Калькулятор пропускної здатності відеоспостереження

Математика пропускної здатності кожної IP-камери

Пропускна здатність кожної камери залежить від п'яти факторів: базової роздільної здатності та частоти кадрів, ефективності кодека, структури групової групи, складності сцени та режиму керування швидкістю. У специфікаціях виробників вказано одне значення CBR, яке майже ніколи не збігається з бітрейтом, який ви побачите на дроті — значення в специфікації є максимальним показником контрольованої лабораторії при середній складності сцени, інтервалі I-кадру 2 с та частоті 30 кадрів/с. Реальні установки працюють зі значенням від 0,4× до 1,6× цього числа залежно від конфігурації.

Базова лінія залежності роздільної здатності від частоти кадрів масштабується приблизно лінійно як з кількістю пікселів, так і з частотою кадрів. 4-мегапіксельна камера зі швидкістю 30 кадрів/с, що використовує H.264 зазвичай має швидкість близько 8 Mbps . Подвоєння частоти кадрів до 60 кадрів/с подвоює бітрейт. Почетверення пікселів до 16 Мп збільшує бітрейт в чотири рази. Це мінімальна потужність — кодек та стиснення з урахуванням контенту впливають на неї.

Ефективність кодека порівняно з H.264 є найбільшим окремим показником. H.265 (HEVC) досягає приблизно 50% пропускної здатності H.264 за тієї ж перцептивної якості завдяки кращому внутрішньоканальному прогнозуванню, більшим одиницям кодування та асиметричному розподілу руху. H.265 + — розширення динамічної ROI від Hikvision та Dahua — знижує ще на 20-40% ефективність відеоспостереження зі статичних камер, пригнічуючи кодування вектора руху в незмінних областях фону. AV1 досягає приблизно 35% базового рівня H.264 , але станом на 2026 рік він рідко зустрічається в IP-камерах; очікується, що він з'явиться в оновленнях чіпсетів з 2027 року.

Структура GOP — частота повних I-кадрів серед прогнозованих P/B-кадрів — має значення, оскільки I-кадри в 5-10 разів більші за P-кадри. Інтервал I-кадру 1 с при 25 кадрах/с розміщує один I-кадр на кожні 25 кадрів; інтервал 5 с розміщує один на кожні 125. Зменшення інтервалу I-кадру вдвічі приблизно збільшує середній бітрейт на 40-60%. Компромісом є швидкість реагування пошуку на часовій шкалі відтворення VMS: коротші GOP дозволяють здійснювати пошук з точністю до кадру, але витрачають більше ресурсів мережі та сховища.

Складність сцени – це змінна, яку ніхто не планує. Зі змінним бітрейтом (VBR) – значенням за замовчуванням на кожній сучасній IP-камері – статична парковка о 03:00 може працювати зі швидкістю 0,4× від номінального бітрейту, тоді як жвавий транспортний вузол у годину пік працює зі швидкістю 1,6–2× від номінального. Переходи освітлення (світанок, сутінки, від сонячного до хмарного) викликають короткі сплески бітрейту, оскільки кодер перебудовує опорні кадри. Дві однакові камери в різних середовищах можуть створювати втричі різні потреби в пам’яті та пропускній здатності протягом місяця.

Режим керування швидкістю — VBR проти CBR проти обмеженого VBR — є останнім важелем. CBR кращий, коли пропускна здатність обмежена, оскільки піки обмежені, але він зменшує ефективність стиснення на тихих сценах. VBR є режимом за замовчуванням для розгортань, чутливих до сховища. Constrained-VBR встановлює як цільове середнє значення, так і максимальне обмеження, що дає найкраще з обох світів за рахунок складнішої конфігурації кодера.

Як користуватися цим калькулятором пропускної здатності

1. Введіть кількість камер та їх роздільну здатність. Виберіть кількість камер, що одночасно транслюють дані на NVR або відеореєстратор. Роздільна здатність – це власна кількість мегапікселів сенсора камери — це домінуючий фактор, що впливає на пропускну здатність.
2. Встановіть частоту кадрів і кодек. Більшість систем відеоспостереження працюють зі швидкістю 15-25 кадрів/с; для забезпечення ANPR та суміжності систем контролю доступу можна збільшити частоту до 30 кадрів/с. Виберіть кодек, який фактично декодує ваша VMS — H.265 зараз майже універсальний, H.265 + потрібні шляхи декодування, що підтримують Hikvision / Dahua .
3. Чесно оберіть складність сцени. Не встановлюйте середній рівень за замовчуванням для всього. Камера на шосе, встановлена на стовпі вночі, є статичною. Торговий зал о 14:00 – це середній рівень. Залізнична платформа о 8:30 – це складний рівень. Розмах від 0,6× до 1,6× змінює ваше рішення щодо розміру вимикача.
4. Прочитайте три картки з результатами. Вибір порту комутатора PoE для кожної камери. Загальна пропускна здатність каналу зв'язку Mbps для кожної Mbps та пропускна здатність запису NVR . Карта рекомендацій щодо висхідного каналу визначає поріг насичення 1 Gbps , щоб ви могли спланувати розподілену архітектуру NVR до того, як під час встановлення виникнуть проблеми.

Розроблений приклад: роздрібний магазин із 16 камерами

Для магазину модного одягу площею 600 м² потрібне розгортання 16 камер: 4× 4 МП turret камери для охоплення торгового залу, 6× 4 МП bullet камери для проходів та коридорів роздягалень, 4× 8 МП циліндри типу «риб'яче око» біля входів та кас, і 2× 4 МП IR bullet для задньої частини магазину та вантажної рампи. Запис ведеться з частотою 25 кадрів/с, H.265 , з інтервалом I-кадру 2 с, без звуку.

4-мегапіксельні камери середньої складності зі зйомкою H.265 та частотою 25 кадрів/с працюють приблизно зі швидкістю 8 × 0,83 (шкала кадрів/с) × 0,5 (кодек) × 1,0 (сцена) ≈ 3,3 Mbps кожна. 8-мегапіксельні камери типу «риб'яче око» працюють приблизно зі швидкістю 16 × 0,83 × 0,5 × 1,0 ≈ 6,6 Mbps кожна. Сукупна швидкість: 12 × 3,3 + 4 × 6,6 ≈ 39,6 + 26,4 ≈ 66 Mbps . Швидкість двох задніх камер зі статичною складністю вночі падає до 0,6× = 2 Mbps кожна. Загальне безперервне мережеве навантаження ≈ 70 Mbps .

70 Mbps є комфортним для висхідного каналу комутатора 1 Gbps — при 10% насиченні. Але пікове миттєве навантаження, коли всі 16 камер випромінюють I-кадр в одному й тому ж вікні 40 мс, може перевищувати 200 Mbps . Транк 1 Gbps легко з цим справляється; транк 100 Mbps втрачатиме кадри. Розмір комутатора PoE також має значення: 16× 4 МП turret з типовим бюджетом PoE 6-9 Вт потребують ~120 Вт агрегату плюс dome обігрівачі взимку — мінімумом є 24-портовий комутатор PoE+ 1 Gbps с з бюджетом 250 Вт.

Перемикання тієї ж установки на H.265 + Smart Codec знижує загальну швидкість приблизно до 42 Mbps , що є суттєвим показником для сценаріїв віддаленого перегляду, коли головний офіс магазину передає прямі трансляції через одне оптоволоконне з’єднання зі швидкістю 100 Mbps . Повернення до H.264 збільшує її приблизно до 130 Mbps і починає створювати навантаження на 1 Gbps комутаторне з’єднання під час перегляду кількох потоків.

Поширені помилки планування пропускної здатності

• Розмір підбирається для середнього, а не пікового рівня. Сукупне середнє значення є достатнім для зберігання даних. Для пропускної здатності висхідного каналу комутатора та запису NVR плануйте значення в 2-3 рази більше середнього значення, щоб поглинати пакети I-кадрів, коли багато камер синхронізуються.
• Довіряти бітрейту в таблиці даних як євангелію. Значення в технічному описі розраховані на CBR середньої складності, 2-секундний I-кадр, 30 кадрів/с. Ваша фактична інсталяція VBR може працювати зі швидкістю 0,4× або 1,6× залежно від сцени та конфігурації.
• Ігнорування двопотокових архітектур. Клієнти VMS отримують другий потік низької роздільної здатності для відображення на живій стіні. Кожна камера передає два одночасні потоки, а не один. Додайте вторинний потік (зазвичай 0,5-1 Mbps ) до вашого агрегату.
• Забуваємо про завантаження для віддаленого перегляду. Для перегляду в реальному часі з-за меж об'єкта використовується завантаження від вашого інтернет-провайдера, а не від вашої локальної мережі. Для внутрішнього навантаження зі швидкістю 70 Mbps може знадобитися завантаження лише 5-10 Mbps , якщо віддалений перегляд відбувається рідко та має обмежену швидкість, але 70 Mbps якщо він безперервний до мережевого оператора зв'язку.
• Змішування H.265 + з непідтримуваною VMS. Якщо ваша система керування відеоспостереженням (VMS) не декодує H.265 + безпосередньо, камера або NVR перекодує його в H.265 на виході, і ви втрачаєте економію пропускної здатності. Перевірте підтримку декодера, перш ніж покладатися на H.265 + у розрахунку розміру.

Продовжити читання