Daten mit Format

Bei der heutigen Branchenentwicklung zur HD-Überwachung stellt sich die Frage nach Kompression und Speicherung erneut, da die Bildqualität dadurch entscheidend beeinflusst werden kann. Wenn analoge Kameras mit DVR-Systemen (digitale Videorecorder) verbunden werden, findet die Videokompression an einem zentralen Ort im jeweiligen Aufnahmegerät statt, während die Videokompression der IP-Kameras innerhalb der Kamera stattfindet und dann im komprimierten Format an den NVR (Netzwerkvideorecorder) übertragen wird.

In der Regel bedeutete dies, dass bei der zentralisierten Kompression von DVRs alle Kameras im Überwachungssystem dieselbe Kompressionstechnik verwenden mussten. Demgegenüber ermöglichten IP-Kameras das Design von Hybrid-Systemen, die mehrere Kompressionstechniken im selben System verwenden können. Daher ist es für Endnutzer, Integratoren und Systementwickler äußerst wichtig, eine klare Vorstellung der zur Verfügung stehenden Kompressionstechniken zu haben.

Es gibt derzeit zwei Gruppen bei Videoüberwachung eingesetzter Technologien: Intraframe- (Einzelbild) und Interframe-Kompression (gleichbleibende Bildfolgen). Das Verstehen dieser Unterschiede erlaubt dem Systementwickler, die richtige Kompressionstechnik auszuwählen, um den Projektanforderungen und Leistungserwartungen am ehesten zu entsprechen.

Für die Entwicklung eines erfolgreichen Videoüberwachungssystems ist die Auswahl der richtigen Kamera für jeden Punkt im System entscheidend. Der Faktor, der immer als Erstes bedacht werden muss, ist die Auflösung. Online erhältliche Tools zur Berechnung von Zielpixeln sind äußerst hilfreich bei der Auswahl der angemessenen Kamera. Sobald die Auflösung bestimmt wurde, ist es wichtig, eine Kompressionstechnik auszuwählen, die der Anwendung entspricht. Auflösung, Bildrate, Aktivitätsstufe und Ermittlungskompetenz beeinflussen die Wahl der Kompressionstechnik.

Wenn das Ziel des Endnutzers darin besteht, einen größeren Bereich mit einer hochauflösenden Kamera über acht Megapixel abzudecken, ist eine Einzelbild-Kompressionstechnik, wie JPEG2000, die effektivste Option. Mit zunehmender Auflösung nehmen die Vorteile von JPEG2000 und HDSM (High-Definition Stream Management) zu. Bei niedrigeren Auflösungen oder kleineren Bereichen mäßiger Aktivität mit hohen Bildraten, kann eine Interframe-Kompressionstechnik, wie H.264, dabei helfen, die benötigte Netzwerk-Bandbreite und den erforderlichen Speicherplatz zu verringern.

Die Einzelbild- (oder Intraframe-) Kompressionstechnik komprimiert Video, indem jedem von einer Kamera erfassten Frame ein Kompressionsalgorithmus zugewiesen wird. Das Endergebnis besteht aus einer Serie individuell komprimierter Bilder. Videos, die mit der Intraframe-Kompressionstechnik komprimiert wurden, bieten eine Reihe von Vorteilen, da sie schneller aus einer Kamera heraus komprimiert und übertragen werden können und so Latenzzeiten reduzieren. Da jeder Frame als ein Frame agiert, der unabhängig zugängig ist, kann auf Videoaufzeichnungen schneller zugegriffen werden.

Dieser schnelle Zugriff steigert den Nutzeffekt von Untersuchungen und kann die kriminaltechnische Rentabilität von Videoaufzeichnungen verbessern. In den anspruchsvollsten Hochsicherheitssituationen wird durch die Bereitstellung aller Videoaufzeichnungen sichergestellt, dass die Integrität des Videos als gültiges Beweismaterial nicht angezweifelt werden kann, weil durch den Kompressionsvorgang generierte unvollständige Frames vorhanden sind.

Das beliebteste Intraframe-Kompressionsformat für die HD-Überwachung ist JPEG2000. Wenn es für Multi-Megapixel-Überwachungsvideos eingesetzt wird, kann JPEG2000 das Video effektiv und progressiv komprimieren und über das vorhandene Netzwerk neu übertragen. Avigilon hat dafür HDSM (High-Definition Stream Management) entwickelt, um kostengünstig die besten Bilddetails bereitzustellen.

Die progressive JPEG2000-Kompression wandelt ein Bild in Pakete um, von denen ein Teil des Bildes übertragen und dekomprimiert werden kann, ohne das übrige Bild zu benötigen. HDSM verwendet diese Funktion, um nur die Teile des Videos zu übertragen und zu dekomprimieren, an denen der Nutzer interessiert ist, und das gesamte Bild auf dem Server zu speichern. Wenn eine Übersichtsansicht mit niedriger Auflösung benötigt wird, wird nur die Frontschicht des Würfels gesendet. Für eine detailliertere Übersicht des Bildes werden zusätzliche Schichten des Ausschnitts gesendet.

Wenn ein Nutzer in einen bestimmten Bereich hineinzoomt, um ein Bilddetail vollständig zu erfassen, sendet HDSM mehrere Schichten dieses speziellen Bereichs zur Ansicht. Da HDSM auf das Video dynamisch in Detailschichten zugreifen kann, kann es auch die Größe des zu sendenden Videostreams anpassen, der an die verwendete Bildschirmauflösung gesandt wird. Im Vergleich zu anderen Kompressionstechniken bewirkt dies für Multi-Megapixel-Kameras eine dramatische Reduzierung der Bandbreite zwischen Server und Client.

Die Interframe-Kompressionstechnik verlässt sich auf die Kompression von Daten innerhalb eines einzelnen Frames und auf die Analyse von Änderungen zwischen den Frames. Das Ergebnis ist ein Stream von Video, der die gleichzeitige Kompression mehrerer Frames und nicht die individueller Frames enthält. Durch diese Technik kann eine effiziente Bandbreite erzielt werden, aber es können auch Daten verloren gehen, da nicht der gesamte Frame erhalten bleibt.

Die beliebteste Form der Interframe-Kompression für die HD-Überwachung ist H.264. Mit H.264 komprimiertes Video kann mit der komprimierten Original-Auflösung gestreamt werden, die nach der Kompression nicht progressiv angepasst werden kann. Anstelle der dynamischen Anpassung, komprimiert H.264 mehrere Videostreams innerhalb der Kamera mit unterschiedlichen Auflösungen, sendet die Streams mit niedrigerer Auflösung an den Client für die Live-Überwachung mit niedriger Bandbreite und zeichnet alternative Auflösungen im NVR auf.

Avigilons HDSM-Technik stellt eine einzigartige Methode zur Arbeit mit mehreren Streams von H.264-komprimiertem Video dar. Wenn Multi-Streaming für H.264-Video aktiviert ist, verwaltet HDSM adaptiv einen Stream mit voller Auflösung sowie einen mit niedrigerer Auflösung an den NVR und den Anzeige-Client. Der Stream mit der niedrigeren Auflösung wird für Übersichts-Streams verwendet, bei denen es nicht auf Details ankommt. Dadurch ist die gleichzeitige, rationelle Anzeige großer Mengen komprimierter H.264-Videostreams möglich. Wenn in einen einzelnen Stream hineingezoomt wird, um mehr Details zu erfassen, wird dieser automatisch in voller Auflösung gesendet. Dadurch können Details aus einem Videostream angezeigt, aber die gesamte Bandbreite für Streaming niedrig gehalten werden.