Pralaidumas yra svarbiausias vaizdo stebėjimo sistemų eterneto tinklo elementas. Be kruopštaus planavimo iš anksto, vaizdo stebėjimo sistemos gali susidurti su pralaidumo kliūtimi. Tai ne tik sukelia vaizdo paketų praradimą, vėlavimą ar drebėjimą, bet ir pablogina vaizdo kokybę arba, dar blogiau, trukdo įrašyti svarbius incidentus. Pralaidumas taip pat nustato saugojimo talpos reikalavimus tam tikram saugojimo laikotarpiui. Norint suprasti vaizdo pralaidumą, reikia nuodugniai išmanyti keletą sričių. Ši technologija skirta suteikti pagrindinių žinių apie tai, kas turi įtakos vaizdo stebėjimo sistemų veikimui.

Tiek bitai, tiek baitai naudoja tą pačią raidę stenografinei nuorodai. Vienintelis skirtumas yra tas, kad bitai naudoja mažąsias raides „b“, o baitai – didžiąsias „B“. Tai galite prisiminti prisimindami, kad baitai yra „didesni“ nei bitai. Matome, kad žmonės dažnai tai painioja, nes iš pirmo žvilgsnio jie atrodo panašūs. Pavyzdžiui, 100 Kb/s ir 100 KB/s, pastarasis yra 8 kartus didesnis nei pirmasis.
Apibūdinant vaizdo stebėjimo sistemos pralaidumą rekomenduojame naudoti bitus, tačiau saugokitės, kad kai kurie žmonės, dažnai iš serverio / saugyklos pusės, naudos baitus. Dėl šios priežasties būkite budrūs ir paprašykite patvirtinimo, jei yra kokių nors neaiškumų (ty „Atsiprašau, kad pasakėte X bitų ar baitų“).

Kilobitai, megabitai ir Gigabitai
Vaizdo įrašui išsiųsti reikia daug bitų (arba baitų). Praktiškai niekada neturėsite 500b/s ar net 500b/s vaizdo srauto. Vaizdo įrašui paprastai reikia mažiausiai tūkstančių ar milijonų bitų. Suvestiems vaizdo įrašų srautams dažnai reikia milijardų bitų.
Įprasta išraiška / priešdėliai, skirti išreikšti didelį pralaidumą, yra:

• Kilobitų yra tūkstančiai, pvz., 500 Kb/s yra lygus 500,000 XNUMX b/s. Atskiras vaizdo įrašo srautas kilobitais paprastai būna mažos raiškos arba mažo kadro arba didelio suspaudimo (arba visų aukščiau išvardytų dalykų).

• Megabitai yra milijonai, pvz., 5 Mb/s yra lygus 5,000,000 1 2 b/s. Atskiros IP kameros vaizdo srautas paprastai būna vieno skaitmens megabitų (pvz., 4Mb/s arba 10Mb/s arba 4Mb/s yra gana dažni diapazonai). Daugiau nei 20 Mb/s atskiram vaizdo įrašų srautui yra mažiau paplitęs, nors tai nėra neįmanomas itin didelės raiškos modeliuose (30K, 100MP, 200MP ir kt.). Tačiau 300 kamerų, kurios vienu metu perduodamos srautiniu būdu, paprastai gali reikalauti XNUMX Mb/s arba XNUMX Mb/s ir pan.

• Gigabitai yra milijardai, pvz., 5 Gb/s yra lygus 5,000,000,000 XNUMX XNUMX XNUMX b/s. Vaizdo stebėjimui retai prireikia daugiau nei gigabito pralaidumo, nebent turima labai didelės apimties vaizdo stebėjimo sistema, nukreipianti visą vaizdo įrašą į centrinę svetainę.

Bito normos

Vaizdo stebėjimo sistemos Pralaidumas yra kaip transporto priemonės greitis. Tai yra norma laikui bėgant. Taigi, kaip galima sakyti, kad važiavote 60 mylių per valandą (arba 96 km/h), galima sakyti, kad kameros pralaidumas yra 600 Kb/s, ty per sekundę buvo perduota 600 kilobitų.

Bitų sparta visada išreiškiama kaip duomenys (bitai arba baitai) per sekundę. Per minutę ar valandą netaikomos, visų pirma todėl, kad tinklo įranga yra įvertinta kaip įrenginys gali apdoroti per sekundę.

Vaizdo įrašo suspaudimas ir pralaidumas

Vaizdo glaudinimas vaizdo stebėjimo sistemose – tai procesas, kai vaizdo failas užkoduojamas taip, kad jis užimtų mažiau vietos nei originalus failas ir būtų lengviau perduodamas tinklu/internetu. Tai glaudinimo būdas, kuris sumažina vaizdo failų formatų dydį, pašalindamas perteklinius ir neveikiančius duomenis iš pradinio vaizdo failo.

Kai vaizdo įrašas suglaudinamas, jo pradinis formatas pakeičiamas į kitą formatą (atsižvelgiant į naudojamą kodeką). Vaizdo įrašų grotuvas turi palaikyti šį vaizdo įrašo formatą arba būti integruotas su glaudinimo kodeku, kad galėtų leisti vaizdo failą.

Judesio JPEG

Motion JPEG (M-JPEG arba MJPEG) yra a vaizdo suspaudimo formatas kuriame kiekvienas vaizdo kadras or susipynę laukas a skaitmeninis vaizdo įrašas seka yra suspaustas atskirai kaip a JPEG vaizdas.

Iš pradžių sukurtas daugialypės terpės kompiuterinėms programoms, Motion JPEG turi platų klientų palaikymą: dauguma pagrindinių interneto naršyklių ir grotuvų teikia vietinį palaikymą, o likusioms programoms yra prieinami papildiniai. M-JPEG standartą naudojanti programinė įranga ir įrenginiai apima žiniatinklio naršykles, daugialypės terpės grotuvus, žaidimų pultus, skaitmeninius fotoaparatus, IP kameras, internetines kameras, srautinio perdavimo serverius, vaizdo kameras ir nelinijinius vaizdo įrašų rengyklės.

H. 264

H.264, kuris taip pat vadinamas MPEG-4 AVC, yra glaudinimo standartas, pristatytas 2003 m. ir yra paplitęs standartas, naudojamas vaizdo stebėjimo sistemos kamerose ir daugelyje komercinių žiniasklaidos programų. Skirtingai nuo MJPEG metodo, H.264 išsaugo visą kadrą tik intervalais, pavyzdžiui, kartą per sekundę, o likusius kadrus užkoduoja tik su skirtumais, kuriuos sukelia judesys vaizdo įraše. Visi kadrai vadinami I-kadru (taip pat indeksiniu kadru arba vidiniu kadru), o daliniai, kuriuose yra tik skirtumas nuo ankstesnio kadro, vadinami P (taip pat numatytu kadru arba inter-kadru). P rėmeliai yra mažesni ir daugiau nei I rėmeliai. Taip pat yra B rėmelis (dviejų krypčių kadras), kuris nukreipia į ankstesnius ir vėlesnius pakeitimus. Pasikartojantis IPB kadrų modelis vadinamas paveikslėlių grupe (GOP). I-kadrų laiko intervalas skiriasi ir gali svyruoti nuo kelių kartų per sekundę iki beveik minutės. Kuo daugiau I kadrų perduodama, tuo didesnis bus vaizdo srautas, tačiau dėl to srauto dekodavimą iš naujo pradėti lengviau, nes tai gali įvykti tik esant I kadram.

H.265

Didelio efektyvumo vaizdo kodavimas (HEVC), taip pat žinomas kaip H.265 ir MPEG-H 2 dalis, yra vaizdo glaudinimo standartas, sukurtas kaip MPEG-H projekto dalis, kaip plačiai naudojamo išplėstinio vaizdo kodavimo (AVC, H) įpėdinis. .264 arba MPEG-4 10 dalis). Palyginti su AVC, HEVC siūlo nuo 25% iki 50% geresnį duomenų glaudinimą esant tokiam pačiam vaizdo kokybės lygiui arba žymiai pagerintą vaizdo kokybę esant tokiai pat spartai. Jis palaiko skiriamąją gebą iki 8192 × 4320, įskaitant 8K UHD, ir, skirtingai nei daugiausia 8 bitų AVC, HEVC didesnio tikslumo Main 10 profilis buvo įtrauktas į beveik visą palaikomą aparatinę įrangą.

H.264vsH.265 H.265 dėl įvairių priežasčių yra labiau pažengęs nei H.264. Didžiausias skirtumas yra tas, kad H.265/HEVC leidžia naudoti dar mažesnius tiesioginių vaizdo įrašų srautų failų dydžius. Tai žymiai sumažina reikiamą pralaidumą. Kitas H.265 privalumas yra tai, kad jis apdoroja duomenis kodavimo medžio vienetais. Nors makroblokai gali būti nuo 4 × 4 iki 16 × 16 blokų, CTU gali apdoroti iki 64 × 64 blokų. Tai leidžia H.265 efektyviau suspausti informaciją. Be, H.265 taip pat turi patobulintą judesio kompensavimą ir erdvinį numatymą nei H.264. Tai labai naudinga jūsų žiūrovams, nes jų įrenginiams reikės mažiau pralaidumo ir apdorojimo galios, kad būtų galima išskleisti visą informaciją ir žiūrėti srautą.

Pastovi ir kintama bitų sparta (CBR ir VBR)

Bitų sparta matuoja per tam tikrą laikotarpį perduodamų duomenų kiekį. Srautinės vaizdo transliacijos metu vaizdo įrašo perdavimo sparta matuojama kilobitais per sekundę arba kbps. Pralaidumas turi įtakos vaizdo įrašo kokybei. Srautas naudojant didesnį pralaidumą padeda generuoti aukštesnės kokybės srautus.

Biudžeto greitis taip pat yra svarbus srautinio perdavimo proceso kodavimo arba perkodavimo etape, nes tai taip pat susiję su duomenų perdavimu.

Pastovi bitų sparta

Konfigūruojant kamerą CBR, kamera nustatoma taip, kad sunaudotų pastovų pralaidumą. Suspaudimo kiekis didėja, kai atsiranda daugiau pakeitimų. Tai gali pridėti glaudinimo artefaktų į vaizdą ir pabloginti vaizdo kokybę. Naudojant CBR, vaizdo kokybė bus paaukota, kad būtų pasiektas pralaidumo tikslas. Jei tikslas yra pagrįstai nustatytas, šis pablogėjimas gali būti sunkiai pastebimas ir tai suteikia stabilų pagrindą skaičiuojant saugyklą ir planuojant tinklą. IP stebėjimo kameroms, įdiegtoms vietiniame tinkle (LAN), kuriame tinklo naudojimas yra mažas arba kai saugyklos vietos yra daug, VBR rekomenduojama išlaikyti geriausią vaizdo kokybę, o CBR gali padėti valdyti riboto pralaidumo aplinką.

Kintamasis bitų dažnis

Kiekvieno suspaudimo metodo stiprumą galima reguliuoti. Apskritai, didesnis suspaudimas sukelia daugiau artefaktų, todėl yra įvairių strategijų norimam elgesiui pasiekti. Kai naudojamas VBR glaudinimas, suglaudinto srauto dydis gali skirtis, kad būtų išlaikyta vienoda vaizdo kokybė. Taigi, VBR gali būti tinkamesnis, kai scenoje yra judesio ir jis nėra pastovus. Trūkumas yra tas, kad pralaidumas tam tikru mastu gali skirtis priklausomai nuo situacijos. Taigi saugykla gali būti išnaudota anksčiau nei planuota arba gali atsirasti perdavimo kliūčių, kai fotoaparatams staiga reikia daugiau pralaidumo. Naudojant VBR, bitų sparta nėra nustatyta tvirtai. Vartotojas nustato tam tikrą tikslinį pralaidumo arba vaizdo kokybės lygį.

Kai kuriose įrašymo sistemose VBR glaudinimo lygį galima nustatyti į ypač aukštą, aukštą, normalų, žemą ir ypač žemą.

Kameros pralaidumo suvartojimas

Štai keletas dažniausiai naudojamų kameros pralaidumo veiksnių:

rezoliucija: Kuo didesnė skiriamoji geba, tuo didesnis pralaidumas.

Kadrų dažnis: Kuo didesnis kadrų dažnis, tuo didesnis pralaidumas

Scenos sudėtingumas: Kuo daugiau veiklos scenoje (daug automobilių ir žmonių juda, palyginti su niekuo scenoje), tuo didesnis reikalingas pralaidumas.

mažai šviesos: Naktis dažnai, bet ne visada, reikalauja didesnio pralaidumo dėl fotoaparatų keliamo triukšmo.

Vaizdo skiriamoji geba

Kiekviena vaizdo stebėjimo sistemų kamera turi vaizdo jutiklį. Galimi pikseliai iš kairės į dešinę užtikrina horizontalią skiriamąją gebą, o pikseliai iš viršaus į apačią – vertikalią. Padauginkite du skaičius, kad gautumėte bendrą šio vaizdo jutiklio skiriamąją gebą.

Darant prielaidą, kad pikselio RGB spalvų reikšmės yra 24 bitai:

1920 (H) x 1080 (V) = 2,073,600 2.0 24 pikselių = 48 MP x XNUMX bitai = XNUMX Mbit/s

4096 (H) x 2160 (V) = 8,847,360 8.0 24 pikselių = 192 MP x XNUMX bitai = XNUMX Mbit/s

Todėl 4096 x 2160 užima daugiau pralaidumo, nes joje yra daugiau pikselių arba tiesiog daugiau duomenų. Tačiau jis suteikia aiškesnes ir ryškesnes nuotraukas, kai reikia identifikuoti objektą, veidą ar automobilio modelį ir jo spalvą arba valstybinį numerį. Atvirkščiai, mažesnė skiriamoji geba sukuria mažiau pralaidumo, tačiau kompromisas yra ne toks aiškus ir neryškesnis vaizdas. Mažesnė skiriamoji geba paprastai suteikia stebėjimo operatoriams informacijos apie situaciją – mato, kas vyksta, o ne detales.

Raiška nėra vienintelis dalykas, lemiantis vaizdo aiškumą. Objektyvo optinė charakteristika, židinio nuotolis (optinis priartinimas), atstumas iki objekto, apšvietimo sąlygos, purvas ir oras taip pat yra svarbūs veiksniai.

Kadrų dažnis

Vaizdo stebėjimo sistemose kadrų dažnis matuojamas kadrais per sekundę (FPS), o tai reiškia, kiek nuotraukų sukuriama per sekundę. Kuo didesnis kadrų dažnis, tuo sklandžiau objektas juda vaizdo įraše. Kuo mažesnis kadrų dažnis, tuo labiau trūkčiojantys judesiai tampa iki taško, kai objektai šokinėja iš vienos padėties į kitą, prarandant bet ką tarp jų. Pralaidumas didėja didėjant kadrų dažniui. Tačiau pusė kadrų dažnio paprastai nesumažina pralaidumo per pusę, nes nukenčia kodavimo efektyvumas. Šiuolaikinės stebėjimo kameros gali generuoti iki 60 FPS. Tačiau procesoriaus apribojimai kartais apribos FPS iki mažesnės vertės, kai skiriamoji geba yra per didelė. Rasti optimalų FPS nustatymą scenai yra kompromisas tarp tikslų: užfiksuokite visą svarbią informaciją neprarandant esminių detalių tarp kadrų ir pralaidumo. Jei kamera stebi tylų vaizdą, nereikia didinti iki 30 FPS. Pakanka nustatyti nuo 5 iki 15 FPS. Paprastai, kuo greitesni pokyčiai vyksta arba kuo greičiau numatomas objekto judėjimas, tuo didesnis FPS turėtų būti nustatytas. Įdiegę kameras sureguliuokite FPS ir stebėkite, ar vaizdo sklandumas yra priimtinas, ar ne.

Scenos sudėtingumas

Scenos sudėtingumas taip pat turi įtakos vaizdo kameros generuojamam pralaidumui. Paprastai kuo sudėtingesnė scena, tuo daugiau pralaidumo reikės norint pasiekti tam tikrą vaizdo kokybę. Pavyzdžiui, scenos su medžių lapais, vielinėmis tvoromis arba atsitiktinėmis tekstūromis, pvz., spragėsių lubomis, padidina scenos sudėtingumą. Kiti, kaip įprasta, paprastomis spalvomis nudažyta siena ar smulkmena, laikomi paprasta scena. Panašiai judesys ar judėjimas padidina sudėtingumą. Pavyzdžiai yra pro šalį einantys žmonės, skersai važiuojantys automobiliai ar pučiantys medžių lapai.

Kamerų ir klientų skaičius Kamerų skaičius turi įtakos vaizdo stebėjimo sistemų pralaidumo reikalavimams. Jei visos kameros yra vienodos, sugeneruotų duomenų skaičius padvigubės. Kad išlaikytų sistemos mastelį, ji turi sugebėti suskaidyti dideles topologijas į valdomus mažesnius skaidinius. Struktūrizavus sistemą sluoksniuotoje ir paskirstytoje architektūroje, galima išlaikyti mastelį dideliame kiekių diapazone. Svarbiausia yra paskirstyti pralaidumą, kad būtų išvengta kliūčių. Daugiau bus aptarta skyriuje „Brandwidth Bottlenecks“. Žiūrinčių klientų skaičius Aukščiau pateikta diskusija yra susijusi su kameros pralaidumo įvedimu į įrašymo įrenginį. Tai tik viena nuotraukos pusė, kur kita pusė jungia įrašymo įrenginius su klientais, žiūrinčiais tiesioginį ar atkuriamąjį vaizdo įrašą. Pavyzdžiui, gali būti apsaugos komanda, kuri nuolat stebi kameras 24 valandas per parą, septynias dienas per savaitę. Šis pralaidumas būtų lygus visiems duomenims, gaunamiems iš kamerų. Atkūrimo atveju reikalingas dar didesnis pralaidumas, jei naudojamas kartu su tiesiogine transliacija. Atsižvelgiant į tai, kad prie sistemos vienu metu gali prisijungti daug klientų, kliento srautas gali būti dominuojantis rūpestis.