Zipstream: Hur vi överkom överflödig bitrate som tidigare höll oss tillbaka

Artikel
18 juni, 2019
För några år sedan utgjorde kamerornas överföringshastighet, bitrate, en begränsning i branschen. Överföringshastigheten var ett tekniskt hinder i innovationsprocessen. Ett ingenjörsteam på Axis tog beslutet att försöka optimera överföringshastigheten, med målet att nå en förbättring på 10-15%. När ingenjörerna äntligen höll den nya teknologin i sina händer, visade sig resultatet överträffa teamets förväntningar. Resultatet blev mycket bättre än vad de kunnat tro, med en förbättring på upp till 95%, utan att förlora viktiga bilddetaljer. Bedriften resulterade i flera branschutmärkelser, och sedan dess används tekniken i nästan alla Axis-kameror.

Innan uppkomsten av Zipstream slösades mycket av överföringshastigheten, Bitrate, på registrering av oviktiga detaljer – såsom en kal, statisk vägg. Detta påverkade både bandbredd och lagring av videoinspelningar. 2014 började en grupp ingenjörer vid Axis i Lund, arbeta med att försöka förbättra överföringshastigheten och eliminera dessa hinder.

“Jag kommer ihåg första gången vi testade algoritmen utomhus” säger Viktor Edpalm, Senior Engineer på Axis avdelning för Core Technologies Media. “Vid det laget visste vi inte exakt hur effektiv tekniken skulle visa sig vara utanför de idealiska förhållandena i laboratoriet. I vårt synfält fanns en flock kråkor som flög runt, runt. Det måste ha varit flera hundra kråkor, men när vi dekomprimerade videon kunde vi se varje enskild fågel. Det var helt otroligt.”

Viktor var en av hjärnorna bakom utvecklingen av Zipstream. Det är en revolutionerande komprimeringsteknik som gör mycket mer än att minska överföringshastigheten. Tekniken förmår även att identifiera viktig forensisk information med hjälp av tre olika algoritmer som säkerställer inspelning med full upplösning och högsta överföringshastighet. Tillsammans med Expert Engineer Stefan Lundberg och projektchef Xing Danielsson Fan (som på den tiden också arbetade som ingenjör) utvecklade Viktor och teamet tekniken under 2014.

Eftersom att Zipstream kan användas för i princip alla typer av installationer inkluderas tekniken nu i de flesta Axis-kameror. Zipstream har fått utmärkelser flera gånger, bland annat “New Product of the Year” 2015 för avancerad bildbehandlingsteknik, samt utmärkelsen “Government Security Award” 2016 för lagring av videoövervakningsdata – båda utdelade av Security Today Magazine.

Nya fördelar

Zipstream, a revolutionary compression technology
Innan Zipstream, gick mycket av överföringshastigheten åt att spela in detaljer som inte var vitala för själva videoövervakningen.

År 2014 var lagring på hårddisk fortfarande det mest populära alternativet. Molnlagringen började sakta men säkert nå en bredare publik, men överföringshastigheten var fortfarande ett stort hinder. När Axis‑teamet sattes ihop för första gången hade de därmed ett självklart mål: att lyckas komprimera videoinspelningar utan förlora viktiga bilddetaljer. Ännu fanns dock ingen lösning på problemet.

"Vi förstod att det fanns en outnyttjad potential för komprimeringsprogramvara, och vi var fast beslutna att skapa något som skulle gynna både de som lagrade data lokalt och de som lagrade i molnet" säger Stefan. “Men vi hade ingen aning om vart projektet skulle leda oss.”

Teamet siktade på en optimering av bitrate med 10 %, i bästa fall 15 %. Men när projektet närmade sig slutfasen hade man lyckats uppnå en förbättring med upp till 95 %, utan förlust av viktiga bilddetaljer. Ögonblicket av Heureka! infann sig till slut efter månaders experimenterande och brainstorming, när Viktor visade sina kolleger två till synes identiska bilder. En var inspelad med normal överföringshastighet, och den andra med den nya komprimeringstekniken. En aktivitetskarta över videon som visade områdena med reducerad bithastighet åskådliggjorde att det var möjligt att bibehålla alla detaljer i bilden, trots reducerad bitrate.

“När vi såg detta förstod vi att vi hade åstadkommit något stort och helt unikt” förklarar Xing.

Ett genombrott för hela marknaden

Processen var naturligtvis inte helt fri från utmaningar. Den största utmaningen handlade om dåliga ljusförhållanden. Teammedlemmarna blev emellertid både imponerade och överraskade över hur bra tekniken hanterade dessa situationer, inte enbart i mörker utan även under dåliga väderförhållanden såsom snöstorm. Resultaten var till och med något bättre än i dagsljus.

Hur lyckades man? Teammedlemmarna tror att orsaken står att finna i teamets olikartade sammansättning, och att detta bidrog till att man lyckades övervinna alla utmaningar. Människor i olika åldrar och med kulturella och yrkesmässiga bakgrunder slog sina huvuden ihop och tänkte förutsättningslöst, och uppnådde på så sätt ett ännu bättre resultat än vad man hade förväntat sig.

“Vi trodde att molnanvändarna skulle vara snabba att ta till sig tekniken” minns Stefan, “men de som lagrade data lokalt blev stormförtjusta! De var de första att ta till sig tekniken.”

Även bankerna insåg teknikens stora potential tack vare dess förmåga att bibehålla forensiska bilddetaljer. En stor bankkoncern blev tack vare Zipstream Axis-kund för första gången. Genom att integrera programvaran i kamerorna på bankens avdelningskontor kunde större volymer övervakningsbilder lagras i den centraliserade databasen med bibehållen bildkvalitet.

Arbetet är aldrig avklarat

Zipstream is able to compress video footage for storage without losing details
Zipstream kan komprimera videoinspelningar för lagring, utan att att förlora detaljer i bilden.

Zipstream-projektet är inte definitivt, utan Axis arbetar fortlöpande med att förbättra tekniken genom kontinuerlig utveckling och ifrågasättande av rådande standarder.

“För att vara fortsatt innovativa och framgångsrika måste man inse vilka de verkliga problemen är” säger Xing. “Man måste lyssna på kunderna och förstå vilka utmaningar de ställs inför med sin utrustning. Många ingenjörer tappar ofta perspektivet över hur deras produkt fungerar och fokuserar på problem som förefaller viktiga för dem, men som i realiteten inte påverkar användarens upplevelse av tekniken. Det är viktigt att ha ett öppet sinne, utöka sina kunskaper och sträva efter att hitta nya kombinationer av lösningar för att lösa ett aktuellt problem.”

Läs mer om hur du kan spara på ditt lagringsutrymme
Axis Zipstream