HDビデオイメージを実現する堅牢なコンパクトドーム型IPカメラ

製品・技術情報

HDビデオイメージを実現する堅牢なコンパクトドーム型IPカメラ

EN 50155鉄道車両およびモバイルアプリケーションに最適な高解像度IPカメラ

2012.09.20

制限された帯域幅で優れた画像品質を提供する高度のCBR（固定ビットレート）

あなたが施設のセキュリティシステムの管理を担当している場合、明確に定義されたイメージを表示する数台のセキュリティカメラがミステリアスな何かに変換されていることにより、あなたは間違いなく"Picasso moments＝ピカソのモーメント"を公平に共有するでしょう。

これらのエピソードの不明確なイメージを描写する原因とは何でしょうか？一部のシステムオペレータは、CBR（固定ビットレート）の設定を限られた帯域幅環境で一貫することで良好な画像ストリームを提供するものだと誤解していますが、現実はもっと複雑です。IPカメラは、ネットワーク上であまりに多くのパケットを送ろうとすると、極端なパケット損失が発生する可能性があります。それは、にわかなアクティビティのときに発生します。
問題はこれです。システムに、この様なあまりにも多くの"ピカソのモーメント"が発生した際に、施設への侵入者を特定する必要があるイメージを関係当局に提供できない日が来るかもしれません。

ここでは、「ビデオ画像を破損する原因は何か」また、「問題を回避するために必要とするソリューションを提供」することについて説明します。

何がパケット損失の原因となるのでしょうか？

あなたのセキュリティシステムが、いくつかのカメラを使用して他のネットワークトラフィックと共有する同じ帯域幅を使っているときに複数のカメラが複雑なイメージを伝送するときにパケット損失が生じます。

通常の防犯カメラのオペレーションは、ネットワークに氾濫する余剰のパケットにより結果的にカメラは複雑な画像を処理するために必要とされる間に激しいアクティビティの爆発を散在させることができます。この動作は、図に特に明白です。それは短い時間間隔の中で50Mbpsの近くあるいはそれ以上でいくつかのピークを示します。

図1：この例では、ミリ秒レベルの時間間隔で瞬間的にビットレートが50 Mbpsを超えています。

分かりやすく説明するために100Mbpsのネットワーク上で同時に10台のカメラをオペレーションしていると仮定します。カメラが50Mbps以上のビデオストリームを送信する必要があるときまた、同時にカメラが同じイベントの異なるアングルを録画している場合にパケット損失が起こる可能性があるので、あなたの100Mbpsのネットワークは、そこでシンプルにいくつかのパケットに対して"no thanks"と答えそして快適な方向に沿って継続します。

CBR vs. VBR

MPEG-4やH.264は、ユーザにCBR（固定ビットレート）およびVBR（可変ビットレート）の選択肢を提供します。使用するエンコーディングを決めるのは、使用しているネットワークのタイプだけでなく、あなたのアプリケーションに依存します。

CBRは、しばしば限られた帯域幅を有するセキュリティシステムで使用されます。この場合、ビットレートは、ネットワークが対応できる値に固定されます。CBRの欠点は、ドロップされたパケットとぼやけた画像がしだいに回復するときに送信されるべきデータ量を伝送することができません。 VBRは、比較的大きな帯域幅にアクセスし、高いモーションシーンを送信するよう頻繁に要求されるセキュリティシステムと共にしばしば使用されます。この場合、平均ビットレートは特定され、また、ビデオシステムは、画像データが送られるビットレートの変化により固定画質を維持するための努力をします。

図2：CBR vs. VBR

CBRの神話

監視カメラのイメージは、ネットワークを通して流されるので最大ビットレート（例えば5Mbps）の設定を必要とするCBR（固定ビットレート）を使用するカメラを設定することは確かに意味があります。

しかしながら、CBRが制限のある帯域幅環境で優れた画像の伝送を常に保証することができると言われる神話は誤りです。CBRによりビデオストリームは、オペレータが設定した最大ビットレートに一致させるためにダウンサイズ化されます。カメラがいつも連続で本質的に同じイメージを送信するような最小のアクティビティである時は、受信側のシーケンスのイメージは高品質になります。しかし、複数の侵入者がシーンに入るような激しい動きのある場合は、イメージの品質は悪くなります。

図3：CBRは、長い時間間隔を通して安定しているように見えますが、その動きは短い間隔を通してはより不安定になりえます

図4：一貫性のないビットストリームは、見分けがつかないほどビデオ画像を下げドロップパケットに至ります

高い最大ビットレートにCBRの設定を修正することもできますが、そうすると利用可能な帯域幅に実質負担をかけることになります。

次のような質問があります：
私たちはすべてのネットワークデバイスとユーザに信頼されるオペレーションを提供するためにネットワークの機能を損なうことなく、また、パケットロスが最小化されると方法でCBR技法を増大化することはできますか？

MoxaのCBR pro™：フロー制御を使って救済

CBRパケット伝送をスムーズにするために、あるタイプのフロー制御が必要であることは明白ですが正確に、そのようにスキームを実現する方法はそれほど明白ではありません。端的に言えば、CBR Pro™のフロー制御アルゴリズムは、バッファにパケットのすべてを詰め込み、その後、一定の時間間隔でそれらを分配し、そして設定された最大ビットレートの量をマッチさせます。

事実、アルゴリズムは、パケット数が非常に大きいときパケット損失が生じます。そして次に画像品質を保存するために送信スキームを修正します。

セキュリティ担当者への利点は、いわゆる "ピカソのモーメント"が最小限に抑えられ送信された画像の大半は将来の参考用として利用できるでしょう。"CBRのみ"と"CBR pro™"伝送のための瞬間のビットレートグラフを比較してみましょう：違いが顕著に見られます。