[Độ trễ hình ảnh trong giám sát video]Các yếu tố ảnh hưởng đến độ trễ – Phần 1

Như đã đề cập trong nội dung trước (xem tại đây) có 3 yếu tố ảnh hưởng tới độ trễ hình ảnh trong giám sát video: Độ trễ do camera tạo ra; Độ trễ do hệ thống mạng; Độ trễ do thiết bị nhận tín hiệu. Mỗi yếu tố có sự ảnh hướng khác nhau và gây ra mức độ trễ khác nhau. Trong bài viết này, LightJSC sẽ giới thiệu yếu tố đầu tiên là độ trễ do camera tạo ra (độ trễ xử lý hình ảnh / mã hóa).

Độ trễ khi chụp khung hình

Hình ảnh được tạo ra từ các điểm ảnh được chụp bởi cảm biến máy ảnh. Tùy thuộc vào tốc độ chụp mà bạn chọn, bạn sẽ có độ trễ chụp khác nhau, ví dụ: Bằng cách đặt tốc độ chụp thành 30 khung hình / giây, nghĩa là cảm biến sẽ chụp một hình ảnh (khung hình) cứ sau 1/30 giây, bạn đang đưa ra độ trễ chụp là 33,3 ms.

Độ trễ trong quá trình xử lý nâng cao hình ảnh

Sau khi chụp ảnh thô, mỗi khung ảnh sẽ trải qua một quá trình xử lý nâng cao. Các bước này, chẳng hạn như khử răng cưa, chia tỷ lệ và xoay hình ảnh, sẽ tăng thêm độ trễ. Bạn càng muốn nâng cấp nhiều hơn, thì  độ trễ trong camera càng cao. Đồng thời, các cải tiến cũng ảnh hưởng đến tổng dữ liệu được tạo ra, dẫn đến ảnh hưởng độ trễ mạng (độ trễ gây ra khi truyền tải dữ liệu trong hệ thống mạng). Dưới đây là một số thông số sẽ ảnh hưởng đến độ trễ: 

1. Xoay hình ảnh

Xoay luồng video sang 90 ° hoặc 270 ° độ sẽ tăng thêm tải cho bộ xử lý mã hóa. Các pixel sẽ phải được sắp xếp lại và đệm trước khi chúng được gửi đến bộ giải mã, gây ra sự chậm trễ.

2. Độ phân giải

Độ phân giải cao hơn có nghĩa là nhiều pixel hơn cần được bộ xử lý (processor) mã hóa; sự gia tăng thời gian xử lý đối với độ phân giải cao hơn so với độ phân giải thấp hơn được cân bằng bởi bộ phận xử lý (processor) mạnh hơn trong các camera có độ phân giải cao và do đó thông thường là không đáng kể. Nhưng độ phân giải cao hơn dẫn đến nhiều dữ liệu hơn trên mỗi khung hình. tức là, nhiều gói tin hơn được truyền đi. Trong một hệ hống mạng có băng thông hạn chế, nó có thể dẫn đến độ trễ trong quá trình truyền tải, do đó sẽ dẫn đến nhu cầu bộ đệm lớn hơn ở phía thiết bị nhận tín hiệu, gây ra độ trễ lâu hơn.

3. Nhiều luồng truyền dữ liệu

Nếu nhiều luồng truyền dữ liệu khác nhau được yêu cầu từ camera (tốc độ khung hình hoặc độ phân giải khác nhau), thì việc xử lý mỗi loại luồng bổ sung đó sẽ  làm tăng thêm độ trễ vì tất cả các luồng phải được mã hóa bởi cùng một bộ xử lý (processor)

Độ trễ khi nén dữ liệu

Sau khi hình ảnh được xử lý xong, nó sẽ được mã hóa để nén lượng dữ liệu cần truyền tải. Nén liên quan đến một hoặc một số thuật toán toán học loại bỏ dữ liệu hình ảnh. Điều này mất thời gian tùy thuộc vào lượng dữ liệu cần xử lý. Độ trễ được giới thiệu trong bước này được gọi là độ trễ cộng thêm.

Có ba yếu tố của nén sẽ ảnh hưởng đến độ trễ:

1. Độ phức tạp của thuật toán nén

Thuật toán nén nâng cao hơn sẽ tạo ra độ trễ cao hơn. H.264 là một phương pháp kết hợp tiên tiến hơn MJPEG, nhưng sự khác biệt về độ trễ trong quá trình mã hóa chỉ là vấn đề vài micro giây. Mặt khác, đối với việc giải mã giữ liệu (decoding) thì sự thay đổi có thể lớn hơn. (Luồng dữ liệu H.264 do các sản phẩm camera Axis tạo ra yêu cầu bộ giải mã phải đệm ít nhất một khung hình, trong khi giải mã MJPEG không yêu cầu bộ đệm.)

2. Hiệu quả của phương pháp nén

Hầu hết các phương thức mã hóa phổ biến được sử dụng trong camera Axis là MJPEG và H.264. Cả MJPEG và H.264 đều gây ra độ trễ trong camera. H.264 là một mã hóa nén, khi được áp dụng, sẽ giảm thiểu lưu lượng của một luồng video, tạo ra một luồn video có lưu lượng thấp hơn so với MJPEG. Có nghĩa là sử dụng H.264 sẽ tạo ra ít gói dữ liệu hơn được gửi qua mạng, được giải nén và hiển thị ở đầu thu. Tất nhiên, điều này sẽ có tác động tích cực đến việc giảm tổng độ trễ.

3. Bitrate

Nén video làm giảm kích thước dữ liệu video. Tuy nhiên, không phải tất cả các khung sẽ có cùng kích thước sau khi nén. Tùy thuộc vào khung cảnh, kích thước  được nén có thể khác nhau. Nói cách khác, dữ liệu nén ban đầu là các luồng với Bitrate  thay đổi (VBR), dẫn đến Bitrate thay đổi được chuyển vào hệ thống mạng. Người dùng cần xem xét các tốc độ của mạng có sẵn như giới hạn băng thông.

Các giới hạn băng thông của hệ thống video trực tuyến thường yêu cầu quy định về Bitrate được truyền. Bằng cách chọn Bitrate  không đổi (CBR), bạn sẽ đảm bảo hệ thống mạng sẽ nhận được một lượng dữ liệu hạn chế để nó không bị quá tải, dẫn đến độ trễ mạng và cần có bộ đệm lớn hơn ở đầu thu trong hệ thống.

Trong các camera Axis, việc chọn H.264 sẽ cung cấp cho bạn sự lựa chọn để chọn CBR hoặc VBR. Từ firmware 5.60, sự lựa chọn là giữa Bitrate tối đa (MBR) và VBR. Tuy nhiên, Axis luôn khuyến nghị sử dụng video nối mạng với VBR nơi chất lượng được điều chỉnh cho phù hợp với nội dung cảnh trong thời gian thực. Không nên luôn sử dụng CBR như một công cụ giảm dung lượng lưu trữ chung hoặc sửa lỗi cho các kết nối mạng yếu, vì máy ảnh cung cấp video CBR có thể buộc phải xóa các chi tiết bắng chứng quan trọng trong các tình huống quan trọng.

>>> Lưu ý: Khi chọn một phương pháp nén, người dùng nên cân nhắc cả ba yếu tố đã đề cập ở trên. 
Một mặt,thuật toán mã hóa nâng cao sẽ mất nhiều thời gian hơn để mã hóa và giải mã, mặt khác nó 
sẽ giảm khối lượng dữ liệu được gửi qua hệ thống mạng, do đó sẽ rút ngắn độ trễ chuyển tiếp và
giảm kích thước của bộ đệm nhận.

Độ trễ bộ nhớ đệm

Vì hình ảnh được xử lý từng khung hình một nên chỉ có thể nén một lượng dữ liệu hạn chế tại một thời điểm, đôi khi cần có bộ nhớ đệm ngắn hạn giữa các giai đoạn xử lý. Những bộ nhớ đệm này cũng góp phần làm tăng độ trễ trong camera.

Độ trễ âm thanh

Trong một số trường hợp, luồng video có kèm theo âm thanh. Bộ mã hóa âm thanh cần đợi một lượng mẫu nhất định trước khi có khối để bắt đầu mã hóa âm thanh, dẫn đến làm tăng thêm độ trễ ở phía camera. Tỷ lệ mẫu và kích thước khối khác nhau trong các thuật toán mã hóa âm thanh khác nhau.

Độ trễ do camere tạo ra là một trong 3 nhân tố ảnh hưởng tới độ trễ hình ảnh chung trong giám sát video. Cùng theo dõi các bài viết tiếp theo từ LightJSC để tìm hiểu các nhân tố tiếp theo ảnh hưởng tới độ trễ. Qúy khách hàng cần tư vấn giải pháp Camera Axis, Phần mềm giám sát VMS Milestone vui lòng liên hệ 0986.760.010 hoặc email info@lightjsc.com

Qúy khách hàng có thể tải trực tiếp bộ tài liệu đầy đủ về độ trễ trong giám sát video tại link: