Tìm hiểu về CBR, VBR, H264, H265, Smart Codecs trong hệ thống camera giám sát

Trong hệ thống camera giám sát, nhất là hệ thống camera IP, các cài đặt về chuẩn nén hình ảnh, chế độ điều khiển băng thông mạng,…là cực kỳ quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng hình ảnh camera và thời gian lưu trữ của toàn hệ thống.

Bài viết này trình bày về các khái niệm VBR, CBR, Smart Codec thường thấy trong menu setup của các camera IP hoặc đầu ghi hình.

VBR & CBR

  • VBR: Variable Bitrate = băng thông thay đổi tùy theo mật độ chuyển động trong vùng quan sát của camera theo hướng giữ nguyên chất lượng ảnh.
  • CBR: Constant Bitrate = băng thông luôn được giữ cố định
  • Trong mỗi camera, có thể chọn sử dụng chế độ VBR hoặc CBR. Với VBR, giá trị băng thông đặt là “giới hạn tối đa”, trong khi với CBR, giá trị băng thông đặt không thay đổi trong toàn thời gian.

  • Giá trị đặt của băng thông ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hình ảnh và dung lượng ghi hình. Đặt thấp quá thì hình ảnh bị nhòe, đặt cao quá thì dung lượng ghi hình lớn.
  • Với chế độ CBR, do băng thông luôn cố định nên có thể dễ dàng ước lượng được dung lượng ghi hình. Ví dụ 1 camera, đặt băng thông = 2 Mbps(2 Megabit / giây) (2048 Kbps = 2048 Kilobit / giây) thì dung lượng ghi hình liên tục trong 1 ngày là: 24 (giờ) x 60 (phút) x 60 (giây) x 2 (Mbps) / 8 (1 byte = 8 bit) = 21,600 (Megabyte) ~ 21.6 GB
  • Với chế độ VBR, do băng thông là trị tối đa, chỉ khi nào có nhiều chuyển động, camera mới tăng băng thông lên giá trị tối đa đó nên không thể tính đúng được dung lượng ghi hình. Tuy nhiên, dựa vào ước lượng mật độ chuyển động cũng có thể tính được. Ví dụ, cũng với camera như trên, được lắp đặt tại nơi có mật độ chuyển động là 70% (70% thời gian trong ngày có người, xe cộ,… qua lại) thì dung lượng ghi hình ước tính là: 21.6 x 0.7 = 15.1 GB
  • Các tính toán trên là đúng với mọi loại camera, mọi chuẩn nén (H264, H265,…), mọi độ phân giải, tốc độ khung,…

 

Đặt giá trị băng thông, hoặc băng thông tối đa là bao nhiêu cho phù hợp ?

  • Thông thường khi camera xuất xưởng, nhà sản xuất đã đặt các thông số mặc định để cho chất lượng hình ảnh tốt nhất. Tuy nhiên tùy vào thực tế sử dụng như: khung cảnh vùng quan sát, yêu cầu về số ngày lưu trữ, độ phần giải, tốc độ khung, chuẩn nén, số lượng truy cập, yêu cầu về xem qua mạng (cũng như đáp ứng của đường truyền internet),… mà có thể đặt lại các thông số băng thông cho phù hợp.
  • Dưới đây là bảng khuyến cáo đặt các giá trị băng thông cho các camera độ phân giải từ CIF (320×240) đến FullHD (1920×1080)

So sánh dung lượng ghi hình giữa 2 chế độ VBR và CBR

  • Trên cùng 1 camera, chuẩn nén H264, độ phân giải 2688 x 1520, tốc độ khung 25 fps, băng thông/băng thông tối đa 8192 Kbps, quan sát phòng làm việc, ghi hình trong khoảng thời gian 2 phút

 

H264 vs H265

  • H265 là 1 chuẩn nén mới, theo như giới thiệu của các hãng sản xuất camera, chuẩn nén này có thể giúp giảm dung lượng lưu trữ (thông qua việc giảm băng thông) từ 40%-50%
  • Thử nghiệm thực tế với 1 camera, chuẩn nén H265, độ phân giải 2688 x 1520, tốc độ khung 25 fps, băng thông/băng thông tối đa 8192 Kbps, quan sát phòng làm việc, ghi hình trong khoảng thời gian 2 phút

  • Như vậy có thể thấy rằng nếu đặt chế độ CBR với cùng 1 giá trị băng thông thì chuẩn nén H265 không có ý nghĩa. Dựa theo khuyến cáo của hãng sản xuất (giảm 40-50% băng thông) mà có thể đặt giá trị băng thông thấp hơn với chuẩn nén H265, lúc đó H265 ở chế độ CBR mới có ý nghĩa. Ví dụ với camera 4MP, chuẩn nén H264 đặt băng thông là 8 Mbps thì với chuẩn nén H265, chỉ cần đặt 4 Mbps.
  • Do chuẩn H265 mới bắt đầu được phổ biến nên hiện tại vẫn còn ít các camera, phần mềm ghi hình, đầu ghi hỗ trợ.
  • Nếu dùng camera H265 với phần mềm ghi hình, cần lưu ý rằng phải tốn nhiều CPU hơn để giải mã H265 (=> phải chọn CPU cấu hình cao hơn so với sử dụng camera H264), thông thường từ 10-40%. Thử nghiệm thực tế với phần mềm Video Insight, thấy CPU cao hơn ~ 2 lần, với phần mềm View100 (phiên bản 64 bit, đang phát triển) CPU cao hơn ~ 1.5 lần & hình ảnh trễ hơn đôi chút.

Smart Codecs

  • Hiện nay, các hãng sản xuất camera, ngoài việc giới thiệu các camera sử dụng chuẩn nén H264, H265 còn giới thiệu các chuẩn nén H264+, H265+, H264/H265 Smart Coding (Panasonic), Smart Codec (DAHUA, HIKVISION), Zipstream (Axis), Wisestream (Hanwa Techwin), Smart Stream II (Vivotek),…
  • Những chuẩn nén này là những chuẩn nén được các hãng cải tiến so với so với các chuẩn nén tiêu chuẩn H264, H265, dựa trên một vài nguyên lý như:
    • Áp dụng các mức độ nén khác nhau đối với từng vùng trên ảnh (vùng có chuyển động thì nén ít, vùng k có chuyển động thì nén nhiều)
    • Tăng thời gian (giảm tần xuất) xuất hiện của I-FRAME (frame hoàn chỉnh, chứa đủ thông tin, chỉ khi có chuyển động thì mới đưa vào I-Frame, khi không có chuyển động thì lâu lâu mới xuất hiện I-Frame)
    • Khử nhiễu
  • Với các chuẩn nén được áp dụng Smart Codecs, dung lượng lưu trữ giảm (thông qua việc giảm băng thông) từ 40-70%.
  • Smart Codecs chỉ hoạt động với chế độ VBR (Gần đây Panasonic nói chế độ Smart Coding của họ có thể hoạt động với cả chế độ CBR)
  • Thử nghiệm thực tế với 1 camera, chuẩn nén H265, độ phân giải 2688 x 1520, tốc độ khung 25 fps, VBR, băng thông tối đa 8192 Kbps, quan sát phòng làm việc, ghi hình trong khoảng thời gian 2 phút

 

Kết luận

  • Nên cài đặt chế độ VBR mới Max Bitrate hợp lý để giảm dung lượng lưu trữ cũng như băng thông mạng
  • Sử dụng Smart Codecs nếu có thể.
  • Nếu sử dụng H265 và phần mềm ghi hình, cần lưu ý sự tương thích với phần mềm và tính toán CPU

Để lại nhận xét

Địa chỉ email sẽ được giữ kín. Thông tin bắt buộc được đánh dấu *

*

© 2018: Giải pháp Biển Bạc | Innovation Theme by: D5 Creation | Powered by: WordPress