Bandwidth adalah elemen paling penting dari jaringan ethernet untuk sistem pengawasan video. Tanpa perencanaan yang matang sebelumnya, sistem pengawasan video mungkin berakhir dengan hambatan bandwidth. Ini tidak hanya menyebabkan hilangnya paket video, delay, atau jitter tetapi juga menurunkan kualitas video, atau lebih buruk lagi, menghambat perekaman insiden kritis. Bandwidth juga menentukan persyaratan kapasitas penyimpanan untuk periode retensi tertentu. Memahami bandwidth video membutuhkan pengetahuan mendalam tentang beberapa bidang. Technote ini diinternir untuk memberikan pengetahuan mendasar tentang apa yang memengaruhi kinerja sistem pengawasan video.

Bit dan byte keduanya menggunakan huruf yang sama untuk referensi steno. Satu-satunya perbedaan adalah bit menggunakan huruf kecil 'b' dan byte menggunakan huruf besar 'B'. Anda dapat mengingat ini dengan mengingat bahwa byte 'lebih besar' daripada bit. Kita sering melihat orang bingung akan hal ini karena sekilas terlihat mirip. Misalnya, 100Kb/dtk dan 100KB/dtk, yang terakhir 8x lebih besar dari yang sebelumnya.
Kami menyarankan Anda menggunakan bit saat mendeskripsikan bandwidth sistem pengawasan video, tetapi berhati-hatilah karena beberapa orang, seringkali dari sisi server/penyimpanan, akan menggunakan byte. Oleh karena itu, waspadalah dan minta konfirmasi jika ada ketidakjelasan (yaitu, “Maaf, apakah Anda mengatakan X bit atau byte”).

Kilobit, Megabit dan Gigabit
Dibutuhkan banyak bit (atau byte) untuk mengirim video. Dalam praktiknya, Anda tidak akan pernah memiliki aliran video 500b/s atau bahkan 500B/s. Video umumnya membutuhkan setidaknya ribuan atau jutaan bit. Streaming video gabungan sering kali membutuhkan miliaran bit.
Ekspresi/awalan umum untuk mengekspresikan sejumlah besar bandwidth adalah:

• Kilobit adalah ribuan, misalnya 500Kb/s sama dengan 500,000b/s. Aliran video individu dalam kilobit cenderung beresolusi rendah atau bingkai rendah atau kompresi tinggi (atau semua yang di atas).

• Megabit adalah jutaan, misalnya, 5Mb/s sama dengan 5,000,000b/s. Streaming video kamera IP individual cenderung dalam megabit satu digit (mis., 1Mb/dtk atau 2Mb/dtk atau 4Mb/dtk adalah rentang yang cukup umum). Lebih dari 10Mb/dtk untuk streaming video individu kurang umum, meskipun bukan tidak mungkin dalam model resolusi super tinggi (4K, 20MP, 30MP, dll.). Namun, 100 kamera yang dialirkan pada saat yang sama dapat secara rutin membutuhkan 200Mb/dtk atau 300Mb/dtk, dll.

• Gigabit adalah miliaran, misalnya 5Gb/s sama dengan 5,000,000,000b/s. Seseorang jarang membutuhkan lebih dari satu gigabit bandwidth untuk pengawasan video kecuali seseorang memiliki sistem pengawasan video berskala sangat besar yang melakukan backhaul semua video ke situs pusat.

Tarif Bit

Sistem pengawasan ivideo Bandwidth seperti kecepatan kendaraan. Ini adalah tingkat dari waktu ke waktu. Jadi sama seperti Anda mungkin mengatakan Anda mengemudi 60mph (atau 96kph), Anda bisa mengatakan bandwidth kamera adalah 600Kb/s, yaitu, bahwa 600 kilobit ditransmisikan dalam satu detik.

Kecepatan bit selalu dinyatakan sebagai data (bit atau byte) selama satu detik. Per menit atau jam tidak berlaku, terutama karena peralatan jaringan dinilai sebagai apa yang dapat ditangani perangkat per detik.

Kompresi Video dan Bandwidth

Kompresi video dalam sistem pengawasan video adalah proses penyandian file video sedemikian rupa sehingga menghabiskan lebih sedikit ruang daripada file aslinya dan lebih mudah untuk dikirim melalui jaringan / Internet. Ini adalah jenis teknik kompresi yang mengurangi ukuran format file video dengan menghilangkan data yang berlebihan dan tidak berfungsi dari file video asli.

Setelah video dikompresi, format aslinya diubah menjadi format lain (tergantung codec yang digunakan). Pemutar video harus mendukung format video tersebut atau terintegrasi dengan codec kompresi untuk memutar file video.

JPEG gerak

Motion JPEG (M-JPEG atau MJPEG) adalah a Format kompresi video di mana masing-masing bingkai video or terjalin bidang a video digital urutannya adalah dikompresi terpisah sebagai a JPEG gambar.

Awalnya dikembangkan untuk aplikasi PC multimedia, Motion JPEG menikmati dukungan klien yang luas: sebagian besar browser dan pemutar web menyediakan dukungan asli, dan plug-in tersedia untuk sisanya. Perangkat lunak dan perangkat yang menggunakan standar M-JPEG meliputi browser web, pemutar media, konsol game, kamera digital, kamera IP, webcam, server streaming, kamera video, dan editor video non-linear

H. 264

H.264, yang juga disebut MPEG-4 AVC, adalah standar kompresi yang diperkenalkan pada tahun 2003 dan merupakan standar umum yang digunakan dalam kamera sistem pengawasan video dan banyak aplikasi media komersial. Berbeda dengan pendekatan frame-by-frame MJPEG, H.264 menyimpan full-frame hanya pada interval, misalnya sekali dalam satu detik dan mengkodekan sisa frame hanya dengan perbedaan yang disebabkan oleh gerakan dalam video. Full frame disebut I-frame (juga index frame atau intra-frame) dan frame parsial yang hanya berisi selisih dari frame sebelumnya disebut P-frame (juga predicted frame atau inter-frame). P-frame lebih kecil dan lebih banyak daripada I-frame. Ada juga B-frame (bidirectional frame), yang merujuk kedua arah ke frame sebelumnya dan selanjutnya untuk perubahan. Pola pengulangan frame IPB disebut group of pictures (GOP). Interval waktu untuk bingkai-I bervariasi dan dapat berkisar dari beberapa kali per detik hingga hampir satu menit. Semakin banyak bingkai-I yang ditransmisikan, semakin besar aliran videonya, tetapi ini membuat penguraian ulang aliran menjadi lebih mudah karena ini hanya dapat terjadi pada bingkai-I.

H.265

High-Efficiency Video Coding (HEVC), juga dikenal sebagai H.265 dan MPEG-H Part 2, adalah standar kompresi video yang dirancang sebagai bagian dari proyek MPEG-H sebagai penerus Advanced Video Coding (AVC, H.264, atau MPEG-4 Part 10) yang banyak digunakan. Dibandingkan dengan AVC, HEVC menawarkan kompresi data 25% hingga 50% lebih baik pada tingkat kualitas video yang sama atau kualitas video yang jauh lebih baik pada kecepatan bit yang sama. Ini mendukung resolusi hingga 8192×4320, termasuk 8K UHD, dan tidak seperti AVC 8-bit utama, profil 10 Utama HEVC dengan kesetiaan yang lebih tinggi telah digabungkan ke hampir semua perangkat keras pendukung.

H.264vsH.265 H.265 lebih maju dari H.264 karena berbagai alasan. Perbedaan terbesar di sini adalah bahwa H.265/HEVC memungkinkan ukuran file yang lebih rendah dari streaming video langsung Anda. Ini secara signifikan menurunkan bandwidth yang dibutuhkan. Kemudian, keuntungan lain dari H.265 adalah fakta bahwa ia memproses data dalam unit pengkodean pohon. Meskipun makroblok dapat berkisar dari ukuran blok 4x4 hingga 16x16, CTU dapat memproses hingga blok 64x64. Hal ini memungkinkan H.265 untuk mengompresi informasi secara lebih efisien. Selain itu, H.265 juga memiliki kompensasi gerakan dan prediksi spasial yang lebih baik daripada H.264. Itu cukup membantu pemirsa Anda karena perangkat mereka akan membutuhkan lebih sedikit bandwidth dan daya pemrosesan untuk mendekompresi semua informasi dan menonton streaming.

Laju Bit Konstan dan Variabel (CBR dan VBR)

Bitrate mengukur jumlah data yang ditransfer selama periode waktu tertentu. Dalam streaming video online, kecepatan bit video diukur dalam kilobit per detik, atau kbps. Bitrate memengaruhi kualitas video. Streaming dengan bitrate lebih tinggi membantu Anda menghasilkan streaming berkualitas lebih tinggi.

Bitrate juga merupakan sesuatu yang penting dalam tahap encoding atau transcoding dari proses streaming karena ini juga berkaitan dengan transfer data.

Bitrate Konstan

Saat mengonfigurasi kamera untuk CBR, kamera diatur untuk memiliki konsumsi bandwidth yang konstan. Jumlah kompresi yang diterapkan meningkat karena lebih banyak perubahan yang terjadi. Ini dapat menambahkan artefak kompresi ke gambar dan menurunkan kualitas gambar. Dengan CBR, kualitas gambar akan dikorbankan untuk memenuhi target bandwidth. Jika target ditetapkan secara wajar, degradasi ini mungkin hampir tidak terlihat dan memberikan dasar yang stabil untuk menghitung penyimpanan dan merencanakan jaringan. Untuk kamera pengawas IP yang dipasang di jaringan area lokal (LAN) dengan pemanfaatan jaringan rendah atau saat ruang penyimpanan melimpah, VBR direkomendasikan untuk mempertahankan kualitas gambar terbaik, sedangkan CBR dapat membantu mengontrol lingkungan yang dibatasi bandwidth.

Bitrate Variabel

Kekuatan masing-masing metode kompresi dapat disesuaikan. Secara umum, kompresi yang lebih tinggi menyebabkan lebih banyak artefak, jadi ada strategi berbeda untuk mencapai perilaku yang diinginkan. Saat kompresi VBR digunakan, ukuran aliran terkompresi diperbolehkan bervariasi untuk mempertahankan kualitas gambar yang konsisten. Dengan demikian, VBR lebih cocok digunakan pada scene yang bergerak dan cenderung tidak konstan. Kerugiannya adalah bandwidth dapat, sampai batas tertentu, bervariasi tergantung pada situasinya. Jadi penyimpanan mungkin habis lebih awal dari yang direncanakan atau hambatan transmisi dapat muncul saat kamera tiba-tiba membutuhkan lebih banyak bandwidth. Di VBR, tidak ada batasan tegas yang ditempatkan pada bitrate. Pengguna menetapkan bitrate target tertentu atau tingkat kualitas gambar.

Tingkat kompresi VBR dapat diatur ke Ekstra Tinggi, Tinggi, Normal, Rendah, dan Ekstra Rendah di beberapa sistem perekam.

Konsumsi Bandwidth Kamera

Berikut adalah beberapa penyebab umum konsumsi bandwidth kamera:

Resolusi: Semakin besar resolusinya, semakin besar bandwidthnya.

Frame Rate: Semakin besar frekuensi gambar, semakin besar bandwidth

Kompleksitas Pemandangan: Semakin banyak aktivitas di TKP (banyak mobil dan orang bergerak vs tidak ada orang di TKP), semakin besar bandwidth yang dibutuhkan.

cahaya rendah: Sering kali pada malam hari, tetapi tidak selalu, membutuhkan lebih banyak bandwidth karena kebisingan dari kamera.

Video Resolusi

Setiap kamera dalam sistem pengawasan video memiliki sensor gambar. Pixel yang tersedia dari kiri ke kanan memberikan resolusi horizontal, sedangkan piksel dari atas ke bawah memberikan resolusi vertikal. Kalikan kedua angka tersebut untuk mendapatkan resolusi total sensor gambar ini.

Dengan asumsi 24 bit untuk nilai warna RGB dari sebuah piksel:

1920(H) x 1080(V) = 2,073,600 piksel = 2.0 MP x 24 bit = 48 Mbit/dtk

4096(H) x 2160(V) = 8,847,360 piksel = 8.0 MP x 24 bit = 192 Mbit/dtk

Oleh karena itu, 4096 x 2160 membutuhkan lebih banyak bandwidth karena mengandung lebih banyak piksel, atau lebih sederhananya, lebih banyak data. Tapi itu memberikan gambar yang lebih jelas dan tajam bila diperlukan untuk mengidentifikasi subjek, wajah, atau model mobil dan warna atau pelat nomornya. Begitu pula sebaliknya, resolusi yang lebih rendah menghasilkan bandwidth yang lebih sedikit, tetapi imbal baliknya adalah gambar yang kurang jelas dan buram. Resolusi yang lebih rendah biasanya memberikan kesadaran situasional kepada operator pengawasan—melihat apa yang sedang terjadi daripada detail.

Resolusi bukanlah satu-satunya hal yang menentukan kejernihan sebuah gambar. Performa optik lensa, panjang fokus (zoom optik), jarak ke objek, kondisi pencahayaan, kotoran, dan cuaca juga merupakan faktor penting.

Frame Rate

Kecepatan bingkai dalam sistem pengawasan video diukur dalam bingkai per detik (FPS), yang berarti jumlah gambar yang dihasilkan dalam satu detik. Semakin tinggi frame rate, semakin halus subjek bergerak dalam video. Semakin rendah frame rate, semakin banyak gerakan tersentak-sentak sampai pada titik di mana subjek melompat dari satu posisi ke posisi lain dengan kehilangan apa pun di antaranya. Bandwidth meningkat dengan kecepatan bingkai. Setengah frame rate biasanya tidak cukup mengurangi setengah bandwidth, karena efisiensi pengkodean menurun. Kamera pengintai modern dapat menghasilkan hingga 60 FPS. Namun, batasan CPU terkadang akan membatasi FPS ke nilai yang lebih rendah saat resolusi disetel terlalu tinggi. Menemukan pengaturan FPS yang optimal untuk sebuah adegan adalah kompromi antara tujuan: menangkap semua informasi yang relevan tanpa kehilangan detail penting antara frame versus pertimbangan bandwidth. Jika kamera memantau ikhtisar yang tenang, tidak perlu mencapai 30 FPS. Pengaturan 5 hingga 15 FPS sudah cukup. Sebagai aturan umum, semakin cepat perubahan terjadi atau semakin cepat pergerakan subjek diantisipasi, semakin tinggi FPS yang harus ditetapkan. Sesuaikan FPS setelah kamera dipasang dan pantau apakah kehalusan video dapat diterima atau tidak.

Kompleksitas Pemandangan

Kompleksitas pemandangan juga memengaruhi bandwidth yang dihasilkan kamera video. Umumnya, semakin kompleks pemandangannya, semakin banyak bandwidth yang dibutuhkan untuk mencapai kualitas gambar tertentu. Misalnya, pemandangan yang memiliki dedaunan pohon, pagar kawat, atau tekstur acak seperti langit-langit berondong jagung menambah kompleksitas pemandangan. Lainnya, seperti dinding yang dicat warna biasa atau detail kecil, dianggap sebagai pemandangan sederhana. Demikian pula, gerak atau gerakan meningkatkan kompleksitas. Orang-orang yang lewat, mobil yang melintas, atau dedaunan pohon yang tertiup angin adalah contohnya.

Jumlah Kamera dan Klien Jumlah kamera mempengaruhi kebutuhan bandwidth untuk sistem pengawasan video. Jika semua kamera sama, maka dua kali jumlah kamera akan menggandakan data yang dihasilkan. Untuk mempertahankan skalabilitas sistem, ia harus dapat memecah topologi besar menjadi partisi yang lebih kecil yang dapat dikelola. Dengan menyusun sistem dalam arsitektur berlapis dan terdistribusi, dimungkinkan untuk mempertahankan skalabilitas pada rentang kuantitas yang besar. Kuncinya adalah mendistribusikan bandwidth sehingga kemacetan dapat dihindari. Lebih lanjut akan dibahas di bagian Bandwidth Bottlenecks. Jumlah klien yang melihat Pembahasan di atas berkaitan dengan bandwidth kamera yang dimasukkan ke dalam perekam. Ini hanya satu sisi gambar, di mana sisi lain menghubungkan perekam ke klien yang menonton video langsung atau pemutaran. Misalnya, mungkin ada tim keamanan yang terus memantau kamera 24 jam sehari, tujuh hari seminggu. Bandwidth ini akan sama dengan semua data yang berasal dari kamera. Dalam hal pemutaran, diperlukan lebih banyak bandwidth jika digunakan selain streaming langsung. Mengingat bisa ada banyak klien yang terhubung ke sistem pada saat yang sama, lalu lintas sisi klien dapat menjadi perhatian utama.