Guia Definitivo do CFTV

GUIA DEFINITIVO DO CFTV

O melhor e mais completo guia consulta e aprendizagem na área de CFTV.

Material ilustrado com explicações fáceis e simples de entender que permitem a qualquer pessoa aprender rapidamente os segredos do CFTV

O uso do CODEC H.265 em CFTV

Comprimir vídeo é essencial e o CODEC H.265 é a solução ideal para compressão de imagens de alta resolução. O mercado de CFTV está migrando para o CODEC H.265 em câmeras IPs, DVRs, NVRs e encoders. 

Entenda nesse artigo o que é H.265 e qual sua importância em CFTV Digital.

Evolução do CODEC H.265

Note no gráfico a evolução do MPEG para o H.264 e finalmente H.265. Há um aumento significante na eficiência do CODEC que comprime muito mais a imagem reduzindo o seu tamanho para transporte e armazenamento. 

Entenda o que é H.265

A palavra CODEC está relacionada à Codificação e Decodificação, na prática isso significa que é um processo que envolve duas partes, onde a primeira irá codificar o vídeo e a segunda irá fazer o oposto e decodificá-lo. Esse conceito já foi explicado no artigo: Compressão de vídeo para CFTV.

Imagine uma situação real onde são instaladas câmeras IPs que enviam imagens para computadores em uma central de monitoramento. O processo de compressão das imagens ocorre nas câmeras IPs ao passo que o inverso, ou seja, a descompressão ocorre nos computadores.

CODEC H.265 em câmera IP para CFTV

Em resumo, H.265 é um algorítimo matemático utilizado para comprimir e descomprimir as imagens e funciona em ambos os lados do sistema, no momento em que escrevo esse artigo ele é considerado a alternativa mais eficiente para o uso em CFTV, especialmente em câmeras IPs modernas.

A eficiência do CODEC H.265

Antigamente só existiam as câmeras de CFTV analógicas e era necessário utilizar um encoder para converter os sinais provenientes da câmera para o formato digital que pode ser transportado pela rede de dados e Internet.

Os primeiros encoders utilizavam um CODEC antigo chamado MJPEG que não era muito eficiente em reduzir o tamanho do vídeo para ser transportado e armazenado, então o mercado de CFTV acompanhou a evolução dos desenvolvimento de novos CODECs como o MPEG-4 que passou a ser utilizado em encoders e na primeira câmera IP criada pela Axis. (Leia mais sobre a primeira câmera IP no artigo: Quem inventou a câmera IP)

As câmeras IPs da Axis passaram a ser cada vez mais eficientes ao utilizarem CODECs como MPEG-4 e posteriormente o H.264 e atualmente já utilizam o H.265. Obviamente essa tecnologia não é exclusiva da AXIS, pois é um padrão mundial utilizado por outros fabricantes de câmeras IPs.

Com a evolução dos CODECs a banda e espaço necessário foram caindo em cerca de 40 a 50% a cada salto na evolução como mostra o gráfico a seguir: 

Evolução dos CODECs para CFTV

Essa redução no uso de banda da rede e armazenamento é uma verdadeira revolução na área de vídeo em toda indústria que pode oferecer produtos mais eficientes com alta qualidade e menor preço ao consumidor final.

Economize usando CODEC H.265

Ao utilizar câmeras IPs, DVR, NVR e encoders com H.265 você consegue uma grande economia no projeto de CFTV pois pode reduzir a estrutura de forma geral. Com a redução de banda cai o preço dos links para transportar as imagens em redes locais e Internet e há também uma economia substancial na aquisição de discos rígidos e sistemas de armazenamento.

MPEG-vs-H264-vs-H265

A evolução do MPEG para o H.265 trouxe uma economia que pode chegar a cerca de 75% a 80% no total em questão de armazenamento mantendo uma excelente qualidade do vídeo. Isso se traduz em um orçamento mais enxuto.

MPEG
H.264
 H.265

Como funciona o CODEC H.265

O nome técnico do H.265 é HEVC (High Efficiency Video Coding) que significa Codificação de Vídeo de Alta Eficiência, portanto você pode encontrar por ai material que se refere a compressão HEVC, então saiba que é o H.265.

Vou falar agora sobre como funciona o H,265 de uma maneira simples sem entrar em muitos detalhes técnico, pois na prática o algoritimo faz muitas análises complexas. Partindo do princípio que você já jabe como trabalham os CODECs, vamos comparar o H.264 com o H.265. (Se você não sabe como funciona os codecs leia o artigo: Entenda o que é codec para CFTV)

Assim como o CODEC H.264, o H.265 trabalha com imagens completas e parciais, isso significa que imagens completas são capturadas e enviadas da câmera para o gravador ou a estação de monitoramento, e a diferença entre as imagens também são enviadas e o processo de "montar o vídeo" feito no lado receptor. Pois bem o H.265 é mais eficiente nessa tarefa. 

Uma das grandes diferenças no entanto é que o H.264 trabalha somente com macro blocos fixos de 16 x 16 pixels, ao passo que o H.265 pode variar e usar macro blocos de 8 x 8 a 64 x 64 pixels para realizar esse trabalho de enviar diferenças das áreas onde houve algum movimento,

H.264 vs H.265

Esse trabalho com macro blocos de diferentes tamanhos faz com que o H.265 seja mais eficiante pois pode utilizar menos informações para compor a imagem, especialmente em regiões que há pixels com a mesma cor. 

De maneira geral, o H.265 consegue manter a mesma qualidade do H.264 utilizando menor bitrate, o que causa uma grande redução no tamanho do vídeo. Para saber mais sobre bitrate leia o artigo: Bitrate para CFTV

Exemplos de câmeras com CODEC H.265

Há diversos fabricantes que adotaram o H.265 em suas linhas de câmera IPs e gravadores. Veja abaixo alguns exemplos de marcas que podem ser econtradas em distribuidores no Brasil.

Câmera Dome Hikvision DS-2CD3145F-IS

Abaixo um exemplo de uma câmera de 4MP da Hikvision que possui o CODEC H.265 para compressão de vídeo, essa câmera pode ser utilizada em projetos onde economia de banda e armazenamento são fundamentais,

DS-2CD3145F-IS com CODEC H.265

Câmera IP bullet Intelbrás VIP-5450-Z

Exemplo de uma câmera bullet de 4MP da Intelbrás que usa o CODEC H.265. Esse modelo é ideal para instalações em lugares onde é necessário discrição e economia de banda e armazenamento para o projeto,

Câmera IP Intelbrás VIP-5450-Z com H.265

Não é possível atualizar para H.265 via firmware

Se o H.265 é mais eficiente que o H.264 uma atualização de firmware para mudar de um CODEC a outro seria interessante, não é? Porém a resposta à pergunta: "Posso atualizar minha câmera H.264 para H.265 através de firmware?" é um sonoro NÃO.  O CODEC H.265 precisa de um novo hardware para trabalhar, então não há como atualizar suas câmeras H.264 antigas.

As desvantagens do CODEC H.265

Estava tudo muito bom para ser verdade, não é mesmo ? Até agora tudo o que leu leva a crer que o CODEC H.265 é a oitava maravilha do mundo e só há vantagens. Pois bem há também desvantagens no uso do H.265.

Você aprendeu que um CODEC trabalha com a compressão da imagem na câmera e a descompressão da mesma no computador, e também aprendeu que o H.265 é mais eficiente, porém isso tem um custo em processamento.

Quanto mais eficiente o algorítimo de compressão maior a necessidade de cálculos e análises e portanto o processador da câmera e do computador é que irão "pagar o pato" para que você possa ter imagens de alta qualidade com uso de banda e armazenamentos reduzidos.

Veja o exemplo de testes realizados pela TechSpot comparando reprodução de vídeo com CODEC H.264 vs H.265, é possível notar um uso bem maior de processador quando é utilizado o H.265.

Teste realizado em um computador Dell XPS 13: Core i5 5200U

Comparação H.264 x H.265

Fonte: https://www.techspot.com/article/1131-hevc-h256-enconding-playback/page2.html

As novas câmeras IPs com H.265 possuem processadores mais modernos e poderosos que foram projetados para suportar esse tipo de situação. porém no lado do computador a situação é mais crítica pois ele tem que lidar com uma grande quantidade de câmeras que enviam vídeo comprimidos. Esse conjunto de câmera aumenta o processamento do computador.

Em resumo, ao usar o CODEC H.265 é necessário investir em computadores mais poderosos para fazer o trabalho de exibição de imagens, isso implica em comprar estações de monitoramento com processadores rápidos e com placas de vídeos modernas que podem renderizar vídeo rapidamente.

Hardware recomendado para uso com H.265

Quanto mais processamento melhor, o ideal é investir em estações de monitoramento com processadores de última geração como o i7 ou i9 da Intel ou os famosos Xeons muito utilizados em estações de alta performance.

Pare renderizar os vídeos na tela recomenda-se o uso de placas gráficas como NVidia Geforce e outras do gênero que são utilizadas por jogadores. 

Servidores para CFTV

O seu projeto de CFTV certamente vai ficar mais caro com a necessidade de estações de monitoramento poderosas, portanto é preciso ter cautela na especificação do projeto para não "dar um tiro no pé" ao economizar recursos como banda e armazenamento mas gastar mais com câmeras e servidores.

Placas de capturas de última geração são ideais para renderizar imagens de múltiplas câmeras IPs em um sistema de monitoramento 

Placa de vídeo para CFTV

Exemplo de um computador que pode ser utilizado para exibir imagens em uma central de monitoramento com câmeras que usam H.265.

  • Processor: Intel Core i7-7700K Quad Core Processor (4.2GHz) 
  •  Motherboard: Z270 chipset
  • Placa de vídeo: NVIDIA's Latest GeForce GTX 1070SLI 8GB GDDR5
  • RAM: 32GB DDR4 2400Mhz |
  • Disco Rígido: 2TB (SATA) 7200rpm 512GB SSD PCIe
  • Consideraçõs finais sobre o uso do H.265

    Tenha em mente que cada projeto de CFTV é diferente e específico para atender as necessidades do cliente. Em alguns casos vale a pena o uso de tecnologia nova como o H.265, mas em outros casos não é interessante.

    Considere o custo/benefício em relação com cautela, pois o valor do projeto pode se elevar muito ao adquirir câmeras e hardware mais caros.

    Tudo depende realmente to escopo do projeto, considere o uso do CODEC H.264+ (H.264 plus ou H.264 Smart Codec) oferecido por alguns fabricantes como uma alternativa com custo reduzido.

    Boa sorte com seus projetos. E por favor compartilhe esse artigo

    Claudemir Martins
     

    Meu nome é Claudemir Martins, nascido em uma pequena cidade no interior de São Paulo. Me profissionalizei em redes de computadores e CFTV, atualmente moro nos Estados Unidos e trabalho para uma das maiores empresas do mundo viajando pela América Latina e Caribe ministrando treinamentos.

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