mercoledì, 17 ottobre 2018

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L’importanza della compressione: il nuovo standard H.265

23/01/2017

La Redazione

Tra qualche anno gli operatori del settore della Videosorveglianza si guarderanno indietro e si chiederanno come potessero essere sopravvissuti sino all’avvento dello standard di compressione H.265. Ora è arrivato e non potrebbe essere un momento migliore. Si dice che “la necessità aguzza l’ingegno” ed è questo il caso di H.265 e dei benefici che porta ai sistemi di Videosorveglianza in cui vengono utilizzate telecamere Full HD e 4K. Lo stesso può dirsi delle tecnologie di compressione complementari emergenti che, controllando dinamicamente la codifica e bilanciando qualità e compressione secondo il movimento in un’immagine, sono in grado - quando associate allo standard di compressione H.265 - di ridurre l’utilizzo di banda fino al 75%, rispetto alla tecnologia H.264 corrente.  

Fino ad oggi l’ostacolo dei costi degli apparati e della gestione dell’ultima generazione di telecamere 4K, 4MP e Full HD era importante. Questo perché per poter memorizzare video ad alta risoluzione e alla massima velocità, lo spazio di archiviazione di un NVR o di un server di registrazione viene occupato velocemente. L’H.265 e le tecnologie di compressione complementare minimizzano l’investimento di capitale ed i costi operativi legati ai dispositivi di registrazione e di archiviazione, permettendo di sfruttare appieno le immagini riprese dalle telecamere ad alta definizione. Vediamole nel dettaglio.

H.265: COS’È E COME FUNZIONA

Lo standard H.265, noto anche come High Efficiency Video Coding (HEVC), è stato definito dal Moving Picture Experts Group (MPEG) e dal Video Coding Experts Group (VCEG). Supporta risoluzioni fino a 8192x4320 raddoppiando il rapporto di compressione dei dati rispetto ad H.264 pur offrendo lo stesso livello di qualità video. Ciò significa maggiore efficienza, dato che il video può essere registrato, memorizzato e trasmesso con la stessa qualità, consumando meno banda. Il codec H.265 è simile ad H.264 in quanto mette a confronto diverse parti di un fotogramma video al fine di trovare aree ridondanti, sia all’interno di ogni singolo fotogramma, sia nei fotogrammi successivi. Queste aree ridondanti vengono quindi sostituite con una breve descrizione invece dei pixel originali. I principali vantaggi che H.265 offre rispetto ad H.264 includono l’espansione del modello di confronto, ovvero la differente area di codifica da 16x16 ad un’area fino a 64x64 pixel. E’ inoltre migliorata la segmentazione e la previsione dei blocchi di dimensione variabile all’interno della stessa immagine, così come una maggiore previsione del vettore di movimento. Un uso efficace di questi miglioramenti porta ad una maggiore capacità di elaborazione del segnale per la compressione video, e contemporaneamente ad un minor impatto sulla quantità di calcolo necessaria per la decompressione.

COMPRESSIONE DINAMICA COMPLEMENTARE GOV

Le tecnologie di compressione complementari controllano dinamicamente la codifica, bilanciando qualità e compressione secondo il movimento presente in un’immagine. Di seguito vengono identificati e descritti alcuni dei fattori chiave e la terminologia coinvolti in questi processi. Un GOV (Group of Video) è costituito da un I-frame, che contiene i dati video completamente descritti, e da più P-frames, che contengono solo la parte dell’immagine (video) che varia rispetto al fotogramma precedente. Il Dynamic GOV è una tecnologia che controlla la lunghezza dei GOV. Se il GOV risulta allungato riducendo gli I frames, la larghezza di banda verrà diminuita, ma la qualità delle immagini sarà inferiore se nella scena ripresa è presente molto movimento. L’impostazione ottimale è un GOV lungo in presenza di poco movimento nell’immagine ripresa, e un GOV breve in corrispondenza di un’immagine complessa.   La tecnologia Dynamic GOV svolge due funzioni: calcola i movimenti o la complessità dei video e controlla gli intervalli tra I-frame. In presenza di poco movimento e bassa complessità è opportuno ridurre il consumo di banda aumentando l’intervallo tra gli I-Frame. Al contrario, nel caso di maggiore movimento ed alta complessità, è necessario inserire più fotogrammi per mantenere inalterata la qualità video.

REGION OF INTEREST (ROI)

Nella consultazione delle immagini gli utenti sono normalmente interessati ad esaminare aree statiche contenenti poco movimento e aree dinamiche che contengono molto movimento. La tecnologia ROI (Regione di Interesse) analizza aree statiche e dinamiche presenti all’interno delle immagini sulla base dell’analisi video avanzata. Conseguentemente viene applicato un tasso di compressione diverso su ciascuna area sia per la qualità video sia per la riduzione della larghezza di banda.

TECNOLOGIA PREDITTIVA DI CONTROLLO DEI BITRATE

I codec H.264 e H.265 prevedono e calcolano la complessità di una scena per poter procedere con la compressione, e spesso si verificano bitrate superiori nel caso di calcolo da parte del codec utilizzato. La tecnologia predittiva di controllo dei bitrate ha una logica pre-calcolo che prevede la complessità dell’immagine prima che avvenga la compressione da parte del codec H.264 / H.265. Esso controlla il bitrate predicendo la scena (Quantisation Parameter) e, di conseguenza, impedisce l’aumento del bitrate inutile e ottimizza i dati in streaming.   Hanwha Techwin ha introdotto modelli di telecamere Full HD, 4MP e 4K che, utilizzando la compressione H.265 e la tecnologia di compressione complementare WiseStream, riducono al minimo l’investimento di capitale ed i costi operativi legati ai dispositivi di registrazione e di archiviazione, sfruttando appieno le immagini riprese dalle telecamere ad alta definizione.

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