H.265 (High Efficiency Video Codec) reprezintă o tehnologie de comprimare a video-urilor și se folosește la camerele de supraveghere care generează fișiere de mari dimensiuni. Atunci când căută camere de supraveghere, clienții nu acordă mare atenție codificării, cu toate că este extrem de importantă pentru a ști cum înregistrează camerele de supraveghere, cum stochează și cum rulează ulterior video-ul. Camerele de supraveghere au avut de câștigat din progresele realizate la codificarea video. H.265 sau HEVC reprezintă o inovație în codificarea video și are beneficii, dar și limitări. Cu toate că există din 2003, H.264 este tehnologia de codificare mai veche, dar încă este prezentă în domeniul supravegherii video.
Ce este H.265?
H.265, cunoscută și sub denumirea de HEVC, reprezintă o tehnologie de compresie dezvoltată la începutul anilor 2010 de către ISO/IEC Moving Picture Experts Group și ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG). Tehnologia a devenit un standard acceptat pe scară largă pentru codificare în 2016. Cele mai multe standarde pentru codificarea video sunt realizate în scopul de a realiza codificarea cât mai eficientă posibil. Prin comparația cu H.264, H.265 poate diminua mărimea unui fișier video cu 50%, păstrând calitatea imaginii. Cu toate că H.264 micșorează fișierele, codificarea și decodificarea lor pentru playback va necesita mai multă energie.
Cum funcționează H.265?
Creșterea în eficiență este obținută printr-o strategie aparte de codificare. Tehnologia mai veche H.264 codifica video-uri în blocuri de până la 16×16 pixeli, denumiți macroblocuri. La compresia H.264, aceste blocuri au aceeași mărime prin tot video-ul. H.265 poate codifica porțiuni din video în blocuri de mărimi diferite, de la 4×4 pixeli, până la 64×64 pixeli, blocuri denumite unități de arbore de codificare. Aceasta înseamnă că H.265 poate codifica blocuri video care sunt de 4 ori mai mari. Din moment ce blocurile video pot avea dimensiuni variate, H.265 are compensare de mișcare mai bună și tehnologie de predicție mai bună. Aceste optimizări se îmbină pentru a permite bitrate mai mic. Bitrate-ul (rata de bit) controlează cât de mari sunt fișierele video și cât de multă lățime de bandă de rețea este necesară pentru a trimite și primi flux video.
Pe scurt, H.265 asigură bitrate mai mic pentru codificare, ceea ce permite:
- Mai puțină lățime de bandă pentru streaming-ul video. Astfel, veți putea rula mai multe camere într-u flux video cu lățime de bandă de 10Mbps.
- Fișier mai mic, astfel veți putea înregistra mai multe video-uri pe același hard disk decât atunci când înregistrați codificat în H.264.
Ce economii de stocare se realizează cu H.265
Strategia îmbunătățită de codificare pe care o folosește H.265 înseamnă că necesită bitrate mai mic decât H.264. Capacitatea de a diminua rata de biți poate duce la economisirea spațiului de stocare cu până la 50%. În trecut, dacă un utilizator de sistem de supraveghere dorea să optimizeze spațiul de stocare, era nevoit să reducă rezoluția și rata de cadru pentru camerele de supraveghere, pentru a obține un bitrate mai mic. Atunci când rezoluția și rata de cadru sunt diminuate, calitatea imaginii scade semnificativ, iar video-ul nu este fluid. Dacă setările de codificare sunt făcute la H.265, utilizatorul va obține aceeași cantitate de detalii cu jumătate din bitrate.
Spre exemplu, o cameră de supraveghere de 4K va înregistra în modul H.264 la aproximativ 8Mbps, în timp ce în modul H.265 va înregistra aceeași calitate la 4Mbps. Este important să menționăm, cu toate acestea, că se economisește până la 50% din spațiu și că un bitrate de 6Mbps pentru H.264 4K este recomandat pentru e evita introducerea de artefacte în video. Artefactele video sunt produse de întreruperile (glitches) care pot avea loc în timpul procesului de codificare. Dacă se setează un bitrate prea scăzut pentru o rezoluție și rată de cadru, vor apare artefacte video, indiferent că se folosește H.264 sau H.265.
Folosiți calculatoare de stocare pentru NVR sau DVR pentru a afla ce economii de stocare puteți face cu diverse setări de codificare pentru camerele de supraveghere. Cu aceste calculatoare veți putea compara lățimea de bandă totală și spațiul de stocare necesar pentru codificarea H.265 și H.264. Puteți selecta diverse rezoluții pentru cameră, rate pe secundă și metode de codificare pentru a determina bitrate-ul pentru fiecare din camerele utilizate. Veți afla și spațiul de stocare necesar pentru DVR după introducerea numărului total de ore de înregistrare.
Care este calitatea video cu H.265?
Dacă veți compara același video, unul codificat cu H.264 și celălalt cu H.65, fără a realiza modificări majore la cadre pe secundă (fps) și rezoluție, nu va fi o diferență majoră de calitate. Diferențele de calitate încep însă să apară atunci când încercați să salvați spațiul de stocare sau să rulați video prin internet, reducând bitrate-ul.
Plecând de la exemplul anterior și aplicându-l la camele de supraveghere, un flux video de 4K lung de 60 de secunde și codificat cu H.264 va fi de aproximativ 491Mb (8192Kpsx60 secunde). Același video 4K, codificat cu H.265 va fi de aproximativ 264Mb (4096Kpsx60 de secunde), ceea de evidențiază economisirea de aproximativ 50%. Dar, așa cum am menționat în exemplu, folosirea de H.265 la 4Mbps va duce la diminuarea calității și genera întreruperi în video. Vă recomandăm să utilizați 6Mbps la 4K la codificare H.265, ceea ce va duce la o dimensiune pentru fișier de aproximativ 368Mb (6144×60 secunde).
Nu uitați că mărimile pentru fișiere sunt în megabiți, cu b mic (Mb) și nu în megabytes, cu B mare (MB). Pentru valoarea în megabytes, va trebui să împărțiți valoarea megabit la 8.
Cel mai important aspect de reținut este acela că nu există diferențe majore în calitatea video între H.264 și H.265. Calitatea video-ulu depinde, de fapt, de birate-ul de la video. Dacă setați un bitrate prea mic pentru fiecare dintre tehnologiile de codificare, va scade calitatea pentru video și se vor produce artefacte video. Cu toate că H.265 permite bitrate mult mai mic, H.264 poate înregistra video 4K de calitate ridicată, dar cu mărimi mai mari pentru fișiere.
Ce avantaje H.265 aduce prin comparația cu H.264?
Am menționat deja cele mai remarcabile beneficii tehnice ale tehnologiei de codificare video H.265, respectiv economisirea spațiului și a lățimii de bandă. În cele ce urmează vă prezentăm de ce este o idee bună să folosiți H.265 pentru setările de codificare ale camerei de supraveghere:
Perioadă mai lungă pentru înregistrare
Cu toate că am mai menționat, evidențiem că un beneficiu important când se folosește H.265 este cel al economisirii spațiului. Până la 50% mai puțin spațiu necesar pentru stocare este o valoare imensă pentru o cameră de supraveghere! Multe camere de supraveghere pot înregistra continuu, iar economisirea de 50% din spațiul de stocare va fi crucială.
Să presupunem că sistemul dvs. Poate înregistra 7 zile înainte de a suprascrie înregistrările vechi folosid H.264. Dacă același sistem ar avea codificarea setată la H.265, sistemul ar înregistra până la 14 zile până va începe supra-scrierea! Din nefericire, așa cum am menționat anterior, economisirile nu sunt mereu de 50%, dar vă puteți aștepta la cel puțin 25%, ceea ce ar însemna 10 zile în loc de 7. Cât de mult economisiți depinde de cât de jos puteți seta bitrate-ul pentru fiecare canal până nu începeți să pierdeți din calitatea pentru video.
Cerințe mai mici pentru viteza la internet și date
Un alt beneficiu pentru bitrate-ul mai mic este acela că fluxul video poate fi trimis mai lent prin conexiuni internet. Cele mai multe aplicații folosesc rezoluții mai mici pentru flux (setate în fabrică) pentru a salva date și pentru a funcționa la viteze mici de internet. Bitrate-ul mai mic pentru H.265 înseamnă că utilizatorii pot trece la fluxul principal cu rezoluție înaltă fără să folosească multe date sau fără să fie pe conexiuni mai încete.
Mai multe camere wi-fi
Din moment ce H.265 necesită mai puțină lățime de bandă pentru transmisia datelor, înseamnă că nu va fi nevoie de volum mare de transmisie wireless de la camerele Wi-Fi. Astfel, vor putea fi conectate mai multe camere de supraveghere Wi-Fi la un punct de acces sau la un router. În trecut, se puteau conecta maxim 4 camere de supraveghere Wi-Fi la un singur punct de acces folosind H.264. Setând codificare de H.265 la camere, veți putea conecta 6-8 camere Wi-Fi la un punct de acces.
Ce dezavantaje sunt pentru H.265?
Pare că ar trebui să se folosească mereu H.265, dar răspunsul este negativ. H.265 are numeroase beneficii, dar vine și cu limite.
Necesită multă energie pentru procesare
Eficiența mare a tehnologiei H.265 nu vine fără costuri. Cantitatea de energie pentru procesare necesară pentru codificarea și decodificarea video-ului reprezintă principalul dezavantaj. Consumul de energie pentru procesare pune presiune pe înregistratoarele video și consumatorii nu se pot bucura de H.265 pe toate canalele fără să încetinească dispozitivul DVR sau NVR. Decodificarea H.265 necesită energie de procesare importantă, un PC cu unitate de procesare puternică, cu 4-6 nuclee, pentru a rula o cameră pe rând.
Probleme legate de compatibilitatea la playback
O altă problemă este cea legată de compatibilitatea de playback cu computerele sau anumite telefoane smart. H.265 nu este la fel de universal ca H.264 și unele dispozitive vor avea nevoie de un codec. Cu toate că exisă software media gratuit VLC sau code precum K-Lite pentru a ușura rularea de fișiere media, ele nu oferă suport pentru H.265 pentru toate calculatoarele. În 2018, din cauza costurilor de licență, Microsoft a început să perceapă o taxă de 99 cenți pentru suport H.265 pe toate calculatoarele Windows. Din fericire, cele mai multe dispozitive Android și iphone au suport gratuit pentru playback de video H.265.
Compatibilitate pentru cameră și dispozitivul de înregistrare
Cu toate că cele mai multe camere moderne IP, DVR-uri și NVR-uri suportă codificare H.265, multe altele nu au acest suport. Aceasta este valabil mai ales când combinați producători, furnizor. Pentru ca H.265 să funcționeze, atât camera, cât și înregistratorul trebuie să aibă capacitatea de a codifica și decoda video H.265. Citiți specificațiile pentru cameră și înregistrator. Din experiența noastră, codarea H.265 pe conexiuni ONVIF nu funcționează mereu bine când se combină camere și înregistratoare NVR de la producători diferiți.
Ce sunt H.265+ și H.264+?
H.265+ și H.265+ sunt tehnologii optimizare de codificare, realizate de producătorii de echipamente de supraveghere video. Aceste optimizări sunt cunoscute și sub expresia smart codec. Aceste tehnologii codec smart salvează mai mult spațiu și mai multă lățime de bandă decât H.265 și H.264, ajustând bitrate-ul din mers, pe baza fundalului și analizării scenei ce este înregistrate. Pentru a beneficia de codecurile smart H.264+ sau H.265+, este necesar să se utilizeze camere poe și NVR de la același producător, tehnologiile aparținând unor companii.
Codec-urile smart economisesc lățime de bandă prin analizarea scenei captate. Dacă scena este preponderent statică sau stabilă, este folosită ca fundal sau imagine. Dacă se mișcă obiecte sau sunt întreruperi în scenă, ele sunt focusate și captate în cadre cu referințe noi. Dacă un obiect se mișcă în continuare, se adaugă doar datele de la obiectul în mișcare.
Cum funcționează H.265+?
Tehnic vorbind, H.265+ este o tehnologie care îmbină tehnologiile smartp și AVBR . Smartp folosește avantajele arhitecturii cu referințe multiple de la hardware-ul de codificator video și folosește referințele de termen lung și de termen scurt pentru a îmbunătăți eficiența compresiei. În cele mai multe scenarii, secvențele video sunt scene de fundal relativ stabile și se economisește 30% din bitrate comperativ cu alte tehnologii care folosesc același cadru.
AVBR este un algoritm de controlare a bitrate-ului folosit în codificările video. Fără a schimba calitatea imaginii, AVBR reduce activ ratele de bit distribuind inteligent biți zonele cu mișcare. Comparativ cu VBR, AVBR poate economisi 30% din bitrate.
Pe scurt, H.265+ poate salva 50% bitrate, ceea ce înseamnă că diminuează necesarul de lățime de bandă și de spațiu de consum. Folosind H.265+, o cameră IP va furniza flux video 1080 (30fps) la doar 500kbps.
Să luam, spre exemplu o cameră de supraveghere care filmează la rezoluție 1080p (Full HD), cu rată de cadru de 25fps. S-a filmat în două medii: o cafenea și o intersecție stradală, pentru trei situații la fiecare dintre cele două medii. Baza testării este o comparație instantă de bitrate la cele 3 circumstanțe, pentru a determina reducerea de lățime de bandă necesară cu noile protocoale. În medie, rata a scăzut de la H.264 și H.265 la 47,8%. Dacă s-a folosit H.265+ de la Hikvision, rata de scădere a ajuns la 83,7%.
Pentru a estima de ce spațiu de stocare este nevoie pentru supraveghere continuă, 24 din 24, putem pleca de la bitrate-uri. Calculul se împarte la 12 ore pe timpul zilei și 12 ore pe timpul nopții. Pentru timpul zilei am considerat că sunt multe obiecte care se mișcă (este mai realistic).
La monitorizarea cafenelei, rata fișierului pentru 24 de ore a scăzut de la H.264 la H.265+ cu 82,5%. Pentru monitorizarea intersecției, rata fișierului pentru 24 de ore a scăzut la 79.4% cu H.265+. H.265+ poate diminua semnificativ dimensiunea fișierului de monitorizare continuă, precum și costurile pentru stocare.
Unde se poate utiliza H.265+?
H.295+ este folosit în scenarii de supraveghere cu următoarele particularități:
- Informațiile din fundal sunt stabile și se modifică rar
- Este nevoie de supraveghere continuă, 24 din 24.
- Obiectele în mișcare, zona principală de focalizare, apar rareori, într-o parte consistentă a materialului video de supraveghere
- Se folosesc camere de supraveghere Ultra HD cum sunt cele 8MP și 12MP.
Care sunt limitările folosirii de H.265+?
Tehnologia H.265 + este nouă (2017), de aceea poate prezenta limitări, mai ales din cauza compatibilității. Iată dezavantajele tehnologiei H.265+:
- Necesită hardware actualizat pentru ca sistemele să suporte H.265+
- Sunt necesare dispozitive de codificare și decodare care suportă tehnologia H.265+
- Sunt posibile costuri de licență la implementare.
- H.265+ implică algoritmi de codare și decodare mai complecși, iar implementarea și mentenanța pot fi mai dificile și mai costisitoare
- Pot să apară întârzieri de procesare, ceea ce poate fi o problemă la vizualizarea în timp real
- Dispozitivele și software-urile mai vechi s-ar putea să nu suporte H.265+
- Setările agresive de comprimare pot genera artefacte sau calitate mai slabă pentru video.
- H.265+ nu este încă răspândit pe scară largă.
