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Explicación de la compresión de vídeo de vigilancia
Las cámaras de vigilancia generan grandes volúmenes de datos. Sin compresión, el vídeo que debe almacenarse y transmitirse se volvería rápidamente difícil de gestionar. La compresión reduce estos requisitos al tiempo que conserva el nivel de detalle necesario y la capacidad de realizar investigaciones.
Gracias a la compresión, resulta totalmente viable utilizar decenas o cientos de cámaras las 24 horas del día, 7 días de la semana. Sin embargo, la escalabilidad plantea sus propios desafíos. Incluso el vídeo comprimido se acumula en una instalación de gran tamaño, y los costes de almacenamiento aumentan con cada cámara y cada día de retención. Cuanto más eficiente sea la compresión, menor será el coste de funcionamiento durante la vida útil del sistema.
Cómo se volvió más inteligente la compresión
Los primeros sistemas de vigilancia comprimían cada fotograma de forma independiente, lo que generaba velocidades de bits y costes de almacenamiento elevados. El cambio llegó con los códecs de vídeo, que no se limitaban a comprimir fotogramas individuales, sino que analizaban qué cambiaba entre ellos. La codificación únicamente de las diferencias redujo drásticamente las velocidades de bits e hizo viable el uso a gran escala de cámaras de mayor resolución.
El cambio más importante no llegó con un nuevo códec, sino con la aplicación de inteligencia al propio proceso de codificación. En lugar de comprimir por igual todas las partes de cada fotograma, la codificación inteligente analiza el contenido de la escena en tiempo real. Las áreas importantes reciben más ancho de banda, mientras que los fondos estáticos reciben menos.
Cómo funciona la compresión de vídeo
El vídeo no pasa de la cámara a la pantalla en un solo paso. La cámara captura los datos de imagen sin procesar, los codifica, los envía a través de una red y los transmite a un sistema de almacenamiento o un cliente de visualización. La compresión se produce en la fase de codificación. Este proceso se lleva a cabo dentro de la propia cámara. Es el único punto de la cadena en el que todavía existe la imagen original sin comprimir, por lo que es fundamental realizar correctamente este paso.
El componente que realiza el trabajo se denomina códec, abreviatura de "codificador-decodificador". Se trata de un par de algoritmos que trabajan conjuntamente: uno comprime el vídeo en la cámara y el otro lo descomprime en el extremo receptor. Los códecs de distintos estándares no son compatibles, por lo que un vídeo comprimido con H.264 no puede decodificarse con un decodificador H.265. Por este motivo, las cámaras modernas suelen ser compatibles con varios códecs.
Los códecs más avanzados requieren una mayor capacidad de procesamiento, lo que introduce un pequeño retardo entre la captura y la visualización. En la mayoría de los casos de uso de vigilancia, el efecto apenas se percibe. Las aplicaciones que dependen de la interacción en directo, como el control PTZ, suelen ser más sensibles a la latencia.
Qué hace realmente la compresión
No todos los datos de un fotograma de vídeo tienen el mismo valor. No es necesario volver a codificar continuamente una pared estática o un tramo de carretera sin cambios. La compresión identifica y elimina esa redundancia, al tiempo que conserva lo importante: movimiento, rostros, matrículas y eventos.
La compresión funciona en dos niveles:
- Dentro de un mismo fotograma, lo que se denomina compresión intrafotograma
Se eliminan los detalles que el ojo humano no puede percibir. El fotograma parece idéntico. El archivo ocupa solo una fracción del tamaño original.
- Entre fotogramas a lo largo del tiempo, lo que se denomina compresión interfotograma
Solo se codifican los píxeles que han cambiado. Todo lo demás permanece sin cambios y no es necesario volver a transmitirlo. En una escena de vigilancia habitual, gran parte de la imagen permanece igual de un fotograma al siguiente, lo que reduce considerablemente la cantidad de datos que deben almacenarse y transmitirse.
La compresión de vídeo de vigilancia se diseña con pérdidas. A diferencia de la compresión sin pérdidas, que conserva todos los bits de los datos originales, la compresión con pérdidas elimina información cuya ausencia probablemente no afectará a la utilidad del vídeo. La alternativa generaría archivos demasiado grandes para su grabación y transmisión continuas.
La compresión sin pérdidas se utiliza principalmente para almacenar documentos y no suele emplearse en aplicaciones de vídeo, excepto en la producción cinematográfica y el archivado digital, donde la conservación de todos los detalles tiene prioridad sobre los requisitos de almacenamiento y ancho de banda. La reducción de la velocidad de bits mediante compresión sin pérdidas es sencillamente demasiado limitada; la velocidad de bits resultante superaría con creces la capacidad de la infraestructura de red o de almacenamiento.
Estándares de compresión: H.264, H.265 y posteriores
El códec que elija condiciona todo lo que sucede después: los requisitos de ancho de banda, los costes de almacenamiento, la compatibilidad con las plataformas de software de gestión de vídeo (VMS) y los dispositivos cliente, y la calidad de los datos disponibles para las analíticas de vídeo basadas en IA. Existen tres estándares que conviene destacar.
H.264
Advanced Video Coding (AVC)
H.264 ha sido la base del vídeo en red durante más de 20 años. Es fiable, ofrece una amplia compatibilidad y funciona con prácticamente todas las plataformas de software de gestión de vídeo (VMS) y dispositivos cliente disponibles en el mercado.
Su limitación es el ancho de banda. Mantener la claridad visual con resoluciones altas exige velocidades de bits elevadas y, en implementaciones con un gran número de cámaras, el consumo acumulado es considerable. H.264 tampoco admite vídeo con una resolución superior a 8K, una cuestión cada vez más relevante a medida que aumentan las resoluciones de las cámaras.
Más de 20 años en uso
H.265
High Efficiency Video Coding (HEVC)
H.265 mejoró H.264 al ofrecer una calidad comparable con velocidades de bits entre un 15 % y un 40 % inferiores. El principal desafío siempre ha sido la concesión de licencias. Las condiciones restrictivas de las patentes hicieron prácticamente imposible que los proveedores de navegadores incluyeran descodificadores nativos, lo que obligó a muchos usuarios a instalarlos manualmente.
Estos problemas de compatibilidad no han desaparecido. En las implementaciones en las que la compatibilidad con los clientes no supone un problema, H.265 sigue ofreciendo mejoras reales de eficiencia. Sin embargo, ahora existe una opción mejor para las nuevas implementaciones.
Compatibilidad limitada con navegadores
AV1
Alliance for Open Media (AOM)
AV1 fue desarrollado por Alliance for Open Media, una coalición que incluye a Google, Amazon, Microsoft y Netflix, y se publicó en 2018 como códec de código abierto exento del pago de derechos. Diseñado para la transmisión de vídeo moderna, ofrece una eficiencia de compresión considerablemente mayor que los estándares anteriores. También admite funciones como las superposiciones activables, que integran los metadatos directamente a la transmisión de vídeo.
En comparación con H.264, AV1 suele reducir la velocidad de bits aproximadamente un 40 % y mantener una calidad de imagen similar. También cuenta con una amplia compatibilidad con navegadores, sistemas operativos y plataformas móviles modernos, lo que facilita su adopción y reduce los problemas relacionados con las licencias.
En el ámbito de la vigilancia, esto se traduce en menores costes de almacenamiento y una menor carga para la red. La conservación de los detalles de la imagen también permite que las analíticas de vídeo basadas en IA utilicen datos visuales de mayor calidad. Las cámaras compatibles con AV1 pueden ejecutar simultáneamente H.264 y H.265, lo que facilita la gestión de las transiciones.
Recomendado para nuevas implementaciones
La función de la IA en la compresión de vídeo
La codificación basada en el contenido utiliza IA para identificar qué partes de una escena contienen información importante. De este modo, puede asignarse una mayor velocidad de bits a esas áreas, mientras que los elementos estáticos del fondo se comprimen de forma más intensa. El resultado es un menor consumo de ancho de banda sin la correspondiente pérdida de detalles útiles.
La calidad de imagen es importante para las analíticas de vídeo. La detección de objetos y el reconocimiento de matrículas suelen realizarse en la cámara antes de la compresión, ya que la imagen original contiene más información que la transmisión codificada.
La IA generativa adopta un enfoque fundamentalmente diferente. En lugar de codificar la imagen original, reconstruye partes del vídeo durante la reproducción. Esto puede resultar aceptable para la transmisión de contenidos de entretenimiento. Las grabaciones de vigilancia suelen tener que utilizarse en investigaciones y como pruebas, lo que impone requisitos de precisión diferentes.
“Pensemos en una cadena minorista que utiliza 2000 cámaras en 150 instalaciones, todas ellas con transmisiones a una resolución de 1080p o superior. Con H.264, eso genera terabytes de datos al día. La migración de esas transmisiones a AV1 podría reducir las necesidades de almacenamiento aproximadamente un 40 %”.
Stefan Lundberg, Senior Expert Engineer en Axis Communications
El valor de configurar correctamente la compresión de vídeo
Cuando la compresión se configura correctamente, reduce considerablemente los requisitos de ancho de banda y almacenamiento sin comprometer la calidad de imagen que hace útil el vídeo de vigilancia. El impacto va más allá del ahorro de almacenamiento y afecta a aspectos que van desde los tiempos de retención hasta la capacidad de la red y los costes de la nube.
Periodos de retención más largos sin costes adicionales
Más cámaras en la misma red
Menores costes de la nube
Nota sobre la comparación del rendimiento de la compresión
La velocidad de bits por sí sola no es una medida significativa del rendimiento de la compresión. Una cámara puede alcanzar una velocidad de bits inferior descartando una mayor cantidad de información visual. Esto, a su vez, puede reducir la calidad de imagen y limitar la utilidad del vídeo. Lo importante es cuánto detalle se conserva con una velocidad de bits determinada. ¿Qué aspecto tiene realmente el vídeo y conserva los detalles necesarios para las analíticas de vídeo y el uso forense? Esta comparación puede resultar difícil. Dos cámaras colocadas una junto a la otra no capturan imágenes idénticas. Como no hay dos escenas idénticas, la mejor forma de evaluar el rendimiento de la compresión es hacerlo en el entorno donde se utilizará realmente la cámara.
Explore las soluciones de compresión de vídeo
Códec AV1
El códec abierto y libre de regalías que ofrece vídeo de alta calidad con velocidades de bits bajas. Compatibilidad nativa con navegadores, sistemas operativos y plataformas en la nube, sin las complicaciones relacionadas con las licencias que frenaron la adopción de estándares anteriores.
Consideraciones sobre la implementación
La compresión afecta a más aspectos que el almacenamiento y el ancho de banda. Los ajustes que elija influyen tanto en la eficiencia del sistema como en la calidad del vídeo grabado.
Ejecute el análisis mediante IA antes de comprimir
El punto del flujo de trabajo donde se ejecuta la IA marca una diferencia real. Las analíticas de vídeo basadas en IA, como la detección de objetos y el reconocimiento de matrículas, deben ejecutarse en la cámara antes de la compresión. El vídeo comprimido contiene menos información visual que el original, lo que afecta a la fiabilidad con la que las analíticas de vídeo pueden interpretar lo que ven.
Compatibilidad de los códecs en todo el sistema
Todos los dispositivos de la cadena deben ser compatibles con el mismo códec, incluidas las cámaras, el software de gestión de vídeo, los servidores de almacenamiento y los clientes de visualización. Las cámaras compatibles con H.264, H.265 y AV1 ofrecen una mayor flexibilidad, lo que facilita su uso con los sistemas existentes y, al mismo tiempo, permite futuras actualizaciones.
Calidad, velocidad de bits y ancho de banda
Los ajustes de compresión deben equilibrar la calidad de imagen con los requisitos de almacenamiento y ancho de banda. Una compresión insuficiente aumenta el consumo de recursos, mientras que una compresión excesiva puede ocultar detalles importantes para las investigaciones y las operaciones diarias.
El ajuste adecuado depende de la escena y del propósito de la grabación. Pruebe el rendimiento de la compresión en su entorno real, no en condiciones ideales. Las herramientas de diseño que calculan la velocidad de bits por cámara y caso de uso pueden ayudarle a planificar.
Dimensionamiento del almacenamiento
La velocidad de bits determina la rapidez con la que se llena el almacenamiento. Antes de implementar o ampliar un sistema, calcule la velocidad de bits prevista por cámara y, a continuación, multiplíquela por el número de cámaras y el periodo de retención necesario.
Un sistema que parece asequible en el momento de la implementación puede encarecerse rápidamente si el almacenamiento se agota antes de lo previsto o si posteriormente se añaden cámaras sin volver a evaluar la capacidad.
Tendencias futuras en la compresión de vídeo
AV1 se convierte en el estándar de referencia
La compatibilidad con AV1 continúa ampliándose en las plataformas en la nube y en el ecosistema de software en general. A medida que se generaliza la compatibilidad con la decodificación, empiezan a desaparecer muchos de los obstáculos para la adopción que se encontraron con H.265, lo que convierte a AV1 en una opción más práctica para las nuevas implementaciones de vigilancia.
La nube prima la eficiencia
La transferencia de vídeo a la nube aumenta la importancia de la eficiencia de la compresión, ya que los costes de almacenamiento y transmisión aumentan en función de la velocidad de bits. En implementaciones de mayor tamaño, donde el vídeo se conserva durante periodos prolongados, incluso pequeñas reducciones de la velocidad de bits pueden tener un impacto considerable con el tiempo.
Con el crecimiento de la vigilancia basada en la nube, la calidad de imagen por sí sola dejará de ser suficiente como medida del rendimiento de la compresión.
Codificación más inteligente y control más granular
El desarrollo se centra cada vez más en aprovechar al máximo los códecs existentes. La codificación se adapta dinámicamente al contenido de la escena, la hora del día y los niveles de actividad. Funciones como las superposiciones activables integran los metadatos directamente en la transmisión de vídeo, lo que permite proporcionar conjuntamente vídeo y datos estructurados sin consumir ancho de banda adicional.
El coste del almacenamiento sigue siendo un factor determinante
El almacenamiento es uno de los mayores gastos recurrentes de un sistema de vigilancia, y la demanda continúa creciendo a medida que aumentan las resoluciones y se prolongan los periodos de retención. Una compresión más eficiente ayuda a compensar este crecimiento. Las velocidades de bits más bajas reducen los requisitos de almacenamiento y también pueden minimizar el hardware necesario durante la vida útil del sistema.
Seguirán apareciendo nuevos estándares
La compresión de vídeo es un ámbito en constante desarrollo y seguirán apareciendo nuevos estándares. La migración entre estándares lleva tiempo, y los sistemas existentes deben seguir funcionando. Los nuevos códecs que logran imponerse tienen en cuenta los sistemas ya implementados y mantienen la compatibilidad con ellos.
No todos los nuevos estándares llegarán a consolidarse. La adopción de un códec depende tanto de las licencias y del impulso del sector como de su rendimiento técnico. Para la mayoría de las organizaciones, la flexibilidad a largo plazo resulta más valiosa que intentar predecir qué códec dominará en el futuro.
Nota sobre la compresión mediante IA generativa
El sector está explorando la IA generativa como método de compresión. Es posible que las grabaciones deban utilizarse en investigaciones o servir como pruebas, por lo que el vídeo debe reflejar con precisión lo que captó la cámara.
La compresión inteligente en la práctica
Documento técnico sobre cómo la compresión basada en el contenido reduce los requisitos de almacenamiento al tiempo que conserva los detalles necesarios para las investigaciones.
Espacio de diseño de AXIS Site Designer
Calcular los requisitos de almacenamiento y ancho de banda antes de la implementación elimina gran parte de las conjeturas. AXIS Site Designer le ayuda a configurar dispositivos, calcular los requisitos del sistema y generar una lista de materiales completa.
AV1 explicado
Stefan Lundberg, Senior Expert Engineer en Axis, explica qué implica AV1 para el vídeo en red y cómo se compara con H.264 y H.265.
Almacenamiento de vídeo de vigilancia
El lugar y la forma en que almacena el vídeo determinan las prestaciones que puede ofrecer su sistema de vigilancia. La arquitectura de almacenamiento adecuada mantiene accesibles las grabaciones de vídeo, permite prever los costes y prepara el sistema para futuras ampliaciones.
Analítica de vídeo
Las analíticas de vídeo modernas pueden identificar automáticamente lo que ocurre en el vídeo grabado. Descubra cómo la IA y el aprendizaje automático ayudan a las organizaciones a obtener más valor de sus sistemas de vídeo.
Posibilidades de uso de la imagen
El vídeo de vigilancia solo resulta útil si captura el nivel de detalle necesario. La usabilidad de la imagen determina si puede reconocerse un rostro, leerse una matrícula o comprenderse un evento. El equilibrio adecuado entre resolución, iluminación y procesamiento convierte el vídeo en evidencias procesables.