High Definition Stream Management – Parte 2 - Dettagli tecnici

Sfide

La "Parte 2: Dettagli tecnici” spiega i fondamenti e i concetti chiave di questa tecnologia rivoluzionaria e descrive dettagliatamente in che modo riesce a gestire efficacemente le riprese video ad alta definizione mantenendo contemporaneamente dettagli d'immagine di qualità superiore.

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High Definition Stream Management –  Part 2 - The Technical Details


Dettagli tecnici

La Parte 1 del white paper “High Definition Stream Management (HDSM)™ - Massima scalabilità e gestione della larghezza di banda” descriveva le sfide insite nel mantenimento di una risoluzione d’immagine di alta qualità con un numero sempre crescente di telecamere e i dettagli della tecnologia HDSM™ di Avigilon, una tecnologia creata appositamente per gestire la larghezza di banda.“™La "Parte 2: Dettagli tecnici” spiega i fondamenti e i concetti chiave di questa tecnologia rivoluzionaria e descrive dettagliatamente in che modo riesce a gestire efficacemente le riprese video ad alta definizione mantenendo contemporaneamente dettagli d'immagine di qualità superiore.


Le basi di HDSM: JPEG2000

Fin dal suo sviluppo, la tecnologia HDSM risultò rivoluzionaria, soprattutto quando applicata alla piattaforma di compressione JPEG2000. Questo era dovuto prevalentemente all’adattabilità dinamica di JPEG2000 abbinata alle immagini ad alta risoluzione. Ecco perché: JPEG2000 è una tecnologia di compressione fotogramma per fotogramma, o intra-frame, che applica un algoritmo di compressione a ogni fotogramma acquisito da una telecamera. Il video risultante è una serie di fotogrammi compressi singolarmente che non necessitano di informazioni tratte dagli altri fotogrammi. Ogni fotogramma è quindi accessibile singolarmente, permettendo di accedere velocemente ai video registrati. Una funzionalità esclusiva dello standard JPEG2000 è il “tiling”. Il tiling JPEG2000 suddivide l’immagine in regioni, o “tile”, rettangolari di varie dimensioni, che vengono trasformate e codificate separatamente. Questa suddivisione delle immagini in regioni è vantaggiosa perché richiede una potenza di elaborazione inferiore per decodificare solo le regioni necessarie. La tecnologia HDSMHDSM™ sfrutta la granularità dello standard JPEG2000 in modo che il video, in varie risoluzioni, possa essere archiviato, accessibile e trasmesso entro porzioni e strati specifici dell’immagine.


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Transizione a H.264

Quando lo standard di compressione H.264 iniziò a essere adottato sempre più frequentemente all'interno dei componenti dei sistemi di videosorveglianza, Avigilon sviluppò la versione successiva della tecnologia HDSM, HDSM 2.0, affinché fosse compatibile con la compressione H.264. La tecnologia HDSM™ 2.0 include funzionalità simili alla versione originale, ma abbina in più i vantaggi della minore larghezza di banda del video H.264 compresso alla capacità di suddividere le immagini in riquadri.

Benché la compressione H.264 sia uno standard comune che produce flussi di bitrate medi notevolmente inferiori rispetto a JPEG2000, lo standard presentava alcune sfide tecniche per l'implementazione della tecnologia HDSM allo stesso livello di granularità.


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Come standard di compressione temporale, H.264 tenta intrinsecamente di archiviare solo le modifiche incrementali tra i fotogrammi e i fotogrammi interi a intervalli periodici. Il risultato è un flusso video compresso su più fotogrammi e non su una serie di singoli fotogrammi, come in JPEG2000.

La tecnologia HDSM 2.0 crea una funzionalità di tiling (suddivisione in riquadri) per le immagini compresse con H.264 simile alla funzionalità JPEG2000, una vera e propria svolta tecnologica per Avigilon. La flessibilità del tiling per l'archiviazione, l'accesso e la trasmissione delle immagini, abbinata alla riduzione del bitrate di H.264, offre prestazioni di rete uniche e superiori all'interno di sistemi che utilizzano esclusivamente la compressione H.264. Queste prestazioni superiori possono risultare particolarmente utili nel passaggio a telecamere con una risoluzione superiore (ad esempio 5 MP+) e a un numero maggiore di telecamere.


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Confronto tra tecnologia HDSM e transcodifica

La transcodifica non fa parte della tecnologia HDSM™, ma è un metodo di conversione molto usato nel settore della videosorveglianza, e non solo. In genere la transcodifica viene applicata nei casi in cui un dispositivo di destinazione non supporta il formato o ha capacità di archiviazione limitate. La transcodifica può essere utilizzata anche per convertire dati incompatibili o obsoleti in un formato moderno con un supporto migliore. Ad esempio, la transcodifica viene spesso impiegata nel settore della videosorveglianza tra il server di gestione video e una sessione client HTML e/o su dispositivo mobile. Secondo alcuni, la maggior parte delle tecnologie di videosorveglianza in realtà utilizza il “transrating”, ovvero un processo simile alla transcodifica in cui i file vengono codificati a un bitrate inferiore senza cambiare i formati video. Ciò permette di adattare determinati supporti a uno spazio di archiviazione minore su una connessione con larghezza di banda inferiore. L’uso della tecnologia di transcodifica presenta tuttavia alcune limitazioni:

  1. La transcodifica è un servizio a uso intensivo del processore. Ciò risulta evidente quando gli utenti tentano di visualizzare un video sottoposto a transcodifica o transrating, da remoto o sul loro dispositivo mobile. I tempi di attesa risultanti dovuti al buffering o alla necessità di interrompere il video per visualizzare la risoluzione completa non si traducono in un’esperienza positiva per l’utente. La tecnologia HDSM aggira questo problema. 
  2. La condivisione delle risorse dell'unità di elaborazione centrale (CPU) con altri servizi software può portare inevitabilmente a una riduzione delle prestazioni, a seconda della disponibilità delle risorse. Poiché HDSM è la tecnologia di base del software Avigilon Control Center (ACC), utilizzare il software ACC non monopolizza le risorse.
  3. L’uso di un hardware dedicato necessario per la transcodifica migliora sensibilmente le prestazioni, ma scalare a sistemi di sorveglianza medio-grandi può essere difficile e costoso. Ad esempio, ogni dispositivo hardware di transcodifica può supportare solo da uno a quattro flussi e solo una richiesta di sessione alla volta. La tecnologia HDSM non richiede un hardware dedicato, rendendo così più facile e conveniente l'installazione di un numero maggiore di telecamere con una risoluzione superiore. 

In sostanza, la transcodifica è dispendiosa in termini di elaborazione e può limitare la scalabilità e le prestazioni del sistema di gestione video.


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In che modo la tecnologia HDSM™ può rappresentare un vantaggio per il sistema esistente

HDSM™ è una tecnologia avanzata che aumenta realmente l’efficienza della gestione dei flussi video in rete senza aumentare l’infrastruttura di rete. Ad esempio, HDSM 2.0 non necessita di una maggiore potenza di elaborazione da parte dell’hardware di rete. In realtà, la potenza di elaborazione richiesta per un flusso video H.264 con HDSM 2.0 è stata ridotta rispetto alle versioni precedenti. Ecco come funziona:

  1. La codifica sul client può essere effettuata in parallelo su più core della CPU, permettendo di utilizzare in modo più efficiente le macchine multicore a frequenza di clock inferiore per il client software ACC. 
  2. Nella maggior parte dei casi, il client non dovrà mai decodificare l’intero campo di visione a una risoluzione piena. 

Di conseguenza, l’hardware standard commerciale Avigilon esistente che utilizza un software ACC meno recente di ACC 5.2 può sfruttare la funzionalità HDSM 2.0 con un aggiornamento del software.


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Latenza video

La tecnologia HDSM 2.0 non monopolizza le risorse in modo da aumentare la latenza video o ridurre negativamente la qualità delle immagini, offrendo agli utenti la possibilità di aumentare tranquillamente la risoluzione e il numero totale di telecamere senza compromettere la qualità video.


Conclusioni

Per gli integratori di sistema e gli utenti finali che prevedono di espandere il sistema di videosorveglianza, il software Avigilon Control Center con tecnologia HDSM™ rappresenta una soluzione in grado di aumentare sia le prestazioni che la flessibilità. Con HDSM 2.0 Avigilon ha combinato la compressione H.264 con la tecnologia di gestione intelligente della larghezza di banda, al fine di creare una soluzione efficace per garantire un'ampia scalabilità del sistema sia nel numero delle telecamere che nella risoluzione. Tutto ciò viene ottenuto senza necessità di acquistare hardware con una potenza di elaborazione maggiore e senza aumentare la latenza video o ridurre la qualità delle immagini. Di conseguenza, gli utenti possono tranquillamente sfruttare la tecnologia HDSM 2.0 con l’investimento sull’hardware esistente per ottenere un minore consumo della larghezza di banda mantenendo contemporaneamente i massimi dettagli d’immagine.

Leggi Parte 1 - Gestione streaming ad alta definizione



Glossario

Versione ACC L'ultima versione di ACC è stata testata con la telecamera. Questo implica anche il supporto per le versioni successive di ACC se non diversamente indicato in modo specifico.
Ingresso audio Le trasmissioni audio vengono ricevute dalla telecamera.
Uscita audio L'audio viene inviato all'altoparlante collegato alla telecamera.
Ricerca automatica Viene eseguita la ricerca automatica dell'indirizzo IP della telecamera quando viene collegata in un ambiente LAN.
Tipo di compressione Vengono descritti i tipi di codifica supportati per la telecamera.
Tipo di connessione Viene descritto il tipo di driver del dispositivo utilizzato. Nativo si riferisce al driver del dispositivo specifico del produttore.
Correzione della distorsione La distorsione nel client viene corretta nelle telecamere fisheye o panoramiche.
Ingresso digitale La telecamera riceve ingressi relè o digitali.
Uscita digitale Vengono attivate le uscite relè o digitali collegate fisicamente a una telecamera.
Movimento Viene visualizzata rapidamente l'eventuale disponibilità della registrazione del movimento per la telecamera.
Configurazione movimento Viene configurato il rilevamento movimenti all'interno di ACC Client.
Registrazione movimento Viene fornito il supporto per la registrazione basata sul movimento.
PTZ Viene visualizzata rapidamente l'eventuale disponibilità della funzionalità PTZ per la telecamera.
Controllo PTZ Viene gestito il movimento PTZ di base.
Modelli/Tour PTZ Si tratta della possibilità di creare e attivare i modelli o i tour PTZ, in base al supporto della telecamera.
Preimpostazioni PTZ Vengono create e attivate posizioni preimpostate PTZ.
Tipo di unità Viene indicato il tipo di telecamera.
Verificato da Si riferisce all'organizzazione che ha testato la telecamera e ne ha segnalato le funzionalità.
Firmware verificato Specific firmware version tested.
Produttore Blah
Modello DS-2DE2103
Tipo di connessione ONVIF
Tipo di unità Telecamera PTZ IP
Compression Types H.264

  • Versione ACC
  • Modello DS-2DE2103
  • Tipo di connessione ONVIF
  • Produttore Blah
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  • Produttore Blah
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