Bfsoft.ru

Программы, сервисы, полезные советы о компьютере и интернете
8 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Какой тип битрейта лучше: CBR или VBR

CBR против VBR

От битрейта напрямую зависит не только качество изображения, но и объем архива. Именно здесь в игру и вступают такие режимы как CBR и VBR. Для приведенных ниже экспериментов применялась скоростная поворотная камера так как изменить сцену на ней проще простого.

Для начала CBR

CBR – режим основанный на постоянном, непрерывном битрейте. То есть пропускная способность вообще не меняется. С помощью поворотной камеры было сымитировано движение в кадре, используя кодек сжатия H264 и установив предельный CBR 8Мбит/c.

На данном графике четко видно, что битрейт вообще не меняется во время движения в кадре. Собственно, ничего удивительного, так как активность постоянная. После чего, мы направили камеру на место где движения нет вообще – активность осталась неизменной.

ВЫВОД – независимо от сцены, нагрузка не меняется, то есть нет никакого риска потери качества.

Теперь разберемся с VBR

VBR – режим с переменной скоростью передачи данных. То есть поток меняется в зависимости от сцены. Для проведения тестов устанавливаем кодек сжатия H264, VBR 8 Мбит/c.

На тесте слева мы все еще видим режим CBR, а начиная со средины, включаем VBR и создаем имитацию активного движения в кадре при помощи вращения камеры (горизонтального сканирования).

Как можно заметить, график стал разбитым, а битрейт возрос до 10 Мбит что превышает заданный в настройках лимит на 25%!

Давайте посмотрим на график активности в сценах без движения, максимальная установка VBR 8 Мбит/c. И видим, что битрейт упал до 5 Мбит, движения в кадре нет, снова график ровный, нагрузка на сеть стабильная, но что случится если в кадре вновь возникнет резкое движение – битрейт внезапно возрастает с 5 до 8 Мбит.

ВЫВОД – стабильная нагрузка отмечается только в кадрах без движения, как только активность перед камерой возрастает, растет и нагрузка, причем довольно существенно!

Итоги тестов

CBR показывает стабильный уровень битрейта независимо от сцены, не создает резких перепадов нагрузок. Данный режим позволяет максимально точно предсказать необходимый объем архива что в свою очередь является огромным преимуществом. Из негативных сторон – битрейт занимает намного больше места в архиве.

VBR реагирует исключительно на активность в кадре, позволяет существенно экономить пространство на жестком диске. Но недостатков у него куда больше чем у CBR. Так при росте активности в кадре будет расти и битрей, а с учетом использования нескольких камер пропускная способность системы очень быстро может приблизиться к предельной, следствие – масса артефактов и искажений на итоговой картинке в плоть до полного зависания системы. Даже приблизительный объем при таком режиме рассчитать довольно проблематично.

Проблема в том, что при монтаже систем видеонаблюдения многие рассчитывают с учетом переменного битрейта, то есть VBR (8Мбит/c) и даже не задумываются о том, что при появлении активности в кадре битрейт может приблизится к 10Мбит/c, а это в свою очередь ведет к сильным глюкам и зависанию системы. Вопрос – а зачем тогда вообще нужна такая никчемная система видеонаблюдения? При расчете системы желательно иметь неплохой запас пропускной способности, вплоть до 50%.

Дополнительный поток в IP СВН

Сегодня, все представленные на рынке более-менее современные камеры поддерживают многопоточность. Минимум 2 — максимум 4 камеры. Каким образом это можно использовать?

Первый поток, main stream, применяется для отображения максимального разрешения камеры. А второй, дополнительный (sub stream), имеет куда меньшее разрешение, максимально ограниченное на 720p, но чаще всего даже D1.

На нашем сайте Вы можете ознакомиться с услугами по установке видеонаблюдения, там же Вы сможете для себя подобрать систему видеонаблюдения. Для более подробной информации Вы всегда можете позвонить нашим менеджерам.

Цифровое представление аналогового аудиосигнала. Краткий ликбез

Дорогие читатели, меня зовут Феликс Арутюнян. Я студент, профессиональный скрипач. В этой статье хочу поделиться с Вами отрывком из моей презентации, которую я представил в университете музыки и театра Граца по предмету прикладная акустика.

Рассмотрим теоретические аспекты преобразования аналогового (аудио) сигнала в цифровой.
Статья не будет всеохватывающей, но в тексте будут гиперссылки для дальнейшего изучения темы.

Чем отличается цифровой аудиосигнал от аналогового?

Аналоговый (или континуальный) сигнал описывается непрерывной функцией времени, т.е. имеет непрерывную линию с непрерывным множеством возможных значений (рис. 1).

Цифровой сигнал — это сигнал, который можно представить как последовательность определенных цифровых значений. В любой момент времени он может принимать только одно определенное конечное значение (рис. 2).

Аналоговый сигнал в динамическом диапазоне может принимать любые значения. Аналоговый сигнал преобразуется в цифровой с помощью двух процессов — дискретизация и квантование. Очередь процессов не важна.

Дискретизацией называется процесс регистрации (измерения) значения сигнала через определенные промежутки (обычно равные) времени (рис. 3).

Квантование — это процесс разбиения диапазона амплитуды сигнала на определенное количество уровней и округление значений, измеренных во время дискретизации, до ближайшего уровня (рис. 4).

Читайте так же:
Как распечатать чертёж в Автокаде

Дискретизация разбивает сигнал по временной составляющей (по вертикали, рис. 5, слева).
Квантование приводит сигнал к заданным значениям, то есть округляет сигнал до ближайших к нему уровней (по горизонтали, рис. 5, справа).

Эти два процесса создают как бы координатную систему, которая позволяет описывать аудиосигнал определенным значением в любой момент времени.
Цифровым называется сигнал, к которому применены дискретизация и квантование. Оцифровка происходит в аналого-цифровом преобразователе (АЦП). Чем больше число уровней квантования и чем выше частота дискретизации, тем точнее цифровой сигнал соответствует аналоговому (рис. 6).

Уровни квантования нумеруются и каждому уровню присваивается двоичный код. (рис. 7)

Количество битов, которые присваиваются каждому уровню квантования называют разрядностью или глубиной квантования (eng. bit depth). Чем выше разрядность, тем больше уровней можно представить двоичным кодом (рис. 8).

Данная формула позволяет вычислить количество уровней квантования:

Если N — количество уровней квантования,
n — разрядность, то

Обычно используют разрядности в 8, 12, 16 и 24 бит. Несложно вычислить, что при n=24 количество уровней N = 16,777,216.

При n = 1 аудиосигнал превратится в азбуку Морзе: либо есть «стук», либо нету. Существует также разрядность 32 бит с плавающей запятой. Обычный компактный Аудио-CD имеет разрядность 16 бит. Чем ниже разрядность, тем больше округляются значения и тем больше ошибка квантования.

Ошибкой квантований называют отклонение квантованного сигнала от аналогового, т.е. разница между входным значением и квантованным значением ()

Большие ошибки квантования приводят к сильным искажениям аудиосигнала (шум квантования).

Чем выше разрядность, тем незначительнее ошибки квантования и тем лучше отношение сигнал/шум (Signal-to-noise ratio, SNR), и наоборот: при низкой разрядности вырастает шум (рис. 9).

Разрядность также определяет динамический диапазон сигнала, то есть соотношение максимального и минимального значений. С каждым битом динамический диапазон вырастает примерно на 6dB (Децибел) (6dB это в 2 раза; то есть координатная сетка становиться плотнее, возрастает градация).

Ошибки квантования (округления) из-за недостаточного количество уровней не могут быть исправлены.

50dB SNR
примечание: если аудиофайлы не воспроизводятся онлайн, пожалуйста, скачивайте их.

Теперь о дискретизации.

Как уже говорили ранее, это разбиение сигнала по вертикали и измерение величины значения через определенный промежуток времени. Этот промежуток называется периодом дискретизации или интервалом выборок. Частотой выборок, или частотой дискретизации (всеми известный sample rate) называется величина, обратная периоду дискретизации и измеряется в герцах. Если
T — период дискретизации,
F — частота дискретизации, то

Чтобы аналоговый сигнал можно было преобразовать обратно из цифрового сигнала (точно реконструировать непрерывную и плавную функцию из дискретных, «точечных» значении), нужно следовать теореме Котельникова (теорема Найквиста — Шеннона).

Теорема Котельникова гласит:

Вам знакомо число 44.1kHz? Это один из стандартов частоты дискретизации, и это число выбрали именно потому, что человеческое ухо слышит только сигналы до 20kHz. Число 44.1 более чем в два раза больше чем 20, поэтому все частоты в цифровом сигнале, доступные человеческому уху, могут быть преобразованы в аналоговом виде без искажении.

Но ведь 20*2=40, почему 44.1? Все дело в совместимости с стандартами PAL и NTSC. Но сегодня не будем рассматривать этот момент. Что будет, если не следовать теореме Котельникова?

Когда в аудиосигнале встречается частота, которая выше чем 1/2 частоты дискретизации, тогда возникает алиасинг — эффект, приводящий к наложению, неразличимости различных непрерывных сигналов при их дискретизации.

Как видно из предыдущей картинки, точки дискретизации расположены так далеко друг от друга, что при интерполировании (т.е. преобразовании дискретных точек обратно в аналоговый сигнал) по ошибке восстанавливается совершенно другая частота.

Аудиопример 4: Линейно возрастающая частота от

100 до 8000Hz. Частота дискретизации — 16000Hz. Нет алиасинга.

Аудиопример 5: Тот же файл. Частота дискретизации — 8000Hz. Присутствует алиасинг

Пример:
Имеется аудиоматериал, где пиковая частота — 2500Hz. Значит, частоту дискретизации нужно выбрать как минимум 5000Hz.

Следующая характеристика цифрового аудио это битрейт. Битрейт (bitrate) — это объем данных, передаваемых в единицу времени. Битрейт обычно измеряют в битах в секунду (Bit/s или bps). Битрейт может быть переменным, постоянным или усреднённым.

Следующая формула позволяет вычислить битрейт (действительна только для несжатых потоков данных):

Битрейт = Частота дискретизации * Разрядность * Количество каналов

Например, битрейт Audio-CD можно рассчитать так:
44100 (частота дискретизации) * 16 (разрядность) * 2 (количество каналов, stereo)= 1411200 bps = 1411.2 kbit/s

При постоянном битрейте (constant bitrate, CBR) передача объема потока данных в единицу времени не изменяется на протяжении всей передачи. Главное преимущество — возможность довольно точно предсказать размер конечного файла. Из минусов — не оптимальное соотношение размер/качество, так как «плотность» аудиоматериала в течении музыкального произведения динамично изменяется.

При кодировании переменным битрейтом (VBR), кодек выбирает битрейт исходя из задаваемого желаемого качества. Как видно из названия, битрейт варьируется в течение кодируемого аудиофайла. Данный метод даёт наилучшее соотношение качество/размер выходного файла. Из минусов: точный размер конечного файла очень плохо предсказуем.

Читайте так же:
Elan Touchpad что это за программа

Усреднённый битрейт (ABR) является частным случаем VBR и занимает промежуточное место между постоянным и переменным битрейтом. Конкретный битрейт задаётся пользователем. Программа все же варьирует его в определенном диапазоне, но не выходит за заданную среднюю величину.

При заданном битрейте качество VBR обычно выше чем ABR. Качество ABR в свою очередь выше чем CBR: VBR > ABR > CBR.

ABR подходит для пользователей, которым нужны преимущества кодирования VBR, но с относительно предсказуемым размером файла. Для ABR обычно требуется кодирование в 2 прохода, так как на первом проходе кодек не знает какие части аудиоматериала должны кодироваться с максимальным битрейтом.

Существуют 3 метода хранения цифрового аудиоматериала:

  • Несжатые («сырые») данные
  • Данные, сжатые без потерь
  • Данные, сжатые с потерями
Несжатый (RAW) формат данных

содержит просто последовательность бинарных значений.
Именно в таком формате хранится аудиоматериал в Аудио-CD. Несжатый аудиофайл можно открыть, например, в программе Audacity. Они имеют расширение .raw, .pcm, .sam, или же вообще не имеют расширения. RAW не содержит заголовка файла (метаданных).

Другой формат хранения несжатого аудиопотока это WAV. В отличие от RAW, WAV содержит заголовок файла.

Аудиоформаты с сжатием без потерь

Принцип сжатия схож с архиваторами (Winrar, Winzip и т.д.). Данные могут быть сжаты и снова распакованы любое количество раз без потери информации.

Как доказать, что при сжатии без потерь, информация действительно остаётся не тронутой? Это можно доказать методом деструктивной интерференции. Берем две аудиодорожки. В первой дорожке импортируем оригинальный, несжатый wav файл. Во второй дорожке импортируем тот же аудиофайл, сжатый без потерь. Инвертируем фазу одного из дорожек (зеркальное отображение). При проигрывании одновременно обеих дорожек выходной сигнал будет тишиной.

Это доказывает, что оба файла содержат абсолютно идентичные информации (рис. 11).

Кодеки сжатия без потерь: flac, WavPack, Monkey’s Audio…

При сжатии с потерями

акцент делается не на избежание потерь информации, а на спекуляцию с субъективными восприятиями (Психоакустика). Например, ухо взрослого человек обычно не воспринимает частоты выше 16kHz. Используя этот факт, кодек сжатия с потерями может просто жестко срезать все частоты выше 16kHz, так как «все равно никто не услышит разницу».

Другой пример — эффект маскировки. Слабые амплитуды, которые перекрываются сильными амплитудами, могут быть воспроизведены с меньшим качеством. При громких низких частотах тихие средние частоты не улавливаются ухом. Например, если присутствует звук в 1kHz с уровнем громкости в 80dB, то 2kHz-звук с громкостью 40dB больше не слышим.

Постоянный битрейт (CBR) против переменного битрейта (VBR) что выбрать?

CBR vs VBR

Содержание:

Если вы хотите копировать музыку с компакт-дисков или иных носителей информации, на которых она хранится в не сжатом виде, в форматы с потерей качества, такие как MP3, WMA, AAC и другие вам нужно выбрать с каким битрейтом вы будете это делать, с постоянным (CBR) или переменным (VBR).

Метод кодирования с постоянным битрейтом (CBR)

CBR (Constant Bitrate) – при кодировании в CBR на всём протяжении музыкального файла битрейт будет оставаться неизменным и равным тому, какое значение вы выбрали.
Самыми распространёнными значениями являются следующие: 128, 192, 256, 320 кбит/с.

Преимущество кодирования CBR заключается в том, что файл будет обработан быстрее, что при кодировании, что при раскодировании. К тому же абсолютно любая программа или аппаратное средство, которые способно воспроизводить музыку из форматов MP3, WMA, AAC умеет это делать если она закодирована в CBR, чего нельзя сказать о переменном битрейте. Старое оборудование, или программы, не всегда поддерживают воспроизведение музыки с CBR.

Правда, нужно отметить, что музыка, закодированная в CBR, в итоге занимает больше памяти, чем та же музыка, но закодированная в VBR.

Чаще всего кодирование в CBR используют для тех случаев, когда она будет передаваться по сети, или когда заранее известно, что она будет воспроизводится на старом оборудовании.

Постоянный битрейт важен для музыки, которая будет передаваться по сети тем, что поток данных будет стабильным, и если он входит в рамки пропускной способности сетевого канала, то значит воспроизведение будет плавным, без рывков и прерываний. А вот если вещать музыку сжатую с переменным битрейтом, могут возникнуть трудности, когда кусок песни, который закодирован с максимальным битрейтом не будет проходить в пропускную способность канала, вызывая тем самым затыкания во время воспроизведения.
Вернуться к содержанию

Метод кодирования с переменным битрейтом (VBR)

VBR (Variable Bitrate) – при кодировании в VBR он не является константой, но постоянно меняется по мере воспроизведения.

Этот метод кодирования позволяет увеличить битрейт на сложных музыкальных участках, и уменьшать на простых, тем самым позволяя качеству оставаться примерно на одном уровне, но при этом экономя место в памяти.

Читайте так же:
Как добавить или удалить книгу в iTunes

VBR с успехом применяется и поддерживается большинством форматов и программного обеспечения.

Форматы, которые поддерживают VBR: MP3, WMA, OGG, AAC и другие.

Основным преимуществом переменного битрейта над постоянным заключается в экономии места в памяти для хранения музыки.

При кодировании в VBR используются более сложные и ресурсоёмкие алгоритмы, поэтому воспроизведение требует больших вычислительных мощностей от устройства. По этой причине некоторое старое оборудование может вообще не воспроизводить музыку с VBR.
Вернуться к содержанию

За счёт чего достигается экономия памяти при кодировании в VBR?

Алгоритмы сжатия анализируют не только сам звук, но и его сложность, раскладывая на элементарные составляющие. Таким образом, сложные участки музыки, где одновременно звучат множество инструментов, либо звук инструмента часто меняет свою тональность и громкость, кодируются с максимальным качеством. Но если в музыке появляются простые секунды, или вообще наступает тишина, эти кусочки кодируются с гораздо меньшим битрейтом.

За счёт этого подхода и достигается экономия памяти.

Но нужно всегда помнить о том, что основным недостатком VBR является невозможность воспроизведения музыки на старом оборудовании или на старом программном обеспечении.
Вернуться к содержанию

Какой тип кодирования выбрать: переменный или постоянный?

Если вы абсолютно уверены, что закодированная вами музыка будет воспроизводиться на современном оборудовании, то я рекомендую использовать переменный битрейт.

Если же ваша музыка будет воспроизводится на очень широком спектре оборудования, лучше подстраховаться и кодировать её с постоянным битрейтом.

Все телефоны, плееры и компьютеры, которые выпущены за последние 10 лет должны без проблем поддерживать воспроизведение в VBR, поэтому в подавляющем большинстве случаев я рекомендую использовать именно VBR.

Так музыка будет занимать меньше памяти, но в то же время сохранит высокое качество.

Особенно важно использовать VBR, если музыка будет хранится на портативных устройствах, вроде mp3 плееров или телефонов. Хоть в последнее время в них и встраивают довольно серьёзное количество памяти, её, всё же, желательно использовать экономно.
Вернуться к содержанию

CBR или VBR для IP-видеонаблюдения

Работающие с кодеком h.264 IP-камеры могут иметь несколько режимов кодирования видеоизображения, вследствие чего размеры исходящих потоков могут сильно варьироваться и оказывать серьёзное влияние на работу видеокомплекса в целом. В статье разъясняется смысл работы наиболее распространённых режимов (CBR и VBR в разных модификациях), даются выводы по их применимости и советы проектировщикам.

Позволим себе смелое утверждение: IP-камера, извлечённая из коробки, являет собой полуфабрикат, непригодный для немедленного использования. В том смысле, что после физического подключения камеры почти всегда приходится заходить в ее веб-интерфейс и изменять установленные «по умолчанию» параметры под условия конкретной задачи и требования технического задания (ТЗ).

Проблема может быть в том, что в ТЗ не всегда в явном виде указано, что и как должно быть задано в параметрах камеры. Некоторые функции и параметры IP-камер могут быть не критичны и не иметь большого значения, но некоторые неявно вытекают из общих требований к системе и собственного опыта инсталлятора.

К числу таких неявных параметров относится режим кодирования, влияющий на размер потока. В общем случае IP-камера охранного видеонаблюдения с поддержкой MPEG4/H.264 имеет два режима кодирования: CBR и VBR. О них и поговорим.

Переменный? Постоянный? Или дефолтный?

На первый взгляд всё просто: в камере есть «дефолтные» настройки видеопотоков, отталкиваясь от которых проектировщик рассчитывает проект, инсталлятор этот проект исполняет.

Сложности начинаются сразу же — какого именно размера поток выдаёт камера «из коробки»? Достаточно ли его, чтобы обеспечить приемлемое качество изображения? Что значит «переменный», как он меняется и когда? Вкратце мы уже говорили об этом в статье «Проблематика рынка современных IP-камер». Теперь рассмотрим режимы кодирования внимательнее.

Величина CBR-потока при изменении наблюдаемой обстановки

Кодирование в режиме CBR

CBR (сокращение от «constant bit rate», в переводе — «постоянный поток данных», он же «сибиэр», он же «констант бит рэйт», он же «постоянный битрэйт») – означает, что камера выдаёт видеопоток одной и той же не зависящей от других параметров величины (по факту может колебаться в пределах ±10%). Эта величина определяется в настройках камеры. По умолчанию разные производители для различных линеек камер ограничивают поток для CBR в районе 2-х, 3-х, 4-х Мбит/с.

Очевидно, удобен CBR тем, что под него легко посчитать требуемое дисковое пространство и подобрать коммутаторы. Подвох в том, что 10 к/с со средним размером кадра в 100 КБайт и 25 к/с со средним размером 40 Кбайт в итоге дают один и тот же поток. Какой вариант больше устроит? Меньшая скорость с лучшим качеством или среднее качество «живого видео»? А по какому варианту станет работать камера? Чтобы получить ответы, нужно обратить внимание на связанную с режимом CBR опцию задания пользователем приоритета (Priority). В итоге получим следующие сценарии работы:

  • приоритет скорости (speed или rate)
    В этом случае при усложнении картинки (прошли люди, проехал автомобиль, появились помехи или шумы из-за снижения освещенности) камера будет стараться сохранять заданную скорость и при достижении потоком заданной величины — увеличивать степень сжатия изображения с одновременным ухудшением качества. Ухудшение может оказаться весьма серьёзным, вплоть до грубых артефактов и полной неразборчивости картинки.
  • приоритет качества (quality)
    Теперь при усложнении картинки камера будет стремиться сохранять заданное качество изображения, а количество кадров в секунду при этом может уменьшаться (чтобы не выйти за заданный размер CBR). Визуально напоминает работу аналоговой камеры в режиме накопления кадров. Очевидный минус — риск пропустить что-то важное из-за понизившегося FPS.
  • приоритет одинаков (none)
    Означает, что одинаково важны как скорость, так и качество – и тогда при достижении заданного порога передачи данных ухудшаться будут оба параметра.
Читайте так же:
Как настроить или отключить Яндекс DNS на разных устройствах

Тогда результат трудно предсказуем: потеряем мы в скорости, или в качестве.

Как видно, приходится идти на жертвы. Или не идти? А если поставить большой размер потока? Избыточный, с запасом — к примеру, поставить сразу 10 Мбит/с. Но следствием будет неоправданно большая стоимость сетевого оборудования (линии связи, высокопроизводительные коммутаторы) и высокая стоимость видеосерверов с большими дисковыми хранилищами.

Замечание:

Режим CBR снижает максимальную нагрузку на сеть, но не снижает нагрузку на ЦП видеосервера, т.к. количество требуемых для работы видеоаналитики опорных кадров не изменяется. Настройки опорных кадров и настройки CBR/VBR в камерах не зависят друг от друга. Это важное замечание к расчету видеосервера, которое многие производители серверов не учитывают. В калькуляторе расчета серверов для систем IP-видеонаблюдения на нашем сайте рассмотренная выше особенность учтена.

Кодирование в режиме VBR

Величина VBR-потока при изменении наблюдаемой обстановки

VBR (означает «variable bit rate», в переводе — «переменный поток данных», он же «вибиэр», он же «вариэйбл бит рэйт») – другой подход к формированию выходного потока. Работает так: в меню камеры задаётся конкретное значение качества изображения (степень сжатия), после чего поток генерируется «как есть», размером пропорционально сложности изображения. Хорошая освещённость, малое движение, неподвижная камера – и исходящий поток не превышает мегабит-другой. Если же ситуация начнёт меняться (пошли люди, поехали машины, замигали фонари или даже шум подрос из-за снижения освещённости) – видеопоток увеличится пропорционально, без «резки» скорости или качества. Однако, здесь другие сложности: VBR по определению по размеру вещь переменная и теоретически неограниченная (зависит только от производительности «начинки» камеры). Если камера является управляемой (т.н. PTZ), то при повороте или зуммировании поток возрастает в разы или даже на порядки. Возможные грустные последствия:

  • перегрузка сетевых соединений и/или коммутаторов, что влечёт за собой застывание картинки, пропуски кадров и т.п.;
  • перегрузка видеосерверов (вплоть до зависаний), из-за чего данные могут остаться незаписанными, а видеоаналитика — вообще перестать работать;
  • система всё-таки справляется, но глубина архива уменьшается.

Во избежание значительных перегрузок многие производители наделили VBR настройкой, ограничивающей максимальный размер потока (кратко говоря, «ограничение сверху»). Это даст гарантию, что поток не вырастет выше определённой величины, и именно от этой величины надо будет исходить при расчёте трафика. Рассчитывать же архивы следует исходя из среднего значения потока. Конкретную максимальную и среднюю величину можно определить либо калькуляторами производителей камер, имитирующими наблюдение обстановки, либо опытным путём. Или можно обратиться в компанию Видеомакс, инженерный состав которой располагает обширным опытом работы с IP-наблюдением и охотно поможет с оценкой трафика и расчётом пропускной способности сети, в зависимости от наблюдаемой сцены и задачи.

Развитие технологии VBR. Zipstream, H.264+, Smart stream, Smart Coding и иже с ними

Ряд производителей совершенствует реализацию режима VBR в своих камерах, вырабатывая на его основе собственные «фирменные» технологии снижения трафика. Кратко эти технологии можно охарактеризовать как «очень умный VBR». Суть их всех в том, что автоматика камеры выделяет в пределах одного и того же кадра статичные и динамичные участки, производит их раздельное сжатие, а также «на лету» корректирует параметры потока в целом: меняет частоту опорных кадров, кол-во FPS и т.д. и т.п. У поворотных управляемых камер при этом учитывается наличие/отсутствие движения самой камеры (поворот, зум). Цель: максимально снизить поток без ущерба требуемой задаче, а она в 99% случаев — качественная фиксация и детализация движущихся объектов.

Реальная эффективность таких технологий зависит от интенсивности движения в поле зрения камеры, о чём мы рассказывали в нашем видеоролике:

Так что же выбрать: CBR или VBR?

CBR можно рекомендовать, прежде всего, при необходимости уложиться в твёрдо заданную и при том невысокую пропускную способность линии связи (когда перегружать канал нельзя ни в коем случае). Нередко применяется при работе в общей сети заказчика. Кроме того, CBR подходит для наблюдения мало изменяющихся объектов (например, помещение, одинаково освещённое днём-ночью-летом-зимой с одной и той же обстановкой в поле зрения камеры), особенно, если какое-нибудь конкретное ПО больше «любит» CBR и работает наиболее стабильно при использовании именно этого режима. И такое ПО действительно существует!

Читайте так же:
Как найти и удалить скрытый майнер на компьютере

VBR с ограничением «сверху» (особенно «продвинутые» его варианты типа Zipstream) — естественный выбор для задач наблюдения, не привязанных жёстко к пропускным способностям IP-каналов. Позволяет получить качественное изображение с заданным темпом, вне зависимости от условий эксплуатации.

Это общие рекомендации, а частности мы свели в таблицу сравнения:

CBRVBR
Когда лучше использоватьОграничения пропускной способности линии связи.Универсальный выбор; требуется качество жёстко заданного уровня.
Расчёт сетиИсходя от заданного размера потока.Исходя от заданного ограничения «сверху» (должно поддерживаться камерой!).
Расчёт архиваИсходя от заданного размера потока.Исходя от среднего значения, получаемого опытным путем, либо на калькуляторах производителей для заданной сцены
Условия падения качестваЗадан приоритет скорости; недостаточен установленный размер потокаМалый размер ограничения «сверху»
Условия падения скоростиЗадан приоритет качества; недостаточен установленный размер потокаМалый размер ограничения «сверху»
Риск сокращения глубины архиваОтсутствует.Высок, если среднее значение определено неверно.
Риск перегрузки сетиОтсутствует.Высок, если ограничение «сверху» не задано.

Важно!

Функции ограничения VBR-потока и установки приоритета есть не у всех камер. Об этом следующий раздел. Дополнение: богатая практика инженеров «Видеомакс» показывает, что в большом количестве задач и наблюдаемых сцен переход от использования CBR к VBR увеличивает глубину архива. Казалось бы, как так? Дело в том, что бо́льшие расходы дискового пространства при всплесках потока в VBR более чем компенсируются расходами малыми, когда наблюдаемая обстановка «успокаивается», и VBR-поток зачастую становится чуть ли не меньше самого маленького значения CBR, которое можно выставить в камере.

Где это в камерах?

Непростой и мало кем освещаемый момент: у разных производителей интерфейс и возможности настроек режимов потоков реализованы очень по-разному. Бывает, что общепринятые термины CBR и VBR вообще отсутствуют! В таких случаях следует ориентироваться на слова «constant», «fixed», «maximum», «bit rate», «encoder», «quality» и на окна ввода значений размеров потока. Далее – примеры реализации. Возможно, вы узнаете знакомые вам интерфейсы и поймете, что означают эти все настройки.

Вариант выборочной настройки CBR для разных потоков с IP-камеры

Здесь, если «галочка» у «enable» отсутствует, то камера работает в режиме VBR. Если «галочка» установлена, то камера работает в CBR с указанным размером потока. Функции ограничения потока «сверху» для VBR и функции задания приоритета «скорость или качество» у данной камеры нет.

Выбор режима VBR путем фиксации качества

В этой камере «Fixed quality» означает выбор режима VBR. Функций ограничения потока «сверху» для VBR и задания приоритета для CBR у данной камеры тоже нет.

Полные настройки VBR и CBR

Здесь есть всё: и «Constant. », и «Variable. », и приоритет выбрать можно, и ограничения. Даже пределы качества для CBR можно задавать. Думаем, многие узнали интерфейс настройки одного из лидеров в производстве камер для IP-видеонаблюдения.

Ограничение VBR есть, приоритета в режиме CBR нет

В данном случае, CBR обозначен как «Constant Bitrate Control», VBR — как «Variable Bitrate Control». Ограничить VBR «сверху» можно через параметр «Enable Rate Limit». Выбора приоритета «скорость или качество» нет.

Вариации с режимами VBR и CVBR

У этой камеры выбор режима CBR/VBR находится в строке «Encoder Mode». Виден ограничитель («Maximum Bitrate»), но возможности его изменить нет. Зато есть «комбинированный» CVBR. По сути тот же VBR, но с ограничением не только «сверху» («Maximum Bitrate»), но ещё и «снизу» («Bitrate»). Функции выбора приоритета «скорость или качество» опять нет.

Вердикт: в плане выбора и настраиваемости CBR/VBR «не все йогурты одинаково полезны» 🙂

Внимание

При подключении к IP-видеокамере ПО видеонаблюдения может менять её настройки потоков, в т. ч. и уже заданные пользователем под собственные нужды, что чревато увеличением размера потока или ухудшением качества. Проверяйте результирующий поток и получаемое изображение по факту подключения к ПО видеонаблюдения. Для этого есть различные методы, и один из них — вывести настройки оверлеем на изображении камеры.

Резюме

Мы рассмотрели один из факторов, оказывающий существенное влияние на эффективность и стабильность работы систем IP-видеонаблюдения, и достаточно важный для проектировщиков таких систем. Один из серьёзных этапов проектирования системы IP-видеонаблюдения — расчёт станционного оборудования: видеосервера и рабочего места оператора. Тему влияния различных параметров на расчёт мы изучаем уже довольно давно, и все эти исследования находят отражение в калькуляторе серверов. На сегодняшний день мы утверждаем — наш калькулятор видеосерверов учитывает все возможные особенности, которые накладывают режимы кодирования, выбранное ПО, тип сжатия и т.п. Причём, как в части формирования архива, так и нагрузки на процессор сервера.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию