High Definition Stream Management – Parte 2 - Os detalhes técnicos

Desafios

Na “Parte 2: Informações técnicas”, falaremos sobre os conceitos básicos e principais dessa tecnologia revolucionária e detalharemos a forma como é feito o gerenciamento eficiente das imagens de vídeo em alta definição com detalhes de imagem superior.

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High Definition Stream Management –  Part 2 - The Technical Details


Informações técnicas

A Parte 1 do informe técnico“High Definition Stream Management (HDSM)™ – Escalabilidade máxima e Gerenciamento de largura de banda”,abordou os desafios de manter uma resolução de imagens de alta qualidade, com um número cada vez maior de câmeras, e também os detalhes sobre a tecnologia HDSM™ da Avigilon, criada sob medida para o gerenciamento de largura de banda. Na “Parte 2: Informações técnicas”, falaremos sobre os conceitos básicos e principais dessa tecnologia revolucionária e detalharemos a forma como é feito o gerenciamento eficiente das imagens de vídeo em alta definição com detalhes de imagem superior.


O início da HDSM: JPEG2000

Quando surgiu, a tecnologia HDSM era inovadora e foi criada para apresentar eficiência aprimorada quando aplicada à plataforma de compressão JPEG2000. Isso ocorria principalmente devido à capacidade de adaptação dinâmica da JPEG2000, quando combinada às imagens em alta resolução. A JPEG2000 é uma tecnologia de compressão quadro-a-quadro, ou intraquadro, que aplica um algoritmo de compressão em todos os quadros capturados pela câmera. O vídeo resultante é uma série de quadros comprimidos individualmente que não exigem informações de outros quadros. Sendo assim, é possível abrir cada quadro de maneira independente, permitindo acesso rápido ao vídeo gravado. O recurso “lado a lado” é uma exclusividade da tecnologia padrão JPEG2000. Com esse recurso, a imagem é dividida em áreas retangulares de diversos tamanhos, que são transformadas e codificadas separadamente. Dividir uma imagem em “blocos” dessa forma é vantajoso, pois é preciso menos capacidade de processamento para decodificar os blocos necessários.

A tecnologia HDSM™ aproveitou a granularidade do padrão JPEG2000 para possibilitar, em várias resoluções, o armazenamento, o acesso e a transmissão do vídeo em trechos e camadas específicos da imagem.


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Transição para H.264

Com a maior adoção do padrão de compressão H.264 nos componentes dos sistemas de vídeos de vigilância, a Avigilon criou a versão de nova geração da tecnologia HDSM, a HDSM 2.0, compatível com a compressão H.264. A tecnologia HDSM™ 2.0 incorpora recursos similares à sua versão original, mas combina as vantagens da largura de banda inferior ao vídeo compactado do H.264, com a capacidade de dividir as imagens em blocos.

Embora a compressão H.264 seja um padrão comum que produza fluxos médios de taxas de bits bem mais baixos do que a JPEG2000, o padrão apresentou desafios técnicos na implementação da tecnologia HDSM no mesmo nível de granularidade.


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Como um padrão de compressão temporal, a tecnologia H.264 tenta, de forma inerente, armazenar apenas as mudanças incrementais entre os quadros, além de quadros completos em intervalos periódicos. O resultado é um fluxo de vídeo cuja compressão é feita em vários quadros, em vez de uma série em apenas um quadro, como ocorre na JPEG2000.

A tecnologia HDSM 2.0 cria um recurso “lado a lado” similar com as imagens de compressão H.264, como JPEG2000, uma inovação tecnológica para a Avigilon. A flexibilidade do recurso “lado a lado” para o armazenamento, o acesso e a transmissão de imagens, combinada à redução da taxa de bits da H.264, proporciona desempenho de rede exclusivo e aprimorado comparado aos sistemas que utilizam apenas a compressão H.264. Esse melhor desempenho pode ser particularmente benéfico em câmeras de maior resolução (por exemplo, 5 MP +) e maiores contagens totais de câmera.


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Tecnologia HDSM versus Transcodificação

A transcodificação não é um elemento da tecnologia HDSM™, mas um método popular de conversão por todo o setor de câmeras de vigilância e outros. A transcodificação é geralmente aplicada nos casos em que o dispositivo de destino não é compatível com o formato ou tem capacidade de armazenamento limitada. A transcodificação pode ser usada também na conversão de dados incompatíveis ou obsoletos para um formato moderno, com suporte aprimorado. Por exemplo, no setor de câmeras de vigilância, a transcodificação é usada com frequência no servidor de gerenciamento de vídeo e em uma sessão HTML e/ou de cliente de dispositivos móveis. Discute-se que o método usado pela maioria das tecnologias das câmeras de vigilância seja na verdade transferência de taxas, que é um processo similar à transcodificação, em que os arquivos são codificados a uma taxa de bits mais baixa, sem alterar os formatos do vídeo. Esse recurso fornece a capacidade de inserir uma determinada mídia em um espaço de armazenamento menor em uma conexão com largura de banda inferior.

No entanto, existem limitações quanto ao uso da tecnologia de transcodificação

  1. Transcodificar é uma tarefa que faz uso intensivo do processador. Isso fica evidente quando os usuários tentam assistir a um vídeo que tenha sido transcodificado ou tenha passado por transferência de taxas, tanto remotamente quanto em dispositivos móveis. O tempo de espera em função do armazenamento em buffer ou a necessidade de PAUSAR para apresentar a resolução máxima não são uma boa experiência para o usuário. A tecnologia HDSM evita esse desafio. 
  2. O compartilhamento dos recursos da CPU (unidade de processamento central) com outros serviços de software pode causar, inevitavelmente, limitações de desempenho, de acordo com a disponibilidade do recurso. Como a HDSM é a principal tecnologia do software Avigilon Control Center (ACC), o uso do software ACC funciona sem monopolizar recursos.
  3. O uso de hardware dedicado, necessário para a transcodificação, aprimora substancialmente o desempenho, embora seja complicado e dispendioso escalonar as implantações de câmeras de médio e grande porte. Por exemplo, cada dispositivo de hardware para transcodificação é compatível apenas com uma quantidade de um a quatro fluxos e uma solicitação de sessão por vez. A tecnologia HDSM não requer hardware dedicado para funcionar, fator que permite o escalonamento econômico e mais simplificado nas implantações de um grande número de câmeras de maior resolução. 

Por fim, a transcodificação requer alto investimento em computação e pode limitar a escalabilidade e o desempenho do sistema de gerenciamento de vídeo.


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Como a tecnologia HDSM™ beneficia o restante do sistema

A tecnologia HDSM™ aprimora efetivamente a eficiência do gerenciamento do fluxo de vídeo na rede, sem aumentar a infraestrutura de rede.

Por exemplo, a HDSM 2.0 não exige capacidade de processamento adicional do hardware da rede. Na verdade, a capacidade de processamento exigida para o fluxo de uma câmera H.264 com HDSM 2.0 foi reduzida em relação às versões anteriores. Isso acontece da seguinte maneira:

  1. A decodificação por parte do cliente pode ocorrer paralelamente em vários núcleos da CPU, possibilitando baixa frequência de relógio que, por sua vez, permite que máquinas de vários núcleos sejam usadas com maior eficiência pelo cliente do software ACC. 
  2. Na maioria dos casos, o cliente não precisará decodificar toda a exibição do campo de resolução máxima. 

Consequentemente, o hardware comercial padrão novo e existente da Avigilon que execute versões anteriores ao software ACC 5.2 pode utilizar a funcionalidade HDSM 2.0 com uma atualização de software.


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Latência de vídeo

A tecnologia HDSM 2.0 não monopoliza os recursos de forma a aumentar a latência do vídeo ou diminuir a qualidade da imagem de forma negativa, o que fornece flexibilidade aos usuários para aumentar a resolução da câmera e a quantidade total de câmeras com segurança, sem prejudicar a qualidade do vídeo.


Conclusão

No caso dos integradores de sistemas e usuários finais que planejam expandir o sistema de videovigilância, o software Avigilon Control Center com tecnologia HDSM™ é a solução que pode fornecer desempenho e flexibilidade aprimorados. Com a HDSM 2.0, a Avigilon combinou a compressão H.264 à tecnologia de gerenciamento de largura de banda inteligente, a fim de criar uma solução eficaz para permitir ampla escalabilidade do sistema, tanto na quantidade quanto na resolução das câmeras. Tudo isso é obtido sem a instalação de hardware adicional com maior capacidade de processamento e sem aumentar a latência do vídeo ou reduzir a qualidade da imagem. Como resultado disso, os usuários poderão aproveitar com segurança a tecnologia HDSM 2.0, equipada com hardware atualizado, visando reduzir o consumo da largura de banda e, ao mesmo tempo, manter o máximo de detalhamento da imagem.

Leia a Parte 1 - High Definition Stream Management



Glossary

Versão do ACC Versão mais recente do ACC testada com câmera Também implica em suporte para as versões mais recentes do ACC, a menos que seja especificamente listado de outra forma.
Entrada de Áudio Receba feed de áudio da câmera.
Saída de áudio Envie áudio para o alto-falante conectado à câmera.
Detecção automática Detecção automática do endereço IP da câmera quando conectada a um ambiente de LAN.
Tipo de Compressão Descreve os tipos de codificação compatíveis com a câmera.
Tipos de conexão Descreve o tipo de driver do dispositivo usado. Nativo refere-se ao driver do dispositivo específico do fabricante.
Recuperação de imagem distorcida Recuperação de imagem distorcida no cliente para câmeras olho de peixe ou panorâmicas.
Entrada Digital Obtenha entradas digitais ou de relê da câmera.
Saída digital Acione as saídas digitais ou de relê conectadas fisicamente à câmera.
Movimento Exibição rápida para saber se a gravação de movimento está disponível para a câmera.
Configuração de movimento Configuração da detecção de movimento no Cliente ACC.
Gravação de movimento Suporte para gravação baseada em movimento.
PTZ Exibição rápida para saber se a funcionalidade de PTZ está disponível para a câmera.
Controle PTZ Movimento de PTZ básico.
Padrões/tours de PTZ Capacidade de criar e acionar padrões de PTZ ou tours de PTZ, dependendo do suporte da câmera.
Predefinições de PTZ Crie e acione posições predefinidas de PTZ.
Tipo de Unidade Tipo de câmera.
Verificado por Organização que testou as câmeras e relatou os recursos.
Firmware verificado Specific firmware version tested.
Fabricante Blah
Modelo DS-2DE2103
Tipos de conexão ONVIF
Tipo de Unidade Câmera IP PTZ
Compression Types H.264

  • Versão do ACC
  • Modelo DS-2DE2103
  • Tipos de conexão ONVIF
  • Fabricante Blah
  • Fabricante Blah
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  • Fabricante Blah
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