High Definition Stream Management (Parte 2): los detalles técnicos

Desafíos

En “Parte 2: los detalles técnicos”, examinamos los fundamentos y conceptos clave de esta revolucionaria tecnología y detallamos las maneras en que administra de manera eficaz grabación de vídeo en alta definición mientras se mantiene un nivel superior de detalle en las imágenes.

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High Definition Stream Management –  Part 2 - The Technical Details


Los detalles técnicos

En la Parte 1 del documento técnico “High Definition Stream Management (HDSM)™ : máxima escalabilidad y gestión de ancho de banda”, se abordaban los retos de mantener una resolución de imagen de alta calidad con un número creciente de cámaras y los detalles de la tecnología HDSM™ de Avigilon, una tecnología de gestión de ancho de banda diseñada específicamente. En “Parte 2: los detalles técnicos”, examinamos los fundamentos y conceptos clave de esta revolucionaria tecnología y detallamos las maneras en que administra de manera eficaz grabación de vídeo en alta definición mientras se mantiene un nivel superior de detalle en las imágenes.


Origen de HDSM: JPEG2000

Cuando se originó, HDSM era una tecnología revolucionaria desarrollada para resultar eficaz al aplicarse a la plataforma de compresión de JPEG2000. Esto se debía sobre todo a la adaptabilidad dinámica de JPEG2000 junto con la creación de imágenes de alta resolución. He aquí la razón: JPEG2000 es una tecnología de compresión de fotograma por fotograma o entre fotogramas que aplica un algoritmo de compresión a cada uno de los fotogramas capturados por una cámara. El vídeo resultante es una serie de fotogramas comprimidos individualmente que no requieren información de otros fotogramas. Por lo tanto, se puede acceder a cada fotograma de manera independiente, lo cual permite el acceso rápido al vídeo grabado. Una función única disponible con el estándar JPEG2000 es el “Mosaico”. Con el mosaico JPEG2000, la imagen se divide en regiones rectangulares de varios tamaños que se transforman y codifican por separado. La división de la imagen en mosaicos de esta manera resulta ventajosa debido a que se requiere menos potencia de procesamiento para decodificar únicamente los mosaicos necesarios.

La tecnología HDSM™ aprovechó la granularidad del estándar JPEG2000 de manera que el vídeo, en varias resoluciones, pueda almacenarse, ser accesible y transmitirse dentro de partes y capas específicas de la imagen.


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Transición a H.264

A medida que se empezó a adoptar de manera más generalizada el estándar de compresión H.264 en los componentes de los sistemas de videovigilancia, Avigilon desarrolló su versión de HDSM de última generación, HDSM 2.0, para que fuera compatible con la compresión H.264. La tecnología HDSM™ 2.0 incluye funciones similares a las de su versión original, pero combina las ventajas del ancho de banda inferior del vídeo H.264 comprimido con la capacidad de dividir imágenes en mosaicos.

Aunque la compresión H.264 es un estándar común que genera transmisiones en secuencias a una velocidad de bits promedio notablemente inferior a las de JPEG2000, el estándar presentó desafíos técnicos en la implementación de la tecnología HDSM con el mismo nivel de granularidad.


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Como estándar de compresión temporal, H.264 intenta almacenar de manera inherente solamente cambios incrementales entre fotogramas y fotogramas completos a intervalos periódicos. El resultado es una transmisión de vídeo comprimida en varios fotogramas en lugar de una serie de fotogramas individuales, como en JPEG2000.

La tecnología HDSM 2.0 crea una característica de mosaicos similar con imágenes comprimidas H.264 como JPEG2000, un avance tecnológico para Avigilon. La flexibilidad del mosaico para el almacenamiento, acceso y transmisión de imágenes, junto con la reducción de la velocidad de bits de H.264, proporciona un rendimiento de red único y mejorado en los sistemas utilizando únicamente la compresión H.264. Este rendimiento mejorado puede resultar especialmente beneficioso al cambiar a cámaras de mayor resolución (por ejemplo, de más de 5 MP) y cuando se aumenta el número global de cámaras.


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Tecnología HDSM frente a la transcodificación

La transcodificación no es un elemento de la tecnología HDSM™, sino que se trata de un método de conversión popular en el sector de la videovigilancia y en muchos más. La transcodificación se aplica habitualmente en casos en los que un dispositivo de destino no admite el formato o dispone de una capacidad de almacenamiento limitada. La transcodificación también se puede utilizar para convertir datos no compatibles u obsoletos a un formato moderno con mejor compatibilidad. Por ejemplo, en el sector de la videovigilancia, la transcodificación suele utilizarse entre el servidor de gestión de vídeo y una sesión de cliente de dispositivo móvil y/o HTML. Algunos sostienen que lo que la mayoría de tecnologías de videovigilancia utilizan es en realidad el “transrating”, que es un proceso similar a la transcodificación en el que los archivos se codifican en una velocidad de bits inferior sin cambiar el formato de vídeo. Esto permite que determinados archivos multimedia ocupen menos espacio de almacenamiento en una conexión de ancho de banda inferior.

No obstante, existen limitaciones en el uso de la tecnología de la transcodificación:

  1. La transcodificación es un servicio que utiliza mucho el procesador. Esto resulta evidente cuando los usuarios intentan ver vídeo que se ha transcodificado o sometido a “transrating”, ya sea de manera remota o en sus dispositivos móviles. Los tiempos de espera resultantes debido al almacenamiento en el búfer o a la necesidad de efectuar una PAUSA para obtener la máxima resolución no se traducen en una experiencia de usuario positiva. La tecnología HDSM evita esta dificultad. 
  2. El uso compartido de los recursos de la unidad central de procesamiento (CPU) con otros servicios de software puede conllevar limitaciones inevitables en el rendimiento según la disponibilidad de los recursos. Como la tecnología HDSM es el núcleo principal del software Avigilon Control Center (ACC), al utilizar el software ACC no se monopolizan los recursos.
  3. El uso del hardware específico necesario para la transcodificación mejora de manera notable el rendimiento, pero puede resultar difícil y costoso realizar implementaciones de cámaras medianas y grandes. Por ejemplo, es posible que cada dispositivo de hardware de transcodificación solamente admita entre una y cuatro transmisiones en secuencias y solo una solicitud de sesión cada vez. La tecnología HDSM no requiere hardware específico para funcionar, lo cual permite realizar un cambio más sencillo y rentable hasta la implementación más extensa con cámaras de mayor resolución. 

En definitiva, la transcodificación resulta cara en el aspecto computacional y puede limitar la escalabilidad y el rendimiento del sistema de gestión de vídeo.


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Beneficios de la tecnología HDSM™ para el resto del sistema

La tecnología HDSM™ aumenta de manera efectiva la eficacia de la gestión de la transmisión en secuencias de vídeo en una red sin necesidad de aumentar la infraestructura de la red.

Por ejemplo, HDSM 2.0 no requiere potencia de procesamiento adicional de su hardware de red. De hecho, la potencia de procesamiento necesaria para una transmisión en secuencias de una cámara H.264 con HDSM 2.0 se ha reducido con respecto a la de las versiones anteriores. A continuación, le mostramos cómo:

  1. La decodificación en el cliente puede llevarse a cabo en paralelo en varios núcleos de CPU, lo cual permite obtener una frecuencia de reloj inferior, que a su vez permite una utilización más eficaz de máquinas de varios núcleos para el cliente de software ACC. 
  2. En la mayoría de casos, el cliente nunca necesitará decodificar el campo de visión completo a máxima resolución. 

En consecuencia, el componente tomado fuera del estante estándar y el hardware Avigilon existente que ejecute versiones del software ACC anteriores a ACC 5.2 podrán aprovechar la funcionalidad HDSM 2.0 gracias a una actualización de software.


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Latencia de vídeo

La tecnología HDSM 2.0 no monopoliza los recursos de modo que aumente la latencia de vídeo o se reduzca negativamente la calidad de la imagen, lo cual proporciona a los usuarios la flexibilidad necesaria para aumentar de manera segura la resolución de la cámara y el número total de cámaras sin poner en peligro la calidad del vídeo.


Conclusión

Para integradores de sistemas y usuarios finales que planeen ampliar su sistema de videovigilancia, el software Avigilon Control Center con tecnología HDSM™ es una solución que puede incrementar tanto la flexibilidad como el rendimiento. Gracias a HDSM 2.0, Avigilon ha aunado la compresión H.264 con una tecnología inteligente de gestión de ancho de banda para crear una solución eficaz que permite mayor escalabilidad del sistema, tanto en número de cámaras como en resolución. Todo esto se obtiene sin necesidad de añadir hardware con una potencia de procesamiento adicional y sin aumentar la latencia de vídeo ni reducir la calidad de la imagen. Como resultado, los usuarios pueden aprovechar de manera segura la tecnología HDSM 2.0 con las inversiones en hardware actuales para obtener un consumo de ancho de banda reducido y mantener un nivel máximo de detalle de la imagen.

Lea la parte 1: High Definition Stream Management



Glosario

Versión de ACC Última versión de ACC probada con la cámara. Incluye compatibilidad con las versiones posteriores de ACC, a no ser que especifique lo contrario.
Entrada de audio Recibir sonido desde la cámara.
Salida de audio Enviar sonido al altavoz conectado a la cámara.
Descubrimiento automático Descubrimiento automático de la dirección IP de la cámara al conectarse dentro de un entorno LAN.
Tipo de compresión Describe los tipos de codificación compatibles con la cámara.
Tipo de conexión Describe el tipo de controlador del dispositivo utilizado. "Nativo" se refiere al controlador del dispositivo específico del fabricante.
Corrección de la aberración esférica Corrección de la aberración esférica de las cámaras panorámicas o con objetivos ojo de pez.
Entrada digital Recibir entradas digitales o de relé desde la cámara.
Salida digital Activar las salidas digitales o de relé conectadas de forma física a la cámara.
Movimiento Visualización rápida de si la grabación de movimiento está disponible para la cámara.
Configuración de movimiento Configuración de la detección de movimiento dentro de ACC Client.
Grabación de movimiento Compatibilidad con grabación basada en movimiento.
PTZ Visualización rápida de si la funcionalidad PTZ está disponible para la cámara.
Control PTZ Movimiento PTZ básico.
Patrones/rondas PTZ Habilidad para crear y activar patrones PTZ o rondas PTZ, según la compatibilidad de la cámara.
Preselecciones PTZ Crear y activar las posiciones de preselección PTZ.
Tipo de unidad Tipo de cámara.
Verificado por Organización que ha probado la cámara e informado sobre sus capacidades.
Firmware verificado Specific firmware version tested.
Fabricante Blah
Modelo DS-2DE2103
Tipo de conexión ONVIF
Tipo de unidad Cámara IP PTZ
Compression Types H.264

  • Versión de ACC
  • Modelo DS-2DE2103
  • Tipo de conexión ONVIF
  • Fabricante Blah
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