ARTPEC-9製品のストリーム性能

ARTPEC-9チップにより、Axisの新世代ビデオ製品はさらに高性能になりました。ARTPEC-9 には複数の設定があり、製品ラインアップ全体で用途に応じた性能レベルを提供することができます。

ビデオ製品の性能は、（特定の解像度とフレームレートで）同時に配信できるストリーム数によって定量化できます。全体的なストリーミング性能は、CPU負荷、帯域幅、クライアント側の性能など、多くの要因に左右されます。

当社の測定結果によると、ARTPEC-9（拡張設定）を搭載した標準的なAxisカメラでは、以下のいずれかの性能を発揮することが確認されています：

• 4K解像度で60fpsのAV1/H.264/H.265ストリーム1本、または

• 4K解像度で30 fpsの AV1/H.264/H.265ストリームを2～3本同時に、または

• HDTV 1080P60fps での AV1/H.264/H.265 ストリームを同時に4本、または

• HDTV 1080P30fps での AV1/H.264/H.265 ストリームを同時に8本。

Axisでは、自社で集積回路を開発しています。これらのICは、最適なビデオ圧縮機能、優れた画像処理、高度な分析機能などを備えた、当社の幅広いビデオ カメラとエンコーダのポートフォリオを実現します。当社の最新 SoC (システムオンチップ) はARTPEC-9です。

ホワイトペーパーでは、ARTPEC-9をベースとするAxis製品のストリーム数およびフレームレートの観点から、性能を体系的に理解するための測定結果を紹介します。このホワイト ペーパーは、技術者およびシステム インテグレーターを対象としています。製品の仕様については、製品データシートを参照してください。これらは Axis 製品の公式仕様書です。

ビデオ製品の性能は、（特定の解像度とフレームレートで）同時に配信できるストリーム数によって定量化できます。各ストリームは個別に設定される必要があり、クライアントがキャッシュされたデータにアクセスしないことが前提となります。一般的に、ビデオ製品は、個別に設定されたストリームよりも、同一設定のストリームのほうをより多く配信できます。

最大解像度かつフルフレームレートで、個別に設定された複数のストリームを同時にどの程度提供できるかを、あらゆる状況で正確に予測するのはできません。全体的なストリーミング性能は、次のような多くの要因に左右されます。

• ビデオ製品におけるCPU負荷、または映像圧縮負荷

• SoC設定ARTPEC-9ハードウェアには、拡張設定や標準設定など、複数の設計があります。Axisは、製品の性能を最適化するため、各製品でどの設計を採用するかを厳選しています。完成品では、この設定を変更することはできません。

• 製品およびネットワークインフラストラクチャーからの合計データスループット (帯域幅)

• クライアントのパフォーマンス

ユーザーの観点から、次のパラメータが全体的な性能に悪影響を与える可能性が最も高いと想定されています。

• 画像解像度が高い

• 画像圧縮レベルが低い

• Motion JPEGとAV1/H.264/H.265のストリームが混在

• 多数のクライアントが同時にサーバーへアクセスする

• クライアントが、解像度や圧縮などの画像設定が異なる映像ストリームを同時に要求する

• イベント設定の使用頻度が高い

• カメラ上で分析機能やその他のアプリケーションが有効になっている

• 暗号化通信

• すべての映像をデコードできない性能の低いクライアントPC

• 制限のある、または貧弱なネットワークインフラネットワークが混雑すると、ドロップフレーム (コマ落ち) が発生します。

また、監視対象シーンでにも、次のように性能へ影響を与える要因があります。

• 画像の複雑さ

• 照明の条件

当社では、さまざまな製品ニーズ、解像度、性能要件に対応するため、ARTPEC-9チップを複数の設定で提供しています。このアプローチにより、各製品はそれぞれの用途に最適な性能を発揮することができます。

例えば、最上位のQ-line製品は、組み込み型アナリティクス、追加ストリーム、より大きく高度なオーバーレイといった負荷の高い用途に対応できるよう、より高性能なARTPEC-9の設定で設計されています。これらの設定において、筐体はより多くの金属を使用しているため、物理的により 大型の製品は高い冷却性能を得ることができます。

すなわち、さまざまなARTPEC-9の設定により、当社の製品ラインアップ全体で用途に応じた性能レベルを提供することが可能で、各製品が想定された使用目的を効果的に満たせるようになります。

AV1は、インターネット上での動画伝送に最適化された最新の映像エンコード規格です。AV1は、次世代の映像通信技術を開発するために世界の主要IT企業によって設立された Alliance for Open Media（AOM）により標準化されました。

この規格は、H.264やH.265などの既存コーデックと比べて、より低いビットレートで高画質な映像を提供できるよう設計されており、ストリーミングやストレージ用途に最適です。

AV1コーデックは8Kを超える映像解像度にも対応しており、この機能は主にH.265に関連付けられてきたものです。さらにAV1は、Webブラウザ、オペレーティングシステム、モバイルデバイスでのデコードにも対応しているため、簡単に利用できます。

以下の設定を用いて測定を行い、性能を検証しました。

• 工場出荷時設定のデフォルト値

• 画像の複雑さ：実際の使用環境を想定したシーン

• 各ストリームは固有のもので、クライアントはキャッシュされたデータにアクセスしないことを前提とします。AV1、H.264、H.265では、圧縮レベルを30〜39の範囲で変化させて（最大10種類の異なるストリーム）、評価しました。

画像シーン、圧縮レベル、および圧縮方法が一定に保たれている場合、解像度を上げると、フルフレームレートストリームの数が減少するか、ストリームあたりのフレームレートが低下します。解像度を HDTV 1080P から4Kに上げると、ストリーム数が増加するにつれてフレームレートが低下します。

最初の4つの結果図 (拡張設定) が示すように、ARTPEC-9は次のいずれかを実現できます。

• 4K解像度で60fpsのAV1/H.264/H.265ストリーム1本、または

• 4K解像度で30 fpsの AV1/H.264/H.265ストリームを2～3本同時に、または

• HDTV 1080P60fps での AV1/H.264/H.265 ストリームを同時に4本、または

• HDTV 1080P30fps での AV1/H.264/H.265 ストリームを同時に8本。

AV1とH.264/H.265のパフォーマンスをストリーム数とフレームレートで比較すると、わずかな違いがあります。AV1はエンコードの複雑さが高いにもかかわらず、計算負荷が増大するため、性能はわずかに低下します。

ARTPEC-9の処理能力 (P_CPU)、すなわち総スループットは、次の式で計算できます：P_CPU = フレームレート × 画像解像度 × 固有ストリーム数

この式を当社のテスト結果に当てはめると、ARTPEC-9の処理能力、すなわち総スループットは次の値に達することがわかります：

• 拡張設定におけるP_CPU=540 メガピクセル/秒となります。

• 標準設定におけるP_CPU=425 メガピクセル/秒となります。