Технология High Definition Stream Management (HDSM) — идеальная масштабируемость и эффективное управление пропускной способностью

Технология High Definition Stream Management (HDSM) — идеальная масштабируемость и эффективное управление пропускной способностью

Технология High Definition Stream Management (HDSM) — идеальная масштабируемость и эффективное управление пропускной способностью
Задать вопрос
Наши специалисты ответят на любой интересующий Вас вопрос по оборудованию

Технология High Definition Stream Management (HDSM) — идеальная масштабируемость и эффективное управление пропускной способностью

Задачи

Представим, что ваша система видеонаблюдения расширяется за счет установки новых камер и увеличения разрешения. Справится ли ваша система управления видеоданными с новой нагрузкой?

Загрузить PDF

Как часто мы наблюдаем повисший на экране значок песочных часов или другой индикатор ожидания, когда нам нужно получить доступ к видеозаписи или видеопотоку в реальном времени? Приходится сидеть и ждать, пока система начнет работать нормально. И вот, наконец, появилось медленное, прерывистое и нечеткое видео — система, напрягая все ресурсы, пытается выдать требуемое разрешение и частоту кадров. Так обычно ведет себя система управления видеоданными (VMS), когда она не может справиться с нагрузкой, связанной с расширением архитектуры системы видеонаблюдения высокой четкости.

Несмотря на усовершенствованные технологии сжатия, такие как H.264, улучшающие пропускную способность сети по сравнению с предшествующими стандартами, общая эффективность работы системы VMS зависит не только от параметров сжатия. По мере увеличения числа камер высокого разрешения нагрузка на сеть и на другие вычислительные ресурсы автоматически возрастает.

To address the challenge of system scalability and bandwidth management, Avigilon has developed High Definition Stream Management (HDSM)™ technology. HDSM™ is a proprietary stream management technology that drastically reduces server-client bandwidth requirements and makes optimal use of client computing resources, enabling greater scalability and increased camera resolution.

Принцип работы

Если другие системы VMS обеспечивают пропускную способность исходя из параметров сжатия видеоданных, а также параметров многоадресной и многопотоковой передачи, то в программном обеспечении Avigilon Control Center используется технология HDSM, специально разработанная для управления пропускной способностью с целью снижении общей нагрузки на сеть — нагрузка снижается в несколько раз по сравнению с традиционными технологиями.

HDSM technology stores the video information on the server as small packets. Simultaneously, HDSM separates the video into multiple useable segments: lower resolution and smaller size streams for situational awareness, and much larger streams for full image detail. HDSM then intelligently manages these streams based on what the user is viewing.

For example, if multiple cameras are being displayed in Avigilon Control Center software with full field of view, the lower resolution stream is sent from the server to the client. When the user engages a camera and digitally zooms in for greater detail, the higher resolution stream is provided. However, only the portion from that region of interest is sent. This dramatically reduces the amount of information exchanged between the server and client, by only providing the information that the user needs at that time, regardless of resolution.

hdsm2 2

High Definition Stream Management 2.0

Until now, HDSM technology was most effective with the JPEG2000 compression standard. This was primarily due to the dynamic adaptability of the JPEG2000 compression standard with high-resolution imaging. While JPEG2000 provides coding flexibility and high imaging performance, it also produces higher average bitrate streams and less overall compression than H.264, and is not a widely used standard within the video security surveillance industry.

As a result, HDSM 2.0 technology was developed to operate with the H.264 compression standard, simultaneously providing users with high-resolution imaging performance, further bitrate reduction of H.264 and the intelligence and flexibility of HDSM. This technology pairing provides a unique and superior network performance over systems solely utilizing H.264 compression. The next section outlines how this works:

hdsm2 3 v2
hdsm2 3

In figure 1A HDSM technology is illustrated with the white line grid over a 16 MP image. The image is divided into 12 distinct areas. When a user zooms in an area for more detail, only that portion, in this illustration 1/12th of the total resolution, is sent from the server to the client. Not only does this drastically reduce the bandwidth between server and client, it reduces the required decoding resources, which enables improved system performance, responsiveness and overall user experience.

HDSM technology also uses progressively lower resolutions. For example, if you were to display the full field of view of a 16 MP camera on your 1080p (2MP) monitor, you would receive an intermediate resolution since you only need 2 MP of data. And when a camera is being viewed within a multiple camera display (e.g. one of 9 cameras in a 3 x 3 grid), the lowest resolution is used. In the end, HDSM technology provides only the resolution and detail you need when you need it.

Выводы

For system integrators and end users planning for their video surveillance system expansion, Avigilon Control Center software with HDSM technology is a solution that will provide them both increased performance and flexibility. With HDSM 2.0 technology, Avigilon has paired H.264 compression with intelligent bandwidth management technology to create an effective solution in enabling broad system scalability in both camera count and resolution.

High Definition Stream Management – Part 2 - The Technical Details

High Definition Stream Management – Технические сведения

Задачи

Во второй части технической документации мы рассматриваем основы и ключевые концепции этой революционной технологии, а также способы эффективного управления видео высокой четкости, обеспечивающие потрясающую детализацию изображения.

Загрузить PDF

Технические данные

Часть 1 технической статьи «High Definition Stream Management (HDSM)™ — максимальная масштабируемость и управление пропускной способностью» охватывает вопросы сохранения целостности изображения высокого качества с увеличением количества используемых камер и включает информацию о технологии HDSM™ от Avigilon — специализированной технологии управления пропускной способностью. Во второй части статьи («Технические данные») мы рассматриваем основы и ключевые концепции этой революционной технологии, а также способы эффективного управления видео высокой четкости, обеспечивающие потрясающую детализацию изображения.

История HDSM: JPEG2000

Когда возникла эта технология, HDSM была инновационным решением, разработанным для оптимизации использования платформы сжатия JPEG2000. Это было связано прежде всего с динамической адаптивностью, а также с высоким разрешением JPEG2000. И вот почему. JPEG2000 — это покадровая или внутрикадровая технология сжатия, которая применяет алгоритм сжатия для каждого кадра, зафиксированного камерой. Полученное видео представляет собой серию индивидуально сжатых кадров, которые не требуют информации о других кадрах. Таким образом, доступен каждый независимый кадр, что позволяет получить быстрый доступ к записанным видео. Уникальной особенностью стандарта JPEG2000 является так называемый «плиточный интерфейс». Плитки JPEG2000 позволяют разбивать изображение на прямоугольные области различных размеров, которые трансформируются и кодируются отдельно. Разделение изображения на плитки в этом случае является предпочтительным, так как для декодирования только требуемых плиток требуется меньше вычислительной мощности.

Технология HDSM™ использовала детализацию стандарта JPEG2000 таким образом, чтобы видео с различными разрешениями можно было хранить, получать к нему доступ и передавать определенные части и слои изображения.

whitepaper hdsm2 2 h2

Переход на H.264

As the H.264 compression standard became more widely adopted within video surveillance system components, Avigilon developed its next-generation version of HDSM technology, HDSM 2.0, to be compatible with H.264 compression. HDSM™ 2.0 technology embodies features similar to its original version but marries the advantages of the lower bandwidth of compressed H.264 video with the ability to split images into tiles.

Although H.264 compression is a common standard that produces substantially lower average bitrate streams than JPEG2000, the standard presented technical challenges to implementing HDSM technology at the same level of granularity.

whitepaper hdsm2 3 scene

As a temporal compression standard, H.264 inherently attempts to store only incremental changes between frames and whole frames at periodic intervals. The result is a stream of video that is compressed over multiple frames rather than a series of individual frames, as in JPEG2000.

HDSM 2.0 technology creates a similar tiling feature with H.264 compressed images as JPEG2000, a technological breakthrough for Avigilon. The tiling flexibility for image storage, access and transmission, coupled with the bitrate reduction of H.264, provides unique and enhanced network performance over systems solely utilizing H.264 compression. This enhanced performance can be particularly beneficial when scaling to higher resolution cameras (e.g. 5 MP+) and higher overall camera counts.

whitepaper hdsm2 4 monitor

HDSM Technology Versus Transcoding

Транскодирование не является элементом технологии HDSM™, но оно является популярным методом преобразования в сфере видеонаблюдения и за ее пределами. Транскодирование обычно применяется в случаях, когда целевое устройство не поддерживает формат или имеет ограниченные возможности хранения. Транскодирование также может быть использовано для преобразования несовместимых или устаревших данных в современный формат с лучшей поддержкой. Например, в сфере видеонаблюдения транскодирование обычно используется между сервером управления видео и HTML и/или сессией мобильного устройства клиента. Некоторые утверждают, что технология, чаще всего применяемая в сфере видеонаблюдения, — это трансрейтинг, являющийся процессом, аналогичным транскодированию, при котором файлы кодируются с более низкой скоростью потока данных без изменения форматов видео. Это дает возможность установить устройство с меньшим объемом для хранения или связи с более низкой пропускной способностью.

Однако использование технологии транскодирования связано с определенными ограничениями.

  1. Транскодирование — это сервис, который загружает процессор. Это очевидно, когда пользователи попытаются просмотреть видео, прошедшее процесс транскодирования или трансрейтинга, дистанционно или на мобильном устройстве. В результате этого время ожидания из-за буферизации или необходимость приостановки с целью отображения полного разрешения не приводя к положительному восприятию пользователем. Технология HDSM обходит эту трудность.
  2. Sharing central processing unit (CPU) resources with other software services can inevitably lead to performance limitations based on resource availability. Because HDSM technology is at the core of Avigilon Control Center (ACC) software, using ACC software does not monopolize resources.
  3. The use of dedicated hardware required for transcoding dramatically improves performance, but can be difficult and expensive to scale to medium and large camera deployments. For example, each transcoding hardware device may only support one to four streams and only one session request at a time. HDSM technology does not require dedicated hardware for operation which enables cost effective and easier scaling to the larger deployment of higher resolution cameras.

В результате транскодирование является дорогостоящим с точки зрения вычисления и может ограничивать процесс масштабирования, а также производительность системы видеонаблюдения.

whitepaper hdsm2 5 arrow

Какую пользу технология HDSM™ приносит вашей системе

Технология HDSM™ по-настоящему повышает эффективность управления видеопотоками в сети без увеличения сетевой инфраструктуры.

Например, HDSM 2.0 не требует дополнительной вычислительной мощности сетевого оборудования. На самом деле вычислительная мощность, которая требуется для потока камеры H.264 с HDSM 2.0, была сокращена уже в предыдущих версиях. Каким образом это выполнено.

  1. Decoding on the client can be conducted in parallel on multiple CPU cores, enabling lower clock rate, which allows multi-core machines to be used more effectively for the ACC software client.
  2. В большинстве случаев клиенту никогда не потребуется декодирование всего поля обзора при полном разрешении.

Consequently, standard commercial off-the-shelf and existing Avigilon hardware running ACC software that's older than ACC 5.2 can leverage HDSM 2.0 functionality with a software upgrade.

whitepaper hdsm2 6 scene

Задержка видео

HDSM 2.0 technology does not monopolize resources in a way that would increase video latency or negatively decrease image quality, which provides users with the flexibility to safely increase camera resolution and total camera count without jeopardizing video quality.

Выводы

For system integrators and end users planning video surveillance system expansion, the Avigilon Control Center software with HDSM™ technology is a solution that can provide both increased performance and flexibility. With HDSM 2.0, Avigilon has paired H.264 compression with intelligent bandwidth management technology to create an effective solution for enabling broad system scalability in both camera count and resolution. All of this is achieved without adding hardware with increased processing power, and without increasing video latency or decreasing image quality. As a result, users can safely leverage HDSM 2.0 technology with current hardware investments to achieve reduced bandwidth consumption while maintaining maximum image detail.


Документы