Pengantar:

Tanpa bentuk kompresi apa pun dalam streaming video, jaringan tidak dapat mengirimkan data mentah. Selain itu, karena ukuran file yang besar, menyimpan data pada kapasitas disk drive yang terbatas tidak dimungkinkan. Karena itulah kita perlu menggunakan kompresi, terutama pada sistem pengawasan video. Kompresi video menghilangkan data video yang berlebihan, sehingga file video dapat dikirim atau disimpan secara efektif. Konten video dikodekan dan didekodekan dengan menggunakan metode codec video, di dalam format wadah, sehingga kualitas video tidak menurun pada saat mentransfer melalui jaringan. Kami mempelajari konsep dan beberapa jenis codec video dan wadah video bersama dengan perbedaannya.

Apa itu codec video?

Codec adalah perangkat lunak yang digunakan untuk memampatkan atau mendekompresi file media digital untuk transmisi melalui jaringan data. Faktanya, sepasang algoritme encoding dan decoding yang bekerja bersama disebut codec video, sehingga encoder menggunakan algoritme ini untuk mengompresi ukuran file video secara efektif, dan kemudian mendekompresinya saat diperlukan. Beberapa codec menyertakan kedua komponen ini dan yang lainnya menyertakan salah satunya. Selain itu, codec dibagi menjadi dua kategori: codec lossless dan lossy. Dalam codec lossless, semua informasi disimpan dalam aliran asli, sehingga kualitas video tetap terjaga. Di sisi lain, dalam codec lossy karena menggunakan bandwidth data yang lebih rendah dan kehilangan beberapa data asli untuk mencapai kompresi terbaik, kualitasnya akan berkurang.

Ada standar codec berbeda yang menggunakan teknologi berbeda untuk menyandikan dan mendekode file video yang terkait dengan aplikasi yang dimaksudkan. Karena konten video yang dikompresi menggunakan satu standar tidak dapat didekompresi dengan standar lainnya, implementasi codec video yang berbeda biasanya tidak kompatibel satu sama lain. Karena, satu algoritme tidak dapat mendekode keluaran dari algoritme lain dengan benar.

Namun, menerapkan banyak algoritme berbeda dalam perangkat lunak atau perangkat keras yang sama dimungkinkan, sehingga berbagai format dapat dikompresi. Memanfaatkan metode kompresi data yang berbeda menghasilkan bitrate, kualitas, dan latensi varian. Waktu yang diperlukan untuk mengompres, mengirim, mendekompresi, dan menampilkan file, yang disebut latensi.

Bagaimana kompresi video dapat membantu pengawasan video?

Metode kompresi video menggunakan codec untuk mengurangi atau menghilangkan file atau frame yang tidak perlu dari file video, tanpa degradasi yang signifikan pada video akhir. Ini membuat file video lebih kecil, sehingga lebih banyak video dapat disimpan di hard drive NVR atau file dapat disimpan untuk jangka waktu yang lebih lama.

Karena file video resolusi tinggi berkapasitas besar, kompresi video menjadi alat yang berharga jika sistem pengawasan memiliki penyimpanan dan batasan bandwidth. Perlu disebutkan bahwa untuk mencapai kualitas gambar yang diinginkan terlepas dari kompresi, keseimbangan terbaik kualitas gambar dan metode kompresi harus ditemukan.

Dalam video IP, pengkodean akan dilakukan oleh encoder kamera IP dan decoding biasanya dilakukan pada komputer atau perangkat yang menampilkan video langsung.

Video kompresi menyebabkan transfer file melalui jaringan tanpa penundaan yang signifikan, menghasilkan transfer data kecepatan tinggi, yang sangat penting dalam tampilan seluler dengan ponsel pintar dalam pengawasan video.

Berbagai jenis codec video:

Mirip dengan kamera gambar digital, kamera jaringan menangkap gambar individu dan mengompresnya ke dalam format. Kamera menangkap dan memadatkan gambar individual per detik (fps), lalu membuatnya menjadi aliran gambar yang berkelanjutan melalui jaringan ke stasiun tampilan. Pada kecepatan bingkai sekitar 16 fps ke atas, pemirsa akan melihat video gerakan penuh. Karena setiap gambar individu adalah gambar terkompresi lengkap, kualitasnya akan sama, ditentukan oleh tingkat kompresi yang ditentukan untuk kamera jaringan. Jadi, kompresi video dilakukan secara otomatis oleh kamera pengintai dan memilih tingkat kompresi merupakan masalah penting untuk mencapai kualitas video terbaik. Di sini, kami mempelajari beberapa metode kompresi video.

MJPEG:

Motion JPEG (MJPEG) adalah codec video di mana setiap bidang video (bingkai) dikompresi secara terpisah menjadi gambar JPEG. Karena JPEG adalah metode kompresi untuk mengompresi gambar, MJPEG adalah algoritme untuk mengompresi beberapa frame video dan mengirimkannya sebagai gambar JPEG individual. Kualitas video yang dihasilkan tidak bergantung pada gerakan dalam gambar, sehingga kualitas tidak menurun saat video mengandung banyak gerakan.

Karena menawarkan latensi minimum dalam pemrosesan gambar dan menjaga kualitas gambar selama transmisi melalui ketersediaan bandwidth rendah, MJPEG masih merupakan format kompresi yang dapat digunakan meskipun merupakan codec lossy lama.

MPEG:

MPEG, singkatan dari Moving Picture Experts Group, adalah salah satu keluarga terbesar dalam codec video dan format video yang paling umum. Algoritmanya memampatkan data menjadi bit-bit kecil yang dapat dengan mudah dikirim dan kemudian didekompresi. Karena beberapa data akan dihapus dalam MPEG, metode ini merupakan kompresi lossy, tetapi cacat ini umumnya tidak terlihat oleh mata manusia. Jenis MPEG yang paling umum termasuk MPEG1 (digunakan dalam produksi VCD dan pengunduhan beberapa klip video), MPEG2 (digunakan dalam produksi DVD dan juga dalam beberapa HDTV dan pengeditan video permintaan tinggi), dan MPEG4. MPEG4 mentransmisikan video dan gambar melalui bandwidth yang sempit, yang berarti mengurangi bandwidth jaringan yang digunakan oleh sistem pengawasan. Selain itu, MPEG4 mengurangi jumlah penyimpanan yang dibutuhkan dan meningkatkan jumlah waktu penyimpanan video, yang membuatnya bermanfaat untuk pengawasan video. Di sisi lain, MPEG4 dapat mengidentifikasi dan menangani objek audio dan video terpisah dalam bingkai, yang memungkinkan setiap elemen dikompresi dengan lebih efisien. Oleh karena itu, dapat mencampur video dengan teks, grafik, dan lapisan animasi 2-D dan 3-D.

Penting juga untuk diperhatikan bahwa, karena memanfaatkan kompresi sekuens video yang hanya mengangkut perubahan dalam sekuens, MPEG menggunakan lebih sedikit bandwidth dan penyimpanan jaringan daripada MJPEG. Namun kualitas sering menurun dimana terdapat banyak gerakan yang tersedia dalam video, hal ini merupakan kelemahan dari MPEG.

DivX:

DivX sebagai codec berbasis MPEG4 populer yang dikembangkan oleh DivX, Inc, memungkinkan pengguna untuk memutar dan membuat video berkualitas tinggi dengan cara yang cepat dan kualitas terbaik. DivX dapat memampatkan film DVD agar sesuai dengan CD, dan DivX HD dapat mengurangi film HD agar sesuai dengan DVD.

XviD:

Ini adalah versi open source DivX, sehingga video yang dikodekan oleh XviD dapat didekodekan oleh semua dekoder yang kompatibel dengan MPEG4. Codec XviD dapat memampatkan film kualitas DVD berdurasi penuh agar muat pada satu CD, sementara kualitas gambar asli tetap dipertahankan. Ini digunakan untuk mengompresi data video untuk memfasilitasi transfer data video dan peningkatan penyimpanan pada hard disk.

H.264:

H.264 adalah metode kompresi terbaru dan paling efisien terutama dalam pengawasan video. Teknologi ini mengevaluasi sekelompok kecil bingkai bersama-sama sebagai rangkaian untuk menghilangkan konten duplikat di setiap bingkai tanpa diubah. Penggunaan bandwidth yang rendah, persyaratan penyimpanan yang berkurang, resolusi yang lebih tinggi, dan kualitas gambar yang lebih baik mendorong aplikasi pengawasan keamanan untuk menggunakan codec H.264.

Mengapa kompresi video H.264 direkomendasikan dalam pengawasan video?

Untuk mendeteksi keunggulan dari satu format kompresi ke format lainnya, beberapa faktor harus dipertimbangkan seperti konsumsi bandwidth, persyaratan penyimpanan, latensi, dan kualitas gambar.

Standar kompresi video yang populer adalah MJPEG, MPEG4, dan H.264, sementara beberapa fitur H.264 membuatnya lebih populer di sistem keamanan video.

Standar kompresi video H.264 menyediakan kompresi kira-kira dua kali lipat dari standar MPEG4 sebelumnya untuk kualitas video yang sama.

Bitrate adalah jumlah total bit yang ditransfer antara dua perangkat. Bitrate kamera IP secara langsung memengaruhi jumlah maksimum data yang dapat ditransfer melalui jaringan pada waktu tertentu (bandwidth). Jika sistem pengawasan menggunakan lebih banyak bandwidth daripada yang tersedia, umpan video akan hilang. Jadi, dengan mengurangi bitrate, lebih banyak data dapat ditransmisikan dan laju transmisi akan ditingkatkan. H.264 memberikan bitrate rendah untuk pengurangan penggunaan bandwidth, 80% lebih rendah dari video MJPEG dan 30-50% lebih rendah dari MPEG4. Bitrate yang lebih rendah diinginkan untuk aplikasi keamanan yang membutuhkan frame rate cepat seperti kasino, pemantauan lalu lintas, penghitungan objek (seperti kendaraan, orang), dll.

Di sisi lain, dalam sistem pengawasan video, jumlah maksimum kapasitas penyimpanan menunjukkan berapa hari yang direkam dapat dipertahankan, sehingga jumlah penyimpanan yang diperlukan untuk perekaman harus dipertimbangkan. Bitrate rendah mengurangi ukuran file yang disimpan, sehingga menggunakan H.264 akan memberikan penghematan total 30-80% pada ruang penyimpanan dibandingkan dengan format kompresi konvensional. Oleh karena itu, masa pelestarian arsip rekaman akan ditingkatkan.

Latensi rendah adalah persyaratan untuk pengawasan video, karena gambar harus muncul secara waktu nyata dalam pemantauan pengawasan. H.264 menyediakan latensi rendah, jadi metode kompresi ini diperlukan dalam pengawasan video. Selain itu, kualitas gambar merupakan faktor penting untuk sistem pengawasan video bersama dengan penghematan bandwidth dan ruang penyimpanan, sehingga metode kompresi yang efisien harus memberikan resolusi video yang tinggi. Pengkodean video definisi tinggi oleh H.264 memungkinkan kamera IP untuk menangkap detail dan memberikan gambar berkualitas tinggi yang menjadikannya codec video yang ideal untuk pengawasan video penting misi.

H.264 menyediakan teknik untuk membuat pembuat enkode video yang lebih baik, menghasilkan aliran video berkualitas lebih tinggi, laju bingkai lebih tinggi, dan resolusi lebih tinggi pada laju bit lebih rendah dibandingkan dengan codec video lainnya.

Secara teknis, H.264 memperkenalkan skema prediksi intra baru dan canggih yang merupakan bagian penting dari efisiensinya dalam pengawasan video. Prediksi intra baru digunakan untuk menyandikan I-frame (gambar pertama dalam urutan video selalu merupakan I-frame) yang sangat mengurangi ukuran bit dari I-frame dan mempertahankan kualitas tinggi melalui prediksi berurutan dari blok piksel yang lebih kecil di dalamnya setiap blok makro dalam sebuah bingkai.

Mengurangi data saat ada banyak gerakan dalam video merupakan faktor penting lainnya dalam metode kompresi video. Ini membutuhkan teknik seperti kompensasi gerak berbasis blok, yang membagi bingkai menjadi serangkaian atau blok makro. Teknik ini telah ditingkatkan dalam encoder H.264, memastikan efisiensinya dalam adegan pengawasan yang padat di mana kualitas tinggi dibutuhkan. Juga filter tertentu yang digunakan di H.264, memperhalus tepi blok menggunakan kekuatan adaptif untuk menghasilkan video dekompresi yang hampir hebat.

Perbedaan antara H.264 dan H.265:

H.265 atau HEVC (High Efficiency Video Coding) sebagai generasi penerus H.264, merupakan standar kompresi video yang memberikan kualitas video yang identik dengan H.264 hanya dengan setengah bitrate, artinya penggunaan bandwidth dibagi menjadi dua. Permintaan akan kompresi yang lebih baik, kualitas gambar yang lebih tinggi, dan penghematan bandwidth menyebabkan transisi H.264 ke kompresi H.265.

Apa itu format wadah video (file)?

Format wadah adalah jenis format file yang berisi berbagai jenis data yang dikompresi oleh codec berbeda. Format wadah video berisi berbagai komponen video seperti aliran gambar, suara, dan lain-lain.

Ada berbagai jenis format file video yang dijelaskan secara singkat di bagian ini.

Format AVI (.avi):

AVI yang merupakan singkatan dari Audio Video Interleaved, sebagai format wadah multimedia menyimpan data yang dapat dikodekan dalam sejumlah codec yang berbeda dan dapat berisi data audio dan video. Kemungkinan memilih codec untuk wadah AVI, bisa mendapatkan kompresi kecepatan tinggi sebagai keuntungan dari format AVI. Namun, sebagai kerugian, jika file AVI dikompres di bawah batas tertentu, kualitas video akan hilang.

Format MP4 (.mp4):

Wadah MP4 menggunakan MPEG4 atau H.264 untuk encoding video, serta AAC untuk kompresi audio. Ini didukung secara luas di sebagian besar perangkat konsumen, dan wadah paling umum yang digunakan untuk streaming audio dan visual online.

Format MKV (.mkv):

MKV adalah wadah yang mendukung format audio atau video apa pun, jadi ini adalah salah satu wadah terbaik untuk menyimpan file audio dan video. Juga mendukung properti pemulihan kesalahan, yang berarti bahwa memutar ulang file yang rusak dapat dilakukan. Karenanya, MKV adalah wadah yang mudah beradaptasi dan efisien yang dengan cepat menjadi salah satu wadah terbaik yang tersedia saat ini.

Format WMV (.wmv):

WMV adalah singkatan dari Windows Media Video dan file-file ini sering kali berisi Windows Media Video dan Windows Media Audio. WMV berisi file yang mendukung manajemen hak digital, mencegah pengguna menyalin informasi. Keuntungan dari format ini adalah dapat memampatkan file video besar dengan mempertahankan kualitas yang sangat tinggi.

Format video flash (.flv, .swf):

FLV adalah format file yang digunakan oleh Adobe Flash Player untuk menyimpan dan mengirimkan aliran audio dan video yang disinkronkan melalui Internet. Keunggulan format ini adalah ukurannya yang kecil, sehingga mudah dilihat atau diunduh. Ada dua format file video berbeda yang dikenal sebagai Flash Video: FLV dan F4V. Format file FLV terbaru dapat mendukung pengkodean video H.264 dan pengkodean audio AAC.

Format ASF (.asf):

Advanced System Format (ASF) sebelumnya dikenal sebagai format streaming lanjutan atau format streaming aktif yang dirancang terutama untuk menyimpan dan memutar aliran media digital dan mengirimkannya melalui jaringan, sehingga mendukung transfer data melalui berbagai jaringan dan protokol. File ASF mendukung pemutaran dari tayangan media digital, server HTTP, dan perangkat penyimpanan. Ini tidak tergantung pada O.S.

Salah satu keuntungan dari format ASF adalah bahwa pemutaran video dapat dilakukan sebelum streaming sampai akhir, memungkinkan pengguna untuk memutar dan melihat file ketika sejumlah byte telah diunduh dan file terus diunduh saat menonton, yang mana membuatnya ideal untuk penggunaan internet. (Misalnya seperti YouTube)

Meskipun ASF tidak menentukan bagaimana video atau audio harus dienkode dengan codec, ASF menentukan struktur aliran video dan audio. Wadah ASF sering kali berisi file Windows Media Audio (WMA) dan Windows Media Video (WMV) yang dapat dikompresi dengan menggunakan berbagai codec video. Namun, kompresi terbaik dicapai OLEH codec Microsoft Windows Media Audio. Juga file ASF dapat berisi jenis data apa pun seperti aliran teks, perintah skrip, halaman web, album judul (untuk trek suara) selain jenis aliran video dan audio.

Kerugian format ASF adalah karena dirancang terutama untuk kemampuan streaming, resolusi maksimumnya kecil pada 352×288.

Format ini telah diganti dengan file WMA dan WMV.

Perbedaan antara codec video dan format wadah video:

Codec dan container tidak setara. Format file video menentukan bagaimana data disimpan bersama dengan data audio dan video. Itu tidak menentukan metode kompresi data, sementara codec melakukan pengkodean dan decoding aliran video dan audio dalam file video. Dengan kata lain, data yang telah dikompresi dengan menggunakan codec tertentu berada di dalam container. Format wadah yang baik dapat menangani file yang dikompresi oleh berbagai codec berbeda. Terkadang wadah dan codec memiliki nama yang sama, misalnya, format file seperti Windows Media Audio (WMA) berisi data yang dikompresi dengan menggunakan codec Windows Media Audio. Namun, format file seperti Audio Video Interleaved (AVI) dapat berisi data yang dikompresi oleh salah satu dari sejumlah codec yang berbeda, termasuk codec MPEG-2, DivX, atau XviD.

Kesimpulan:

Sistem pengawasan harus dirancang berdasarkan kapasitas penyimpanan yang tersedia atau tunjangan bandwidth. Mengurangi kebutuhan penyimpanan dan mampu menurunkan bitrate sambil mempertahankan resolusi tinggi adalah masalah penting untuk sistem ini. Metode kompresi video memungkinkan pengkodean aliran video untuk dikirim melalui jaringan dan mendekode aliran untuk dilihat tanpa penurunan kualitas yang signifikan. Kompresi video dilakukan dengan membuang bagian gambar yang tidak perlu dan mengurangi resolusi warna.

Di antara codec video yang berbeda, Motion JPEG memberikan kecepatan dan kualitas kompresi yang baik, tetapi H.264 menghadirkan langkah maju yang berharga dalam teknologi kompresi video karena kemampuan prediksi yang lebih akurat. H.264 sekarang menjadi metode kompresi yang paling luas di kamera jaringan karena peningkatan signifikan dalam efisiensi pengkodean, latensi, kompleksitas, dan ketahanan. Ini memberikan pengurangan kecepatan bit rata-rata 50% dibandingkan dengan standar codec video lama, yang berarti bahwa kualitas yang lebih tinggi dicapai pada bitrate yang dipertahankan atau sebaliknya, kualitas video yang sama dengan bitrate yang lebih rendah.

Di sisi lain, kebutuhan pasar akan kualitas gambar yang lebih baik, frekuensi gambar yang lebih tinggi, dan resolusi yang lebih tinggi dengan konsumsi bandwidth yang diminimalkan mengarah pada munculnya H.265 sebagai generasi H.264 berikutnya. Ini mencapai resolusi yang lebih tinggi hanya pada setengah dari bitrate H.264, menghasilkan penghematan bandwidth.

Akhirnya, harus ditunjukkan bahwa produk jaringan video saat ini yang mendukung beberapa format kompresi terutama H.264 dan H.265 ideal untuk mencapai fleksibilitas dan efisiensi maksimum.