблюдением, если его пугает (а он, в свою очередь, пугает потенциальных покупателей) "забитая винчестерами комната". А ведь реалии поменялись: с 90-х годов, принятых за точку отсчёта автором, и ёмкость дисковых накопителей выросла, и копить их, как правило, нужды уже не возникает. Кстати, на момент написания статьи актуальным был не Н264, который якобы выбрал мир, а уже Н265 кодек. Где же его аппаратная реализация в изделиях?

Обсуждение на форуме


Добавить комментарий

Автор:
Компания:
E-mail:
Уведомлять о новых сообщениях в этой теме да
нет
Текст сообщения:
Введите код:









Реклама на сайте

ПОИСК

РАССЫЛКА

Подписка на новости сайта
Введите ваш e-mail


Реклама на сайте

ЧИТАТЬ ОНЛАЙН



Свежий номер журнала "Системы безопасности"

Вызов консультанта

ПУБЛИКАЦИИ
Видеонаблюдение
Охранно-пожарная сигнализация
Security and IT Management
Системы контроля и управления доступом
Комплексная безопасность, периметровые системы
В центре внимания. Тесты
ОПС, пожарная безопасность





Рейтинг@Mail.ru

Яндекс цитирования


Реклама на сайте | Правила перепечатки материалов | Медиакиты проектов | Авторский договор

Copyright © 2007-2018, ООО "Гротек" | Связаться с нами