Zipstream: Wie wir die redundante Bitrate los wurden, die uns aufhielt

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25 Juni, 2019
Früher bremste der hohe Bitratenverbrauch der Kameras die Branche auf ihrem Weg in Richtung Innovation. Eine Gruppe von Axis Ingenieuren hatte den Plan, die Bitrate um ca. 10-15% zu verbessern. Als das Team die neue Technologie dann anwendete, übertraf das Ergebnis ihre kühnsten Träume: die Ergebnisse waren mit einer Reduzierung von bis zu 95% viel besser als erwartet, ohne dass wichtige Details im Videomaterial verloren gingen. Dafür erhielt die Technologie verschiedene Auszeichnungen der Branche und von da an einen Platz in fast jeder Axis Kamera.

Bevor es Zipstream gab, wurde in der Videoüberwachung viel von der Bitrate mit der Aufzeichnung unwesentlicher Details verschwendet - wie etwa einer einfachen, unbeweglichen Wand. Das wirkte sich auf die Bandbreite und den Speicherbedarf von Videomaterial aus. 2014 begann eine Gruppe von Ingenieuren in der Hauptverwaltung von Axis Communications in Lund, Schweden, an einer Lösung zur Änderung der Bitrate und zum Abbau dieser Hindernisse zu arbeiten.

„Ich erinnere mich an das erste Mal, als wir den Algorithmus extern ausprobierten,“ sagt Viktor Edpalm, Senior Engineer in der Abteilung Core Technologies Media von Axis. „Wir wussten nicht genau, wie effizient er außerhalb der Idealbedingungen im Labor sein würde. Da war ein Krähenschwarm in unserem Bild, es müssen dreihundert gewesen sein, die einfach umher flogen, aber als wir das Videomaterial dekomprimierten... war immer noch jeder einzelne Vogel zu sehen. Es war schlicht unglaublich.“

Viktor gehört zu den Erfindern von Zipstream, einer revolutionären Komprimierungstechnologie, die nicht nur die Bitrate reduziert, sondern durch Anwendung von drei verschiedenen Algorithmen auch entscheidende, forensisch verwertbare Daten identifizieren kann und dafür sorgt, dass sie aufgezeichnet und in voller Auflösung und mit voller Bildrate gesendet werden. Zusammen mit dem Fachingenieur Stefan Lundberg und Projektleiterin Xing Danielsson Fan (damals selbst Ingenieurin) entwickelten Viktor und das Team 2014 die Technologie.

Nun integriert Axis Zipstream in die meisten seiner Kameras, da es für buchstäblich jeden Installationstyp geeignet ist. Zipstream wurde auch mehrfach ausgezeichnet, 2015 beispielsweise mit dem Preis für das “New Product of the Year” für Advanced Imaging Technologies und 2016 mit dem “Government Security Award” für Video Surveillance Data Storage, beide vom Security Today Magazine.

Ein neues Level erreichen

Zipstream, eine revolutionäre Komprimierungstechnologie
Vor Zipstream verschlang die Videoüberwachung viel Bitrate für die Aufnahme von Details, die nicht wichtig waren.

2014 waren Festplattenspeicher noch die beliebteste Wahl; die Speicherung in der Cloud tat erste Schritte in Richtung auf ein größeres Publikum, aber die Bitrate war noch immer ein großes Hindernis. Als daher das Team anfangs zusammengestellt wurde, hatte es ein Ziel: Videomaterial zum Speichern komprimieren zu können, ohne Details zu verlieren. Allerdings hatte es noch keine Lösung.

„Wir wussten, dass noch ungenutztes Potenzial in Komprimierungssoftware lag, und wir waren entschlossen, etwas zu schaffen, was sowohl der lokalen Speicherung als auch Cloud-Benutzern zugute kommen könnte,“ sagt Stefan. „Aber wir hätten uns niemals vorstellen können, wohin uns die Reise führen würde.“

Man begann mit der Vorstellung, die Bitrate um 10%, vielleicht bestenfalls um 15% zu verbessern, aber am Ende des Prozesses war sie um bis zu 95% besser geworden, ohne dass wichtige Einzelheiten im Bildmaterial verloren gingen. Das Aha-Erlebnis kam schließlich nach monatelangem Experimentieren und Brainstormen, als Viktor seinen Kollegen zwei mutmaßlich identische Teile von Videomaterial zeigte, von denen einer mit der üblichen Bitrate und der andere mit der neuen Komprimierungstechnologie aufgezeichnet worden war. Eine Heatmap des Videos, in der die Bereiche mit reduzierter Bitrate hervorgehoben waren, zeigte, dass es möglich war, jedes Detail zu erhalten und dabei die Gesamtbitrate zu reduzieren.

„Als wir das sahen", erinnert sich Xing, „wussten wir, dass wir etwas Großartiges und Einzigartiges erfunden hatten.“

Ein Impulsgeber für den ganzen Markt

Natürlich hatte der Prozess auch seine Herausforderungen. Die größte war mit dunklen Lichtbedingungen verbunden, aber das Team war beeindruckt und überrascht zu sehen, wie gut sie die Technologie bewältigte, nicht nur bei Nacht, sondern auch bei schlechtem Wetter wie beispielsweise einem Schneesturm. Die Ergebnisse waren fast besser als bei Tageslicht.

Was die Vorgehensweise angeht, ist das Team davon überzeugt, dass seine Diversität den Unterschied machte und half, jede Herausforderung zu bewältigen. Menschen verschiedenen Alters mit unterschiedlichem kulturellem und beruflichem Hintergrund steckten die Köpfe zusammen und konnten aus bewährten Denkmustern ausbrechen, um noch bessere Ergebnisse zu erzielen, als sie selbst anfänglich erwartet hatten.

„Wir dachten, dass Cloud-Benutzer sofort dabei sein würden,“ erinnert sich Stefan, „aber auch die Benutzer lokaler Speicherung waren begeistert davon! Sie waren die ersten, die es übernahmen.“

Auch Banken sahen wegen der Möglichkeiten, forensisch verwertbare Details zu erhalten, großes Potenzial in der Technologie. Eine große Bankengruppe wurde dank Zipstream erstmals Kunde von Axis; durch Integration der Software in die Kameras in ihren Zweigstellen konnten sie mehr Videomaterial in einer zentralen Datenbank sichern und speichern, ohne Videoqualität einzubüßen.

Unsere Arbeit ist nie erledigt

Zipstream ist in der Lage, Videomaterial für die Speicherung zu komprimieren, ohne Details zu verlieren.
Zipstream ist in der Lage, Videomaterial für die Speicherung zu komprimieren, ohne Details zu verlieren.

Der Fortschritt bei Zipstream ist damit nicht beendet; Axis ist weiterhin bestrebt, die Technologie weiterzuentwickeln, indem es seine Standards ständig optimiert und keiner Herausforderung aus dem Weg geht.

„Um innovativ zu bleiben und voran zu kommen, muss man die eigentlichen Probleme erkennen,“ sagt Xing. „Man muss seinen Kunden zuhören und die Herausforderungen verstehen, mit denen diese bei ihrer täglichen Arbeit mit ihren Kunden konfrontiert sind. Oftmals verlieren Ingenieure den Überblick über die Funktionsweise ihres Produkts, und sie konzentrieren sich auf Themen, die ihnen wichtig erscheinen - jedoch den Kunden eigentlich nicht betreffen. Man muss aufgeschlossen bleiben, sein Wissen ausbauen und daran arbeiten, neue Lösungsansätze für Probleme zu finden.

Erfahren Sie mehr darüber, wie Sie den Speicherbedarf verringern können.
Axis Zipstream
Axis Communications, Andreas Reimann, PR and Social Media Specialist
Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte Andreas Reimann, PR and Social Media Specialist, Axis Communications
Telefon +49 89 35 88 17 221