La importancia de la comprensión

Siendo uno de los primeros fabricantes de soluciones de videovigilancia en incorporar la compresión H.265 a sus productos, Hanwha Techwin se ha marcado como objetivo subir el listón a las tecnologías de videovigilancia de alto rendimiento. La empresa ha sido una de las primeras en adoptar el estándar H.265 al reconocer que añade un importante valor a la gama de cámaras Wisenet de alta definición. En este artículo, José Luis Romero, general manager Spain & Portugal en Hanwha Techwin Europe, explica por qué la compresión H.265 y WiseStream, la tecnología complementaria de compresión exclusiva de la empresa, llaman tanto la atención de integradores de sistemas y ofrece unas pinceladas técnicas sobre lo que ambas son capaces de conseguir.

Es muy probable que dentro de un año, los que trabajamos en soluciones de videovigilancia echemos la vista atrás para preguntarnos cómo hemos podido sobrevivir sin esta tecnología. La compresión H.265 ya está aquí y no podía haber llegado en mejor momento. Se dice que «la necesidad es la madre de la creación» y este ha sido el caso con la compresión H.265 y los beneficios que aporta a los sistemas de videovigilancia con cámaras Full HD y 4K. Lo mismo se puede decir de las tecnologías complementarias de compresión que están emergiendo, como WiseStream, que al controlar de forma dinámica la codificación, la calidad de los balances y la compresión de acuerdo al movimiento en la imagen, trabajando de forma conjunta con la compresión H.265, reducen el uso del ancho de banda en hasta un 75 % en comparación con la actual tecnología H.264.

La última generación de cámaras Full HD y 4K puede resultar una solución costosa cuando el usuario final necesita almacenar vídeos de alta resolución con fines operativos o como prueba pericial. Esto se debe a que las imágenes multipíxel de alta definición pueden ocupar demasiado rápido el espacio de almacenamiento disponible en un NVR o servidor cuando se graban a una resolución e imágenes por segundo completas.

Los usuarios finales no paran de cuestionar el coste total de poseer un sistema de videovigilancia; un coste que puede incrementar considerablemente si la instalación cuenta con un gran número de cámaras de alta definición. Además de la inversión económica necesaria para los NVR y servidores de almacenamiento, los costes recurrentes del consumo energético de los discos duros, las unidades ventilación de apoyo y el mantenimiento continuo pueden ser importantes. Asimismo, a las empresas con políticas respetuosas con el medioambiente les preocupa el impacto medioambiental y la sostenibilidad de los sistemas que consumen grandes cantidades de energía.

Al reducir los requisitos de almacenamiento de vídeo con la ayuda de la compresión H.265 y WiseStream, los usuarios también reducen la inversión de capital y los costes operativos de los dispositivos de grabación y almacenamiento necesarios para sacar el máximo provecho a las excepcionales imágenes que capturan las cámaras de alta definición. Hanwha Techwin no es el único fabricante con cámaras Full HD y 4K con compresión H.265. Sin embargo, vamos un paso por delante en relación a las tecnologías complementarias de compresión, lo que permite conseguir importantes ventajas desde un punto de vista técnico.

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El Grupo de Expertos en Imágenes en Movimiento (MPEG) y el Grupo de Expertos en Codificación de Vídeo (VCEG) definieron el estándar H.265, también conocido como Codificación de Vídeo de Alta Eficiencia (HEVC). Es compatible con resoluciones de hasta 8192 x 4320. Esto es posible gracias a que duplica la tasa de compresión de datos en comparación con la compresión H.264, mientras que sigue ofreciendo la misma calidad de vídeo o consigue mejorar notablemente la calidad de vídeo a la misma velocidad de bits. Esto se traduce, básicamente, en una mayor eficiencia, pues los vídeos se graban, almacenan y transmiten con la misma calidad aunque consumiendo menos ancho de banda o manteniendo su consumo para obtener una calidad aún mayor.

La compresión H.265 es parecida a la H.264 en la medida en que compara distintos fragmentos de un fotograma de vídeo para encontrar áreas redundantes, tanto en un único fotograma como en los subsiguientes. Después se sustituyen estas áreas redundantes con una descripción breve y no con los píxeles originales. Los principales beneficios de la compresión H.265 en comparación con la H.264 son que se amplían las áreas de comparación de patrones y de distinta codificación: de 16 x 16 píxeles hasta 64 x 64. También mejora la segmentación variable-bloque-tamaño, la intra-predicción dentro de una misma imagen y la predicción del vector de movimiento. El uso efectivo de estas mejoras significa que la compresión de vídeo cuenta con una mayor capacidad de procesamiento de la señal y un menor impacto en los cálculos necesarios para la descompresión.

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Puede que la compresión H.265 sea una tecnología emergente para el sector de la videovigilancia, pero en el sector de los medios audiovisuales es un estándar establecido. El sector de la videovigilancia siempre ha sabido aprender de los principales medios audiovisuales para hacer propias las mejores prácticas de estos, tal y como ocurrió cuando se pasó de MPEG a H.264. Así que es totalmente natural que aprovechemos los últimos avances tecnológicos en beneficio de nuestros clientes.

Con el fin de ayudar a los usuarios finales en su transición a las tecnologías H.265, la última generación de cámaras Wisenet emplea un triple códec que permite reproducir simultáneamente en tres formatos: H.265, H.264 y MJPEG. Así, es posible grabar vídeos y visualizar sus contenidos en esos treformatos. También facilita la integración con sistemas de terceros que todavía no son compatibles con la compresión H.265, lo que permite que los usuarios instalen las mejores cámaras del mercado y migren a la compresión H.265 cuando se ofrezca compatibilidad con su VMS.

Tal y como ya he comentado, las tecnologías complementarias de compresión, como la nueva WiseStream de Hanwha Techwin, controlan de forma dinámica la codificación, la calidad de los balances y la compresión de acuerdo al movimiento en la imagen. Tal vez sea interesante identificar y describir algunos de los factores y términos principales implicados.

Un GOV (Grupo de vídeo) está formado por una I-frame con datos de vídeo completos y múltiples P-frames, con datos de vídeo modificados. El GOV dinámico es una tecnología que controla la longitud del GOV. Si el GOV se alarga reduciendo la I-frame, se reduce también el ancho de banda, pero la calidad de vídeo será deficiente si contiene mucho movimiento. La configuración óptima es un GOV largo cuando hay poco movimiento y un GOV corto cuando hay mucho. La tecnología de GOV dinámico calcula los movimientos o complejidad del vídeo para controlar después los intervalos entre I-frames.

• Menos movimiento / mayor complejidad, supone una reducción del consumo de ancho de banda al incrementar el intervalo I-frame.
• Más movimiento / menor complejidad, inserta más I-frames para mantener la integridad de la calidad de vídeo.

Cámaras WisetNet III.

En vídeo, a los usuarios normalmente les interesa visualizar zonas estáticas que contengan poco movimiento y zonas dinámicas con mucho movimiento. La tecnología ROI analiza las zonas estáticas y dinámicas de un vídeo basándose en una analítica avanzada de vídeo. Después aplica distintas tasas de compresión en cada área para reducir la calidad de vídeo y el ancho de banda.

Los códecs H.264 y H.265 predicen y calculan la complejidad de una escena para su compresión, aunque por lo general se suele producir una mayor velocidad de bits cuando el códec realiza los cálculos por sí mismo. La tecnología de control predictivo de la velocidad de bits cuenta con una lógica de cálculo previo que predice la complejidad antes de realizar la compresión H.264 o H.265. Controla la velocidad de bits al predecir la escena (parámetro de cuantificación) y, como resultado, evita que la velocidad de bits incremente de forma innecesaria y optimiza el flujo de datos.

La masiva capacidad de procesamiento de los chipsets DSP integrados en la última generación de cámaras de alta definición, ofrece oportunidades para que los usuarios disfruten de un mayor valor añadido en sus sistemas de videovigilancia. Es una situación en la que todas las partes salen ganando: los fabricantes de cámaras y dispositivos de grabación han comprendido la necesidad de incorporar las técnicas de compresión más recientes a sus productos permitiendo así que los usuarios obtengan el máximo retorno de sus inversiones en soluciones de videovigilancia.