Calculadora de largura de banda para CCTV

Os cálculos de largura de banda por trás de cada câmara IP.

A largura de banda por câmara é o produto de cinco fatores: resolução bruta e taxa de fotogramas de referência, eficiência do codec, estrutura GOP, complexidade da cena e modo de controlo de taxa. As fichas técnicas dos fabricantes citam um único valor CBR que quase nunca corresponde à taxa de bits que verá na transmissão — o número da ficha técnica é um máximo controlado em laboratório com uma complexidade de cena média, um intervalo de fotogramas I de 2 segundos e 30 fps. As instalações reais operam com 0,4 a 1,6 vezes este valor, dependendo da configuração.

A relação entre a resolução e a taxa de fotogramas aumenta aproximadamente de forma linear tanto com a contagem de pixéis como com a taxa de fotogramas. Uma câmara de 4 MP a 30 fps que utilize H.264 atinge normalmente cerca de 8 Mbps . Duplicar a taxa de fotogramas para 60 fps duplica a taxa de bits. Quadruplicar os pixéis para 16 MP quadruplica a taxa de bits. Este é o limite mínimo — os codecs e a compressão com reconhecimento de conteúdo reduzem este valor.

A eficiência do codec em relação ao H.264 é o fator mais importante. H.265 (HEVC) atinge aproximadamente 50% da largura de banda do H.264 com a mesma qualidade percetiva, graças a uma melhor intra-previsão, unidades de codificação maiores e particionamento assimétrico do movimento. H.265 — extensão dinâmica ROI da Hikvision e Dahua — reduz ainda mais o desempenho em 20-40% em câmaras CCTV estáticas, suprimindo a codificação de vetores de movimento em regiões de fundo imutáveis. O AV1 atinge cerca de 35% da linha de base H.264 , mas ainda é raro nas câmaras IP em 2026; espera-se que apareça nas atualizações do chipset a partir de 2027.

A estrutura GOP — a cadência de fotogramas I completos entre os fotogramas P/B previstos — é importante porque os fotogramas I são 5 a 10 vezes maiores do que os fotogramas P. Um intervalo de 1 segundo entre fotogramas I a 25 fps coloca um fotograma I a cada 25 fotogramas; um intervalo de 5 segundos coloca um a cada 125. Reduzir o intervalo entre fotogramas I para metade aumenta a taxa média de bits em aproximadamente 40 a 60%. A contrapartida é a capacidade de resposta da pesquisa na linha do tempo de reprodução do VMS: GOPs mais curtos permitem pesquisas com precisão de fotogramas, mas têm um custo em termos de rede e armazenamento.

A complexidade da cena é a variável que ninguém planeia. Com a taxa de bits variável (VBR) — o padrão em todas as câmaras IP modernas — um parque de estacionamento estático às 3h da manhã pode operar com 0,4 vezes a taxa de bits nominal, enquanto um movimentado terminal de transportes públicos nas horas de ponta opera com 1,6 a 2 vezes a taxa nominal. As transições de iluminação (amanhecer, entardecer, de sol a nublado) provocam picos curtos na taxa de bits, à medida que o codificador reconstrói os quadros de referência. Duas câmaras idênticas em ambientes diferentes podem apresentar uma diferença de até 3 vezes no consumo de armazenamento e largura de banda ao longo de um mês.

O modo de controlo da taxa — VBR vs CBR vs VBR restrito — é a última opção. O CBR é preferível quando a largura de banda é limitada, uma vez que os picos são controlados, mas desperdiça eficiência de compressão em cenas com pouco ruído. O VBR é o standard para aplicações com restrições de armazenamento. O VBR restrito define uma média alvo e um limite máximo, oferecendo o melhor dos dois mundos, com o custo de uma configuração de codificador mais complexa.

Como utilizar esta calculadora de largura de banda

1. Introduza a quantidade de câmaras e a resolução. Selecione o número de câmaras que irão transmitir simultaneamente para o NVR ou VMS. A resolução é a contagem de megapíxeis nativa do sensor da câmara — este é o principal fator que influencia o consumo de largura de banda.
2. Defina a taxa de fotogramas e o codec. A maioria dos sistemas de CCTV opera a 15-25 fps; aumente para 30 fps para reconhecimento automático de matrículas (ANPR) e controlo de acessos por proximidade. Escolha o codec que o seu sistema de gestão de vídeo (VMS) realmente descodifica — H.265 é praticamente universal, enquanto H.265 requer caminhos de descodificação compatíveis com Hikvision / Dahua .
3. Escolha a complexidade da cena honestamente. Não utilize o nível médio como padrão para tudo. Uma câmara instalada num poste numa autoestrada à noite é considerada estática. O piso de uma loja às 14h00 é considerado de nível médio. Uma plataforma de comboio às 8h30 é considerada complexa. A variação de 0,6× a 1,6× altera a sua decisão sobre o dimensionamento da chave.
4. Leia os três cartões com os resultados. A taxa de transferência Mbps por câmara determina a porta do switch PoE . A taxa total Mbps determina a taxa de transferência de uplink do switch e a taxa de transferência de gravação NVR . O cartão de recomendação de uplink indica o limite de saturação de 1 Gbps para que possa planear uma arquitetura NVR distribuída antes que uma instalação corra mal.

Exemplo prático: loja de retalho com 16 câmaras

Uma loja de moda de 600 m² necessita de um sistema de 16 câmaras: 4 câmaras tipo turret de 4 MP a cobrir o salão de vendas, 6 câmaras bullet de 4 MP para os corredores e provadores, 4 câmaras olho de peixe de 8 MP nas entradas e caixas, e 2 bullet IR de 4 MP para o armazém e zona de carga e descarga. A gravação é feita a 25 fps, H.265 , com um intervalo de 2 segundos entre frames (I-frame), sem áudio.

As câmaras de 4 MP a H.265 a 25 fps com complexidade média consomem aproximadamente 8 × 0,83 (escala de fps) × 0,5 (codec) × 1,0 (cena) ≈ 3,3 Mbps cada. As câmaras olho de peixe de 8 MP consomem aproximadamente 16 × 0,83 × 0,5 × 1,0 ≈ 6,6 Mbps cada. Total: 12 × 3,3 + 4 × 6,6 ≈ 39,6 + 26,4 ≈ 66 Mbps . As duas câmaras de retaguarda com complexidade estática noturna consomem 0,6 × 0,83 = 2 Mbps cada. Carga total contínua da rede ≈ 70 Mbps .

70 Mbps é uma taxa de transferência confortável num uplink de switch de 1 Gbps — com saturação abaixo dos 10%. No entanto, a carga instantânea máxima, quando todas as 16 câmaras emitem um fotograma I na mesma janela de 40 ms, pode ultrapassar os 200 Mbps . Um trunk de 1 Gbps lida com isso facilmente; um trunk de 100 Mbps perderia frames. O dimensionamento do switch PoE também é importante: 16 turret de 4 MP com um orçamento PoE típico de 6 a 9 W requerem cerca de 120 W no total, além dos aquecedores dome no inverno — um switch PoE+ de 24 portas e 1 Gbps com um orçamento de 250 W é o mínimo necessário.

A mudança da mesma instalação para H.265 + Smart Codec reduz a taxa agregada para cerca de 42 Mbps — um valor significativo para cenários de visualização remota, onde a sede da loja recebe transmissões em direto através de uma única ligação de fibra ótica de 100 Mbps . Ao regressar ao H.264 a taxa sobe para cerca de 130 Mbps e começa a sobrecarregar a ligação de 1 Gbps do switch durante as janelas de revisão com múltiplas transmissões.

Erros comuns no planeamento da largura de banda

• Dimensionamento para a média, e não para o pico. A média agregada é adequada para o armazenamento. Para uplink de switch e taxa de transferência de gravação NVR , planeie 2 a 3 vezes a média para absorver picos de fotogramas I quando muitas câmaras sincronizam.
• Confiar na taxa de bits da ficha técnica como verdade absoluta. Os dados da ficha técnica pressupõem CBR com complexidade média, 2 frames I e 30 fps. A sua instalação VBR real pode funcionar a 0,4× ou 1,6×, dependendo da cena e da configuração.
• Ignorando arquiteturas de fluxo duplo. Os clientes VMS obtêm um segundo fluxo de baixa resolução para visualização em tempo real. Cada câmara emite dois fluxos simultâneos, e não apenas um. Adicione o fluxo secundário (normalmente de 0,5 a 1 Mbps ) ao seu agregado.
• Esquecendo o upload de visualização remota. A visualização remota ao vivo utiliza a sua ligação de upload do fornecedor de internet, e não a sua rede local (LAN). Uma carga interna de 70 Mbps pode necessitar de apenas 5 a 10 Mbps de upload se a visualização remota for rara e limitada pela velocidade, mas 70 Mbps se a ligação a um NOC for contínua.
• Misturando H.265 com VMS não compatível. Se o seu VMS não descodificar H.265 nativamente, a câmara ou NVR recodificará para H.265 na saída e perderá a poupança de largura de banda. Verifique a compatibilidade do descodificador antes de confiar no H.265 para escalar a rede.

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