بررسي عملکرد محصول ARTPEC-8 در دوربين Axis

شركت Axis، از توسعه و نوآوري محصولات خودش لحظه‌اي باز نمي‌ايستد. محصولات اين برند معروف، طیف گسترده‌ای از دوربین‌های ویدئویی(دوربين Axis) رمزگذارهای شده با قابلیت فشرده‌سازی ویدئویی بهینه، همچنین تصویربرداری برتر با برنامه‌های تحلیلی پیشرفته و موارد دیگر است. جديدترين محصول شركت اكسيس،  SoC  (سیستم روی تراشه) به نام ARTPEC-8  بر روي دوربين Axis مي‌باشد. در این محتوا توسط شركت اكسيس، نتایج اندازه‌گیری عملکرد جریان و نرخ فریم دوربين Axis  بر اساس ARTPEC-8  بررسي شده است. این محتوا تخصصي برای پرسنل فنی سیستم دوربین‌های ویدئویی(دوربين Axis) ارائه شده است.

شركت اكسيس يكي از مشهورترين توليدكنندگان دوربين‌هاي مداربسته در سراسر دنيا است كه از پويايي و نوآوري براي محصولاتش باز نمي‌ايستد. نمايندگي اكسيس در ايران عليرغم تحريم‌ها و فرار و نشيب‌هاي زياد به كار خودشان ادامه مي‌دهند.

كميت عملکرد

 عملکرد محصول ویدیویی(دوربين اكسيس) را می‌توان با تعداد پخش همزمان (با وضوح و نرخ فریم مشخص) اندازه‌گیری کرد. هر جریان بایستی به صورت جداگانه پیکربندی شود، به اين معنا كه کلاینت‌ها‌ نبايستي به داده‌های حافظه پنهان دسترسی پيدا كنند. به طور کلی دوربين Axis می‌تواند جریان‌های بیشتری را با پیکربندی‌های یکسان نسبت به جریان‌های پیکربندی جداگانه ارائه نمايد.

دوربين Axis

عوامل موثر بر عملکرد  ARTPEC-8 بر روي دوربين Axis

پیش‌بینی دقیق اینکه محصول ویدیویی (دوربين Axis) در همه موقعیت‌ها دقیقاً چند استریم همزمان، با حداکثر وضوح و نرخ فریم پیکربندی شده را ارائه مي‌دهد، دشوار است. عملکرد کلی به موارد زیر بستگی دارد:

1.    بارگذاري CPU یا بارگذاري فشرده سازی ویدیو (ARTPEC-8) در محصول ویدیویی
2.   کل خروجی داده (پهنای باند) از محصول و زیرساخت شبکه
3. عملکرد مشتری
4. پیکربندی SoC در دوربين Axis : سخت افزار ARTPEC-8 در دو طرح مختلف پیکربندی معمولی و پیکربندی محدود موجود است. انتخاب يكي از اين دو طرح در هر محصول توسط شركت Axis انجام مي‌شود. در واقع شركت Axis تصميم مي‍گيرد عملکرد كدام محصول را بهینه کند و امکان تغییر این پیکربندی در محصول نهایی وجود ندارد.

 در زير از دیدگاه کاربران به رایج‌ترین تنظیماتی که می‌توانند بر عملکرد کلی تاثیر منفی بگذارد، اشاره شده است:

•     وضوح تصویر بالا
•     سطح پایین فشرده سازی تصویر
•     میکس موشن JPEG و جریانهای H.264/H.265
•     تعداد زیادی از مشتریان که به طور همزمان به سرور دسترسی دارند.
•     دسترسی مشتریان به تنظیمات مختلف تصویر (رزولوشن، فشرده سازی، و غیره) به طور همزمان
•     استفاده گسترده از پارامترهای رویداد
•     تشخیص حرکت فعال است.
•     HTTPS
•     رایانه مشتری با عملکرد ضعیف که همه تصاویر را رمزگشایی نمی‌کند.
•     زیرساخت شبکه محدود یا ضعیف. وقتی شبکه ازدحام زيادي داشته باشد، فریم‌ها حذف می‌شوند.

همچنین عواملی در صحنه نظارت شده وجود دارد که می تواند بر عملکرد تاثیر بگذارد:

•     پیچیدگی تصویر
•      شرایط روشنایی

اندازه گیری و نتایج

عملکرد از طریق اندازه‌گیری با استفاده از تنظیمات زیر بررسی شده است:

•     مقادیر پیش فرض کارخانه
•      پیچیدگی تصویر: صحنه واقعی
•      هر جریان منحصر به فرد بود، به اين معنا كه کلاینت‌ها‌ نبايستي به داده‌های حافظه پنهان دسترسی پيدا كنند. سطح فشرده سازی از 30 تا 39 (تا ده جریان مختلف) برای H.265 و H.264 متغیر بود.

K (3840x2160)4، حداکثر 60 فریم در ثانیه، پیکربندی معمولی

شکل 1. وضوح K (3840 x 2160)4، صحنه واقعی، حداکثر فریم در ثانیه: 60. محصول آزمایش شده دارای پیکربندی

سخت افزاری معمولی ARTPEC-8 است.

K (3840x2160)4، حداکثر 30 فریم در ثانیه، پیکربندی معمولی

شکل 2. وضوح (4K (3840x2160، صحنه واقعی، حداکثر فریم در ثانیه: 30

محصول آزمایش شده دارای پیکربندی سخت افزاری معمولی ARTPEC-8 است.

HDTV 1080P (1920x1080)، حداکثر 60 فریم در ثانیه، پیکربندی معمولی

شکل 3. وضوح HDTV 1080P (1920x1080) ، صحنه واقعی، حداکثر فریم در ثانیه: 60. محصول آزمایش شده دارای پیکربندی سخت افزاری معمولی ARTPEC-8 است.

HDTV 1080P (1920x1080)، حداکثر 30 فریم در ثانیه، پیکربندی معمولی

شکل 4. وضوح HDTV 1080P (1920x1080) ، صحنه واقعی، حداکثر فریم در ثانیه: 30. محصول آزمایش شده دارای پیکربندی سخت افزاری معمولی ARTPEC-8 است. برایH.265، فرمت استاندارد و فرمت کریدور مورد آزمایش قرار گرفته است.

4مگاپیکسل (2688x1512)، حداکثر 60 فریم در ثانیه، پیکربندی محدود

شکل 5. وضوح 4 مگاپیکسل (2688x1512)، صحنه واقعی، حداکثر فریم در ثانیه: 60. محصول آزمایش شده دارای پیکربندی سخت افزاری محدود ARTPEC-8 است. برای H.265، هر دو فرمت استاندارد و فرمت کریدور مورد آزمایش قرار گرفته است.

4مگاپیکسل (2688x1512)، حداکثر 30 فریم در ثانیه، پیکربندی محدود

شکل 6. وضوح 4 مگاپیکسل (2688x1512)، صحنه واقعی، حداکثر فریم در ثانیه: 30. محصول آزمایش شده دارای پیکربندی سخت افزاری محدود ARTPEC-8 است. برای H.265، هر دو فرمت استاندارد و فرمت کریدور مورد آزمایش قرار گرفته است.

HDTV 1080P (1920x1080)، حداکثر 60 فریم در ثانیه، پیکربندی محدود

شکل 7. وضوح) HDTV 1080P (1920x1080، صحنه واقعی، حداکثر فریم در ثانیه: 60. محصول آزمایش شده دارای پیکربندی سخت افزاری محدود ARTPEC-8 است. برای H.265، هر دو فرمت استاندارد و فرمت کریدور مورد آزمایش قرار گرفته است.

HDTV 1080P (1920x1080)، حداکثر 30 فریم در ثانیه، پیکربندی محدود

شکل 8. وضوح HDTV 1080P (1920x1080) ، صحنه واقعی، حداکثر فریم در ثانیه: 30. محصول آزمایش شده دارای پیکربندی سخت افزاری محدود ARTPEC-8 است. برای H.265، هر دو فرمت استاندارد و فرمت کریدور مورد آزمایش قرار گرفته است.

بحث و جمع بندي

اگر در صحنه تصویر، سطح فشرده‌سازی و روش فشرده‌سازی ثابت بماند، افزایش وضوح تعداد جریان‌های نرخ فریم را کاهش می‌دهد یا منجر به کاهش نرخ فریم در هر جریان می‌شود.

هنگامی که وضوح، به عنوان مثال، تاK   4افزایش می‌یابد، با افزایش تعداد استریم‌ها، نرخ فریم کاهش می‌یابد. با این حال همچنان ARTPEC-8  می‌تواند به جریان H.265 با كيفيتK4با سرعت 60 فریم بر ثانیه دست یافت (شکل 1).

همچنین نتایج آزمایش نشان می‌دهند که ARTPEC-8 می‌تواند دو استریم H.265 همزمان را درK  4 با سرعت 30 فریم در ثانیه (شکل 2) یا چهار جریان H.265 همزمان در HDTV 1080P با سرعت 60 فریم در ثانیه (شکل 3) یا هشت جریان H.265  به شكل همزمان را ارائه دهد. در HDTV 1080P با سرعت 30 فریم در ثانیه (شکل 4).

از نظر تعداد استریم و نرخ فریم، عملکرد رمزگذار در Axis H.264 تقریباً مانند رمزگذاردر Axis H.265  یا کمی بهتر است. عملکرد با فرمت كريدور تقریباً مانند قالب استاندارد است.

نتایج آزمایش نشان داده است که قدرت پردازش (PCPU) یا کل توان پردازشی ARTPEC-8 می‌تواند به 498 مگاپیکسل در ثانیه برای پیکربندی معمولی و 263 مگاپیکسل بر ثانیه برای پیکربندی محدود برسد. H.265  را با استفاده از فرمول بدست آورد.

PCPU  =  نرخ فریم x وضوح تصویر x تعداد جریانهای منحصر به فرد

در نظر بگيريد که اين فرمول برای موارد شکل 3 و شکل 4 معتبر نیست. افت فریم در ثانیه از جریان چهارم به جریان پنجم در شکل 3 و افت فریم در ثانیه بین جریانهای 8 و 9 در شكل 4وجود دارد. این علت به خاطر محدودیت تعداد نمونه‌‌های منابع تصویر است که بر اساس طراحی در ARTPEC چهار است. نه تنها نرخ خروجی کل محدودیت دارد، بلکه کل ورودی از منابع تصویر نیز محدود است. اندازه ورودیK  4 با سرعت 60 فریم در ثانیه در شکل 3 وK  4 با سرعت 30 فریم در ثانیه در شکل 4 بود.

نتیجه

  ARTPEC-8 نسل جديد دوربين Axis  را قدرتمندتر و تكميل‌تر می‌نمايد. دوربین معمولی Axis با ARTPEC-8، جریانK  4 را با سرعت 60 فریم بر ثانیه بر روی H.265 ارائه مي‌نمايد. دوربین معمولی Axis با نسخه محدود ARTPEC-8 می‌تواند یک جریان 4 مگاپیکسلی با سرعت 60 فریم بر ثانیه توسط H.265 ارائه دهد. عملکرد، از نظر تعداد استریم و نرخ فریم، تقریباً با فرمت كريدور مشابه با فرمت استاندارد است. توجه داشته باشید اطلاعات اين محتوا براي مشخصات محصولات Axis  است.