Båndbredde er det mest avgjørende elementet i Ethernet-nettverk for videoovervåkingssystemer. Uten nøye planlegging på forhånd, kan videoovervåkingssystemene ende opp med en båndbreddeflaskehals. Dette forårsaker ikke bare tap av videopakker, forsinkelser eller jitter, men forringer også videokvaliteten, eller enda verre, hindrer opptak av kritiske hendelser. Båndbredde bestemmer også kravene til lagringskapasitet for en gitt oppbevaringsperiode. Å forstå videobåndbredde krever inngående kunnskap om flere felt. Denne teknoten er internert for å gi grunnleggende kunnskap om hva som påvirker ytelsen til videoovervåkingssystemene.

Bits og byte bruker begge samme bokstav for stenografireferanse. Den eneste forskjellen er at biter bruker små bokstaver 'b' og bytes bruker store bokstaver 'B'. Du kan huske dette ved å huske at byte er "større" enn biter. Vi ser ofte at folk forvirrer dette fordi de på et øyeblikk ser like ut. For eksempel, 100Kb/s og 100KB/s, sistnevnte er 8 ganger større enn førstnevnte.
Vi anbefaler at du bruker bits når du beskriver videoovervåkingssystemets båndbredde, men pass på at noen mennesker, ofte fra server-/lagringssiden, vil bruke bytes. På grunn av dette, vær på vakt og be om bekreftelse hvis det er uklarhet (dvs. "Beklager sa du X bits eller bytes").

Kilobit, Megabit og Gigabit
Det tar mange biter (eller byte) for å sende en video. I praksis vil du aldri ha en videostrøm på 500b/s eller til og med 500B/s. Video trenger vanligvis minst tusenvis eller millioner av biter. Aggregerte videostrømmer trenger ofte milliarder av biter.
Det vanlige uttrykket/prefiksene for å uttrykke en stor mengde båndbredde er:

• Kilobit er tusenvis, f.eks. er 500Kb/s lik 500,000 XNUMXb/s. En individuell videostrøm i kilobit har en tendens til å være enten lav oppløsning eller lav frame eller høy komprimering (eller alle de ovennevnte).

• Megabit er millioner, for eksempel er 5Mb/s lik 5,000,000b/s. En individuell IP-kamera videostrøm har en tendens til å være i ensifrede megabit (f.eks. 1 Mb/s eller 2 Mb/s eller 4 Mb/s er ganske vanlige områder). Mer enn 10 Mb/s for en individuell videostrøm er mindre vanlig, men ikke umulig i modeller med superhøy oppløsning (4K, 20MP, 30MP, etc.). Imidlertid kan 100 kameraer som streames samtidig rutinemessig kreve 200 Mb/s eller 300 Mb/s osv.

• Gigabit er milliarder, for eksempel er 5Gb/s lik 5,000,000,000b/s. Man trenger sjelden mer enn en gigabit båndbredde for videoovervåking med mindre man har et veldig storskala videoovervåkingssystem som backhauler all video til et sentralt nettsted.

Bitrater

Ivideo-overvåkingssystemer Båndbredde er som kjøretøyets hastighet. Det er en rate over tid. Så akkurat som du kan si at du kjørte 60mph (eller 96kph), kan du si at båndbredden til et kamera er 600Kb/s, dvs. at 600 kilobit ble overført på et sekund.

Bithastigheter uttrykkes alltid som data (biter eller byte) over et sekund. Per minutt eller time er ikke aktuelt, først og fremst fordi nettverksutstyr er vurdert som det enheten kan håndtere per sekund.

Videokomprimering og båndbredde

Videokomprimering i videoovervåkingssystemer er prosessen med å kode en videofil på en slik måte at den bruker mindre plass enn originalfilen og er lettere å overføre over nettverket/internettet. Det er en type komprimeringsteknikk som reduserer størrelsen på videofilformater ved å eliminere overflødige og ikke-funksjonelle data fra den originale videofilen.

Når en video er komprimert, endres originalformatet til et annet format (avhengig av kodeken som brukes). Videospilleren må støtte det videoformatet eller være integrert med komprimeringskodeken for å spille av videofilen.

Motion JPEG

Motion JPEG (M-JPEG eller MJPEG) er en videokomprimeringsformat der hver videoramme or flettet sammen felt av en digital video sekvensen er komprimert separat som en JPEG bilde.

Motion JPEG, som opprinnelig ble utviklet for multimedia-PC-applikasjoner, har bred klientstøtte: de fleste store nettlesere og spillere gir innebygd støtte, og plug-ins er tilgjengelige for resten. Programvare og enheter som bruker M-JPEG-standarden inkluderer nettlesere, mediespillere, spillkonsoller, digitale kameraer, IP-kameraer, webkameraer, strømmeservere, videokameraer og ikke-lineære videoredigerere

H. 264

H.264, som også kalles MPEG-4 AVC, er en komprimeringsstandard som ble introdusert i 2003 og er den utbredte standarden som brukes i videoovervåkingssystemkameraer og mange kommersielle medieapplikasjoner. I motsetning til frame-by-frame-tilnærmingen til MJPEG, lagrer H.264 full-frame kun med intervaller på for eksempel én gang i sekundet og koder resten av bildene kun med forskjellene forårsaket av bevegelse i videoen. Hele rammer kalles I-frame (også indeksramme eller intra-ramme) og de delvise som bare inneholder forskjellen til forrige ramme kalles P-ramme (også predikert ramme eller interramme). P-rammer er mindre og flere enn I-rammer. Det er også en B-ramme (toveis ramme), som refererer begge veier til tidligere og etterfølgende rammer for endringer. Det tilbakevendende mønsteret til IPB-rammer kalles en gruppe bilder (GOP). Tidsintervallet for I-rammer varierer og kan variere fra flere ganger i sekundet til nesten et minutt. Jo flere I-rammer som overføres, desto større blir videostrømmen, men det gjør det lettere å starte dekoding av en strøm på nytt siden dette kun kan skje ved en I-frame.

H.265

High-Efficiency Video Coding (HEVC), også kjent som H.265 og MPEG-H Part 2, er en videokomprimeringsstandard designet som en del av MPEG-H-prosjektet som en etterfølger til den mye brukte Advanced Video Coding (AVC, H) .264 eller MPEG-4 del 10). Sammenlignet med AVC tilbyr HEVC fra 25 % til 50 % bedre datakomprimering på samme nivå av videokvalitet eller vesentlig forbedret videokvalitet med samme bithastighet. Den støtter oppløsninger på opptil 8192×4320, inkludert 8K UHD, og ​​i motsetning til primært 8-bits AVC, har HEVCs High Fidelity Main 10-profil blitt integrert i nesten all støttende maskinvare.

H.264 mot H.265 H.265 er mer avansert enn H.264 på grunn av ulike årsaker. Den største forskjellen her er at H.265/HEVC tillater enda lavere filstørrelser på live-videostrømmene dine. Dette reduserer den nødvendige båndbredden betydelig. En annen fordel med H.265 er det faktum at den behandler data i kodende treenheter. Selv om makroblokker kan gå alt fra 4×4 til 16×16 blokkstørrelser, er CTU-er i stand til å behandle opptil 64×64 blokker. Dette gjør at H.265 kan komprimere informasjon mer effektivt. I tillegg, H.265 har også en forbedret bevegelseskompensasjon og romlig prediksjon enn H.264 gjør. Det er ganske nyttig for seerne ved at enhetene deres vil kreve mindre båndbredde og prosessorkraft for å dekomprimere all informasjon og se en strøm.

Konstante og variable bithastigheter (CBR og VBR)

Bitrate måler mengden data som overføres over en tidsperiode. I online videostreaming måles videobithastigheten i kilobits per sekund, eller kbps. Bitrate påvirker kvaliteten på en video. Streaming med høyere bitrate hjelper deg med å produsere strømmer av høyere kvalitet.

Bitrate er også noe som er viktig i kodings- eller transkodingsstadiet av strømmeprosessen siden dette også omhandler overføring av data.

Konstant bithastighet

Når du konfigurerer et kamera for CBR, er kameraet satt til å ha konstant båndbreddeforbruk. Mengden komprimering som brukes øker etter hvert som flere endringer skjer. Dette kan legge til komprimeringsartefakter til bildet og forringe bildekvaliteten. Med CBR vil bildekvaliteten bli ofret for å nå båndbreddemålet. Hvis målet er rimelig satt, kan denne degraderingen være knapt merkbar og det gir et stabilt grunnlag for å beregne lagring og planlegge nettverket. For IP-overvåkingskameraer installert i et lokalt nettverk (LAN) med lav nettverksutnyttelse eller når det er rikelig med lagringsplass, anbefales VBR for å opprettholde den beste bildekvaliteten, mens CBR kan hjelpe til med å kontrollere båndbreddebegrensede miljøer.

Variabel bithastighet

Styrken til hver kompresjonsmetode kan justeres. Generelt forårsaker høyere kompresjon flere artefakter, så det er forskjellige strategier for å oppnå ønsket oppførsel. Når VBR-komprimering brukes, tillates størrelsen på den komprimerte strømmen å variere for å opprettholde konsistent bildekvalitet. Dermed kan VBR være mer egnet når det er bevegelse i scenen og den har en tendens til å ikke være konstant. Ulempen er at båndbredden til en viss grad kan variere avhengig av situasjonen. Så lagring kan bli brukt opp tidligere enn planlagt eller overføringsflaskehalser kan dukke opp når kameraer plutselig krever mer båndbredde. I VBR er det ingen fast tak på bithastigheten. Brukeren angir en viss målbithastighet eller bildekvalitetsnivå.

VBR-komprimeringsnivået kan settes til Extra High, High, Normal, Low og Extra Low i noen opptakersystemer.

Kamerabåndbreddeforbruk

Her er noen vanlige drivere for kamerabåndbreddeforbruk:

oppløsning: Jo større oppløsning, jo større båndbredde.

Frame Rate: Jo høyere bildefrekvens, jo større båndbredde

Scenekompleksitet: Jo mer aktivitet på scenen (mange biler og mennesker i bevegelse kontra ingen på scenen), jo større båndbredde trengs.

lite lys: Nattetid krever ofte, men ikke alltid, mer båndbredde på grunn av støy fra kameraer.

video~~POS=TRUNC

Hvert kamera i videoovervåkingssystemer har en bildesensor. De tilgjengelige pikslene fra venstre til høyre gir den horisontale oppløsningen, mens pikslene fra topp til bunn gir vertikal oppløsning. Multipliser de to tallene for den totale oppløsningen til denne bildesensoren.

Forutsatt 24 biter for RGB-fargeverdiene til en piksel:

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

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

Derfor tar 4096 x 2160 mer båndbredde siden den inneholder flere piksler, eller rett og slett mer data. Men det gir klarere, skarpere bilder når det er nødvendig for å identifisere et motiv, et ansikt eller en bilmodell og fargen eller skilt. Vice versa, lavere oppløsning genererer mindre båndbredde, men avveiningen er et mindre klart, uskarkere bilde. Lavere oppløsning gir vanligvis overvåkingsoperatører situasjonsbevissthet – se hva som skjer i stedet for detaljer.

Oppløsning er ikke det eneste som bestemmer klarheten til et bilde. Objektivets optiske ytelse, brennvidde (optisk zoom), avstand til objektet, lysforhold, skitt og vær er også kritiske faktorer.

Frame Rate

Bildehastighet i videoovervåkingssystemer måles i bilder per sekund (FPS), som betyr antall bilder som produseres i løpet av et sekund. Jo høyere bildefrekvens, jo jevnere beveger motivet seg i videoen. Jo lavere bildefrekvensen er, desto mer rykksomme bevegelser blir det til et punkt hvor motivene hopper fra posisjon til posisjon med tap av noe i mellom. Båndbredden øker med bildefrekvensen. Halve bildefrekvensen reduserer vanligvis ikke helt båndbredden med halvparten, fordi kodingseffektiviteten lider. Moderne overvåkingskameraer kan generere opptil 60 FPS. Imidlertid vil CPU-begrensninger noen ganger begrense FPS til en lavere verdi når oppløsningene er satt for høyt. Å finne den optimale FPS-innstillingen for en scene er et kompromiss mellom mål: fange opp all relevant informasjon uten at viktige detaljer går tapt mellom bilder og båndbredde. Hvis et kamera overvåker en stille oversikt, er det ikke nødvendig å gå opp til 30 FPS. En innstilling på 5 til 15 FPS er tilstrekkelig. Som en tommelfingerregel, jo raskere endring som skjer eller jo raskere motivbevegelse er forventet, jo høyere bør FPS settes. Juster FPS etter at kameraene er installert og overvåk om jevnheten til videoen er akseptabel eller ikke.

Scenekompleksitet

Kompleksiteten til en scene påvirker også båndbredden et videokamera genererer. Generelt, jo mer kompleks scenen er, desto mer båndbredde kreves det for å oppnå en viss bildekvalitet. For eksempel, scener som har treblader, trådgjerder eller tilfeldige teksturer som popcorntak øker scenens kompleksitet. Andre, som en vanlig, vanlig fargemalt vegg eller små detaljer, anses som en enkel scene. På samme måte øker bevegelse eller bevegelse kompleksiteten. Folk som går forbi, biler som kjører på tvers, eller treblader i en lek er eksempler.

Antall kameraer og klienter Antallet kameraer påvirker båndbreddekravene til et videoovervåkingssystem. Hvis alle kameraer er like, vil to ganger kameratall doble dataene som genereres. For å opprettholde skalerbarheten til et system, må det være i stand til å bryte store topologier i håndterbare mindre partisjoner. Ved å strukturere systemet i en lagdelt og distribuert arkitektur er det mulig å opprettholde skalerbarhet over et stort spekter av mengder. Nøkkelen er å distribuere båndbredde slik at flaskehalser unngås. Mer vil bli diskutert i delen Båndbreddeflaskehalser. Antall visningskunder Diskusjonen ovenfor gjelder kamerabåndbredde som mates inn i opptakeren. Dette er bare den ene siden av bildet, der den andre siden kobler opptakerne til klientene som ser på live eller spiller av video. For eksempel kan det være et sikkerhetsteam som konstant overvåker kameraene 24 timer i døgnet, syv dager i uken. Denne båndbredden vil være lik alle dataene som kommer fra kameraene. Ved avspilling kreves det enda mer båndbredde hvis den brukes i tillegg til livestreaming. Tatt i betraktning at det kan være mange klienter som kobler til et system samtidig, kan trafikken på klientsiden være den dominerende bekymringen.