Что такое h 265 в видеорегистраторе

Опубликовано: 05.07.2024

Видеокодеки H.264, H.265 и H.265+. Плюсы и минусы

Первые версии кодеков видеосжатия H.264 появились еще в 2013 году. Сегодня формат Н.265 уверенно вошел на рынок видеонаблюдения и диктует свои условия. Многие производители выпускают оборудование с поддержкой видеосжатия данного формата.

Формат сжатия H.264, в отличие от предыдущих кодеков MJPEG и MPEG-4 позволяет с высокой эффективностью решить задачу передачи большого количества видеопотоков высокого разрешения.

Использование в системах IP-видеонаблюдения формата H.264 обеспечивает высокое качество изображения при меньшем объеме данных, требует меньшую пропускную способность сети и меньший объем жестких дисков для хранения видеоархива. Однако есть и жирный минус. Использование Н.264 приводит к высоким нагрузкам на вычислительное оборудование.

Для того, чтобы увеличить экономичность использования вычислительных ресурсов, разработчики применяют различные методы. Например, перенос части операций на видеокарту. Благодаря этому видеокарта способна брать на себя выполнение части вычислений по декодированию. Применение этой функции обеспечилоснижение загрузки процессора до двух раз, и возможность использования процессоров меньшей мощности, а значит, и стоимости.

Перенос операций декодирования на видеокарту также позволяет сэкономить не только на серверной, но и на клиентской части системы видеонаблюдения. Для того, чтобы воспользоваться этой функцией, в настройках клиентской части программного обеспечения необходимо указать, где производить обработку – на центральном процессоре или на видеокарте.

Для снижения нагрузки на вычислительное оборудование также применяется технология видеоанализа сжатых видеопотоков от IP-камер без их полного декодирования. Применение этой технологии приводит к увеличению скорости обработки данных, за счет чего загрузка на центральный процессор снижается. Причем снижение может достигать в среднем в 4 раза.

Еще один минус кодека H.264 заключается в том, что большинство мобильных и web-клиентов для систем видеонаблюдения не поддерживают данный формат, и для того, чтобы получить видеоизображение, требуется процедура перекодирования видеопотока в MJPEG. Такая операция очень ресурсоемка и приводит к дополнительным нагрузкам на вычислительные ресурсы.

Обработка формата H.264 возможна при достаточно мощных вычислительных ресурсах мобильного устройства. Если ресурсов не хватает, видеопоток автоматически переключается в формат MJPEG. Да и сам пользователь может самостоятельно выбирать формат видеопотока.

Как видим плюсов и минусов у кодека H.264, применяемого для видеонаблюдения, достаточно много. Однако большая нагрузка на вычислительные ресурсы зачастую сводит все плюсы на нет.

Еще большую нагрузку несет новый формат Н.265. Он использует в своей работе более сильные и совершенные алгоритмы сжатия видео. При одинаковом визуальном качестве новый кодек Н.265 предполагает примерно двукратное уменьшение размера файла по сравнению с его предшественником Н.264. Это серьезно экономит место на дисковом пространстве регистраторов и видеосерверов. А вдвое меньший битрейт уменьшает трафик в сетях передачи видеоданных.

Благодаря более мощным механизмам компрессии, кодек Н.265 отлично справляется с кодированием видео высокого и высочайшего разрешения более 8K UHD (8192×4320). Причем для качественного воспроизведения видеоинформации разрешением 4К кодека необходим поток со скоростью всего 50 МВ/с.

Что немаловажно, Н.265 сжимает видео практически без потерь, качество сжатого видео остается на высоком уровне. Специальные алгоритмы компрессии устраняют присущие Н.264 артефакты, такие как зернистость или размытые края движущихся объектов.

Но самое главное преимущество кодека Н.265 заключается в том, что объем видео, обработанного по новому стандарту, оказался почти на 85% меньше, чем при использовании Н.264. Однако кодеку Н.265 требуется более мощные по производительности элементы и процессоры в оборудовании.

Двигаясь в направлении увеличесния сжатия видеоданных на рынке не так давно появился кодек H.265 + Он позволяет уменьшить битрейт с видеокамер, что в свою очередь снижает стоимость внедрения и использовать меньше дисковых массивов для хранения видеоархива.

H.265+ улучшает степень сжатия за счет трех ключевых технологий: технологии кодирования с предсказанием, технологии подавления фонового шума и технологии долгосрочного управления видеопотоком.

Как известно, камеры видеонаблюдения умеют различать моменты, когда на выделенном участке наблюдения ничего не происходит и в это время снижают качество, чтобы уменьшить нагрузку на сеть и место на жестком диске. Это может делать кодек Н.265, значения при этом все равно держатся около установленного максимума, в то время как Н.265+ может снизить его вдвое. Такая функция называется управление длительным битрейтом.

Н.265+ может также определять на видео движущиеся объекты и отделять их от фона. В то время, как эти объекты передаются в максимально хорошем качестве, на сжатие повторяющегося фона уходит меньше ресурсов. Что также является большим плюсом и снижает нагрузку на вычислительные ресурсы.

В этой статье мы не стремились рассказать подробно о всех современных видеокодеках, используемых в видеонаблюдении. Наша цель заключалась в том, чтобы показать различия форматов сжатия, а также плюсы и минусы каждого из них.

Более года назад мы уже писали в статье H.264+ протокол или как увеличить длительность записи о возможности нового на тот момент протокола H.264+, который позволял экономить 30-50% от H.264, а в статье Детекция движения в системах видеонаблюдения мы рассмотрели алгоритмы сжатия. Но время идет, разрешения растут и настало время описать преимущества новых протоколов. Причина разработки новых протоколов очевидна - в массовое производство поступили камеры 5 Мп и близится время, когда 8 Мп (4К) будут доступны для массового потребления. И если раньше 2 Мп камеры давали битрейт 6-8 Мбит, то при новом разрешении на кодеке H.264 он составлял бы 15-32 Мбит. А это значит 3 камеры при максимальных настройках могут "положить" 100 мегабитную сеть. Конечно, сейчас гигабитные сети доступны, но еще встает вопрос в обработки и сохранения таких потоков. 32 Мбит это 4 мегабайта в секунду 14,4 Гбайт в час или всего 138 часов записи на 2 Тб диске, менее полутора суток для четырех камер. Согласитесь, это неприемлемо практически для любых систем наблюдения.
По традиции мы не будем пересказывать все технические детали новых протоколов, попробуем объяснить просто и наглядно.
Н.264 от Н.265 отличает в первую очередь размер кодируемого блока, для Н.264 это фиксированный размер 16х16 пикселей, а для Н.265 переменный размер в зависимости от содержания сцены до 64х64 пикселя, при этом в одном кадре может быть блоки разных размеров. Это оптимизирует ширину потока на те же 30-50%, что и между Н.264 и Н.264+, т.е. примерно Н.264+ по битрейту был равен Н.265 и разница могла быть в зависимости от наличия мелких деталей на сцене и активности движения. Больше движения - меньше сжимает Н.264+, больше мелких деталей (меньше ровного фона) - меньше сжимает Н.265. В принципе не было большой необходимости переходить на новый Н.265, со сменой регистратора и камер для увеличения длительности записи, достаточно было на относительно новых устройствах обновить прошивки и включить Н.264+ протокол.
Но все кардинально изменилось с разработкой и внедрением компанией XiongMai нового протокола, который называется Н.265++ или Н.265X. Китайский рынок является специфичным, часто основанным на воровстве технологий, поэтому детали новых технологий они стараются не афишировать и нам остается лицезреть эффект и наслаждаться возможностями.

Известный как High Efficiency Video Coding (HVEC) и MPEG-H Part 2, H.265 является стандартом для сжатия видео, разработанный для новейших поколений видео с высоким разрешением. Он является преемником широко используемого кодер-декодера H.264 (также называемого AVC или MPEG-4 Part 10) и предлагает некоторые существенные улучшения по сравнению с нынешней схемой сжатия. H.265 был разработан Совместной Коллективной Группой по Кодированию Видео (JCT-VC), группой экспертов по кодированию видео, которые начали работать над стандартом сжатия еще в 2010 году.

H.265

Кодек H.265 предлагает некоторые существенные улучшения по отношению к кодеку H.264, который был впервые разработан в туманные дни 2003 года. Есть очень много улучшений, которые можно рассмотреть, но здесь рассмотрены основные моменты для потребителей.

Лучшее сжатие

H.265 предлагает значительно улучшенное сжатие по сравнению с H.264. Новый кодек может сделать, почти вдвое, большее сжатие, чем его предшественник. С H.265 видео, с таким же визуальным качеством, занимало бы лишь половину памяти. В качестве альтернативы, видео с одинаковым размером файла и скоростью передачи битов, может быть значительно лучше. Часть этого улучшения связана с увеличением размера макроблока. H.264 позволяет использовать только макроблоки размером 16 x 16 пикселей, которые слишком малы, чтобы быть действительно эффективными в видео с более высоким разрешением. H.265 обеспечивает макроблоки 64 x 64 пикселя (теперь они называются единицами дерева кодирования или CTU), что позволяет повысить эффективность кодирования при всех разрешениях.

Улучшенное предсказание внутрикадрового движения

Сжатие видео зависит от предсказания движения между кадрами. Когда в пикселе нет изменений, видеокодек может сэкономить место, ссылаясь на него, а не воспроизводить его. Таким образом, улучшенное предсказание движения означает улучшенный размер файла и качество сжатия. Наряду с улучшенными стандартами сжатия в H.265 мы также находим значительные улучшения в прогнозировании движения и компенсации.

Улучшенное внутрикадровое прогнозирование

Сжатие видео также выигрывает от анализа «движения» в отдельных кадрах, что позволяет сжимать отдельные кадры видео более эффективно. Это может быть достигнуто путем описания пикселей математической функцией, а не фактическими значениями пикселей. Функция занимает меньше места, чем пиксельные данные, уменьшая размер файла. Однако кодек должен поддерживать достаточно продвинутую математическую функцию, чтобы этот метод был действительно полезным. Функция внутрикадрового предсказания H.265 гораздо более подробна, чем H.264, она допускает 33 направления движения по девяти направлениям H.264.

Параллельная обработка

В H.265 используются плитки и части, которые могут быть декодированы независимо от остальной части кадра. Это означает, что процесс декодирования можно разделить на несколько параллельных потоковых процессов, используя более эффективные возможности декодирования, на современных многоядерных процессорах. С повышением разрешения видео, такая улучшенная эффективность необходима, чтобы декодировать видео с контролируемым темпом на более низком оборудовании.

Более высокий максимальный размер кадра

Мир получает более высокое разрешение, и H.265 это поддерживает. С H.265 видео можно кодировать до 8K UHD или 8192 пикселей × 4320 пикселей. В настоящее время только несколько камер могут выпускать 8K видео, и очень немногие мониторы могут отображать такое разрешение. Но так же, как HD является сегодняшним стандартом, мы можем ожидать, что 4K и, в конечном итоге, 8K поднимется до такого же уровня внимания.

Поддержка оборудования

Кодек H.265 специально поддерживается нынешним поколением процессоров Intel. Линия процессоров Kaby Lake содержит специальные наборы инструкций для кодирования и декодирования видео H.265, как и для будущих поколений. Это дает кодеку большую выгоду от скорости и согласованности по сравнению с другими видео-кодеками высокого разрешения. Учитывая популярность и техническое превосходство кодека H.264, неудивительно, что Intel предпочла бы отказаться от своего оборудования. Конечно, это не ограничивает использование H.265 процессорами Kaby Lake, но это означает, что компьютеры, использующие чипы Kaby Lake, будут более гибко воспроизводить видео H.265. И учитывая, что вычислительные накладные расходы, необходимые для кодирования и декодирования видео высокого разрешения H.265 довольно значительны, это может означать существенное различие между версиями H.265, поддерживаемыми аппаратным и программным обеспечением.

Вывод: где найти H.265?

H.265 по-прежнему менее распространен, чем H.264, но он быстро набирает значимость на рынке. Новая операционная система Apple iPhone и iPad, iOS 11, сохраняет все видеофайлы в H.265. Новое поколение MacBook Pro включает аппаратную поддержку Kaby Lake для декодирования кодека. Формат видео также будет использоваться в веб-браузере Apple tvOS и Safari для потокового видео.

Только в прошлом месяце Microsoft выпустила бесплатное расширение для Windows 10, которое добавляет поддержку декодирования видео H.265. Содержимое 4K Netflix транслируется кодеком H.265 на поддерживаемое оборудование. С другой стороны, YouTube не использует H.265, вместо этого выбирает свою конкурирующую схему сжатия VP9.

Но в ближайшие годы, мы, скорее всего, увидим, что H.265, со своей высокой эффективность, будет доминировать на рынке.

Видеонаблюдение – это одна из наиболее конкурентных сфер на мировом рынке. И это не удивительно, ведь на каждом объекте, вне зависимости от того, это офис, квартира, частный дом, склад, производство и т.д., необходимо обезопасить собственное имущество. Именно эта конкуренция поспособствовала тому, что среди производителей началась гонка по созданию инновационных решений для качественной съемки и стандартной для сжатия готового материала.

Важно было достигнуть того, чтобы было эффективное сжатие видео или фото для экономии места на жестком диске или карте памяти без потери качества. И еще в далеком 2003 году был предоставлен первый стандарт Н.264, который и сегодня используется во многих камерах наблюдения и прочем цифровом оборудовании. Разберемся с вами, что такое H.264, H.264+, H.265, H.265+ и в чем преимущество последних разработок.

Стандарты кодирования H.264 и H.264+

Этот стандарт способен обеспечить запись потока из камеры видеонаблюдения в формате HD со скоростью порядка 7-8 мегабайт за секунду. Буквально через несколько лет на смену Н.264 пришел Н.264+ стандарт, который способен проводить запись и съемку в том же формате, но скорость потока значительно выше – от 12 до 20 мегабайт за секунду.

Именно благодаря созданию этих форматов, удалось достигнуть развития цифровых камер, которые сегодня просто поражают своим уровнем качества. Когда появились камеры видеонаблюдения на 2, 3, 4 мегапикселя и т.д., появилась необходимость увеличить уровень производительности сжатия, чтобы гарантировать передачу сигнала в высоком качестве без увеличения пропускной способности канала. В связи с этим технология была снабжена рядом интеллектуальных алгоритмов, которые дали возможность значительно снизить размер – до 75%.

Новый формат, несмотря на похожее название, только с приставкой «+», получил некоторые изменения, которые еще больше повысили эффективность работу оборудования:

  • появился фоновый инструмент, предназначенный для подавления любых шумов во время работы;
  • технология интеллектуального кодирования работала по модели предсказания фона;
  • появилась система управления битрейтом и регулировки.

Но, несмотря на столь прекрасные возможности, появился новый кодек - H.265 и H.265+.

Стандарты кодирования H.265 и H.265+

Именно с момента появления H.265 и H.265+ начался новый этап развития кодека для сжатия видео, который стал на 50% более эффективным, чем формат Н.264. Новая технология смогла получить название HEVC, что в переводе и демонстрирует все основные возможности – сжатие видео с высокой эффективностью.

Благодаря использованию формата H.265, удалось значительно снизить уровень нагрузки на каналы связи, этим самым дает возможность установить более современную камеру в существующей архитектуре наблюдения. Чтобы добиться идеальных результатов, был разработан обновленный H.265+, который вобрал в себя доработанный алгоритм от инженеров компании Hikvision, что увеличило уровень производительности на 67%. Это передовой видеокодек, а специалисты его считают первооткрывателем эры 4К в камерах видеонаблюдения. Теперь высококачественное видео «весит» столько же, сколько раньше стандартное видео HD. Стандарт H.265+ гарантирует следующие преимущества:

  • фокусируется на движущемся объекте;
  • обрабатывает статичный фон для максимального уменьшения;
  • обработке поддается только то время, когда в кадре наблюдается движение;
  • максимально подавляет цифровой зум.

Как видите, стандарт H.265 и H.265+ - это просто настоящая находка для разработчиков цифровых технологий. Остановимся подробней на возможностях H.265+.

Уникальные возможности стандарта кодирования H.265+

Интеллектуальное кодирование

Во время работы кодек разделяет фон и посетителей. Создается модель из одного или нескольких ранее созданных кадров, что позволяет проводить своего рода «прогнозирование», где блоки обработки предсказываются информацией из ранее переданных блоков и того же кадра. Таким образом, сжатие потока осуществляется благодаря проведению трансляции исключительно динамической части кадра. Учитывая то, что большая часть объектов в системах наблюдения обладает статичным фоном, подобная доработка пошла вперед, сравнивая с H.265 и более ранними моделями.

Подавляется цифровой шум

Интегрированная интеллектуальная система анализа способствует тому, что кодек H.265+ научился различать движущиеся объекты и фоновые изображения таким образом, что каждый из них может быть закодирован под разной стратегией кодирования. Если фон сжимается под высоким уровнем сжатия для подавления шума, то модуль кодируется также визуальный шум в сцене. Это привело к тому, что удается достигать высокого уровня качества, несмотря на небольшой вес видеопотока.

Битрейт под долгосрочным контролем

Производитель не остановился на достигнутом уровне и ввел долгосрочный средний битрейт, чтобы максимально использовать возможность пропускного канала. Он рассчитывает ставку на протяжении определенного времени – обычно это сутки. При средней скорости передачи данных, камера автоматических назначает высокую скорость передачи во время активности посетителей, либо снижает, если начинается время простоя. Это значительно экономит ресурсы и повышает эффективность работы системы.

Немного реальных цифр

Чтобы обычному пользователю было понятно, почему H.265+ находится на пике популярности среди пользователей и других производителей, проведем тестирование форматов на основе камер с разрешением Full HD при записи 25 кадров в секунду. Если сравнить стандарты H.264 и H.265+, то средний битрейт уменьшили на 83%, а разница между стандартами H.265 и H.265+ - 67%.

Что касается размеров файла, то после суточного наблюдения, вес видеозаписи при стандарте сжатия H.264 составлял 22,7 гигабайт, при H.265 – 11,8 гигабайт, а при использовании инновационного H.265+ - всего 3,9 гигабайт, что показывает реальную экономию пространства.

Очевидно, что все стандарты сжатия H.264, H.264+, H.265, H.265+ являются просто незаменимым элементом современной системы видеонаблюдения. Наш интернет-магазин предлагает купить камеры наблюдения и регистраторы, которые поддерживают все стандарты сжатия, и вы сможете подобрать идеальное решение для себя. В каталоге только сертифицированная продукция известных брендов, которая оставит у вас исключительно положительные впечатления. Всегда поможем вам подобрать оптимальное решение, учитывая ваши цели, предпочтения и финансовые возможности. Доставку проводим по всей Украине.

При переходе с аналогового на цифровое видеонаблюдение возникла необходимость в решении вопроса хранения записей. Большой размер необработанных файлов и ограниченный объем накопителей при их высокой стоимости привели к разработке алгоритмов сжатия видео и аудио архива — видеокодеков.

Суть работы механизма заключается в кодировании видео для передачи и хранения с последующим декодированием при воспроизведении. От метода и степени сжатия зависят потери качества. Таким образом снижается нагрузка на каналы связи, уменьшается размер файлов записи, что позволяет содержать большой архив на одном накопителе.

Современные методы компрессии в видеонаблюдении — H265 и H265+.

Разновидности кодеков

Первый эффективный алгоритм сжатия — MJPEG, основанный на покадровой обработке видео по аналогии с фото.

По сравнению с MJPEG, технология позволила сделать файл меньше на 80%. Здесь применяются разнообразные механизмы и приемы, включая оптимизацию картинки, взаимосвязь кадров, фиксацию статичных участков.

Все это есть и у видеокодека H.264+, оптимизированного для видеонаблюдения. Метод разработан компанией Hikvision. Просматриваемая с камеры зона имеет множество статичных участков, которые стали менее детализированными, появилось более точное предсказание движения объектов. Таким образом экономия места на жестком диске увеличилась еще на 30-50%.

Поддержка кодеков H 265 и H 265+ подняла эффективность видеонаблюдения на новый уровень. Предыдущие методы подходили для небольших сетей и устройств с низким разрешением. Поддержка H265 и H265+ позволяет экономить на построении системы, увеличивает дальность передачи за счет снижения требований к пропускной способности.

Достоинства

  • экономия дискового пространства более чем на 80% по сравнению с H.264;
  • возможность увеличения дальности передачи;
  • упрощение построения сети;
  • поддержка высокого разрешения — до 8K;
  • улучшение детализации;
  • взаимодействие с мобильными устройствами и веб-клиентом;
  • поддержка до 60 FPS;
  • возможность передачи видео по сети 3G;

Недостатки

  • увеличение объема вычислительных операций;

В чем отличие алгоритма H 265+ от кодека H 265

IP-камеры c H 265 кодеком устраняют зернистость и размытость движения. Отсутствие артефактов положительно отражается на визуальном восприятии картинки. Этот алгоритм обеспечивает огромную экономию дискового пространства, но нагрузка на процессоры при кодировании и декодировании осложняет применение метода в крупных сетях.

Алгоритм разрабатывался для передачи видео, и широко распространен. Суть метода заключается в отделении движущегося объекта от статичного фона. Ключевые зоны кадра получили повышенную детализацию. Чтобы обеспечить поддержку кодека H 265, производители должны оплачивать лицензию, что приводит к удорожанию продуктов для конечного пользователя.

Разработчики компании Hikvision пошли дальше, и усовершенствовали алгоритм для сетей видеонаблюдения. Так появился новый стандарт H 265+.

Битрейт видео в алгоритме H265, в отличие от H265+, более стабилен, а усовершенствованный кодек сводит этот показатель к минимуму при отсутствии действий в зоне видеонаблюдения.

Читайте также: