Desempenho de transmissão dos produtos ARTPEC-9

O chip ARTPEC-9 torna a nova geração de produtos de vídeo da Axis ainda mais potente. Existem diferentes configurações do ARTPEC-9 para nos permitir oferecer níveis de desempenho personalizados em toda a nossa série de produtos.

O desempenho de um produto de vídeo pode ser quantificado pelo número de streams simultâneos (com determinadas resoluções e taxas de quadros) que ele é capaz de fornecer. O desempenho geral da transmissão depende de diversos fatores, incluindo a carga da CPU, a largura de banda e o desempenho do cliente.

Nossas medições demonstram que uma câmera Axis típica com ARTPEC-9 (configuração estendida) pode oferecer o seguinte:

• um stream AV1/H.264/H.265 em 4K a 60 fps, ou

• dois ou três streams simultâneos AV1/H.264/H.265 em 4K a 30 fps, ou

• quatro streams simultâneos AV1/H.264/H.265 em HDTV 1080P a 60 fps, ou

• oito streams simultâneos AV1/H.264/H.265 em HDTV 1080P a 30 fps.

Na Axis, nós desenvolvemos nossos próprios circuitos integrados. Eles fornecem ao nosso amplo portfólio de câmeras e codificadores de vídeo recursos otimizados de compactação de vídeo, bem como imagens de alta qualidade, oportunidades para analíticos avançados e muito mais. Nosso mais novo SoC (sistema em chip) é o ARTPEC-9.

Este white paper apresenta os resultados das medições para fornecer uma compreensão sistemática do desempenho, em termos de streams e taxas de quadros, dos produtos Axis baseados no ARTPEC-9. O documento destina-se a equipes técnicas e integradores de sistemas. Para obter as especificações do produto, consulte as folhas de dados dos produtos — elas são os documentos oficiais de especificações dos produtos Axis.

O desempenho de um produto de vídeo pode ser medido pelo número de streams simultâneos (com determinadas resoluções e taxas de quadros) que ele é capaz de fornecer. Cada stream deve ser configurado individualmente, o que significa que os clientes não devem acessar os dados armazenados em cache. Um produto de vídeo pode, em geral, fornecer muito mais streams com configurações idênticas do que streams configurados individualmente.

É difícil prever exatamente quantos streams simultâneos e configurados individualmente (com resolução máxima e taxa de quadros total) um produto de vídeo fornecerá em todas as situações. O desempenho geral da transmissão depende de diversos fatores, como os descritos a seguir.

• Carga da CPU ou carga de compactação do vídeo no produto de vídeo

• Configuração do SoC. O hardware ARTPEC-9 está disponível em diferentes designs, como configuração estendida e configuração padrão. A Axis escolhe o design a ser utilizado em cada produto com o objetivo de otimizar o desempenho do produto. Não é possível alterar essa configuração em um produto acabado.

• Taxa de transferência de dados total (largura de banda) do produto e infraestrutura de rede

• Desempenho do cliente

Do ponto de vista do usuário, os parâmetros a seguir têm maior probabilidade de afetar negativamente o desempenho geral.

• Alta resolução da imagem

• Baixo nível de compactação de imagem

• Combinação de streams Motion JPEG e AV1/H.264/H.265

• Um grande número de clientes acessando o servidor simultaneamente

• Clientes que requeiram streams de vídeo com diferentes configurações de imagem (como resolução e compactação) simultaneamente

• Uso intensivo de configurações de eventos

• Analíticos ou outros aplicativos ativados na câmera

• Transmissão criptografada

• PC cliente com baixo desempenho, incapaz de decodificar todas as imagens

• Infraestrutura de rede limitada ou inadequada. Os quadros serão descartados quando a rede estiver congestionada.

Existem também fatores na cena a ser monitorada que podem afetar o desempenho, como os descritos a seguir.

• A complexidade da imagem

• As condições de iluminação

Oferecemos diferentes configurações do nosso chip ARTPEC-9 para atender a diversas necessidades de produtos, resoluções e requisitos de desempenho. Essa abordagem garante que cada produto ofereça o desempenho ideal para seu caso de uso específico.

Por exemplo, nossos produtos Q-line de última geração são projetados com configurações do ARTPEC-9 para proporcionar alto desempenho e suportar aplicações exigentes, como analíticos integrados, fluxos adicionais e sobreposições maiores e mais avançadas. Com mais metal na caixa de proteção, essas configurações se beneficiam de um resfriamento aprimorado, viabilizado pelo produto fisicamente maior.

Em resumo, as diversas configurações do ARTPEC-9 nos permitem oferecer níveis de desempenho personalizados em toda a nossa série de produtos, garantindo que cada produto atenda efetivamente ao seu caso de uso pretendido.

AV1 é um padrão moderno de codificação de vídeo otimizado para transmissão de vídeo pela internet. O AV1 foi padronizado pela Alliance for Open Media (AOM), fundada pelas principais empresas de TI do mundo, com o objetivo de criar a próxima geração de tecnologia de comunicação por vídeo.

Esse padrão foi concebido para fornecer vídeo de alta qualidade com taxas de bits mais baixas em comparação aos codecs existentes, como H.264 e H.265, tornando-o ideal para aplicações de transmissão e armazenamento.

O codec AV1 suporta resoluções de vídeo superiores a 8K, uma capacidade normalmente associada ao H.265. Além disso, o AV1 possui suporte à decodificação em navegadores da Web, sistemas operacionais e dispositivos móveis, garantindo sua facilidade de uso.

Investigamos o desempenho por meio de medições utilizando a seguinte configuração.

• Valores padrão de fábrica

• Complexidade da imagem: cena realista

• Cada stream era único, o que significa que os clientes não deveriam ter acesso aos dados armazenados em cache. O nível de compactação variou de 30 a 39 (até dez streams diferentes) para AV1, H.264 e H.265.

Se a cena, o nível de compactação e o método de compactação da imagem forem mantidos constantes, um aumento na resolução diminuirá o número de streams na taxa de quadros total ou fará com que a taxa de quadros por stream diminua. Quando a resolução é aumentada, por exemplo, de HDTV 1080P para 4K, a taxa de quadros diminuirá à medida que o número de streams for aumentado.

Conforme demonstrado nos quatro primeiros diagramas de resultados (configuração estendida), o ARTPEC-9 pode fornecer um dos seguintes resultados.

• um stream AV1/H.264/H.265 em 4K a 60 fps, ou

• dois ou três streams simultâneos AV1/H.264/H.265 em 4K a 30 fps, ou

• quatro streams simultâneos AV1/H.264/H.265 em HDTV 1080P a 60 fps, ou

• oito streams simultâneos AV1/H.264/H.265 em HDTV 1080P a 30 fps.

Comparando o desempenho do AV1 com o do H.264/H.265 em termos de contagem de stream e taxa de quadros, há uma pequena diferença. Apesar de sua maior complexidade de codificação, o desempenho do AV1 é ligeiramente inferior devido ao aumento das demandas computacionais.

A capacidade de processamento (P_CPU), ou rendimento total, do ARTPEC-9 pode ser calculada utilizando a fórmula: P_CPU = Taxa de quadros x Resolução da imagem x Número de streams únicos.

Utilizando a fórmula em nossos resultados de teste, observamos que a capacidade de processamento, ou rendimento total, do ARTPEC-9 pode atingir:

• P_CPU=540 megapixels/s para a configuração estendida

• P_CPU=425 megapixels/s para a configuração padrão