Pasovna širina je najpomembnejši element ethernetnega omrežja za sisteme video nadzora. Brez skrbnega vnaprejšnjega načrtovanja se lahko videonadzorni sistemi končajo z ozkim grlom pasovne širine. To ne povzroči samo izgube video paketov, zakasnitve ali tresenja, ampak tudi poslabša kakovost videa ali še huje, zavira snemanje kritičnih dogodkov. Pasovna širina določa tudi zahteve glede zmogljivosti shranjevanja za dano obdobje hrambe. Za razumevanje pasovne širine videa je potrebno poglobljeno znanje več področij. Ta tehnološka opomba je namenjena zagotavljanju temeljnega znanja o tem, kaj vpliva na delovanje videonadzornih sistemov.

Biti in bajti uporabljajo isto črko za stenografsko referenco. Edina razlika je v tem, da bit uporablja malo črko 'b', bajt pa veliko črko 'B'. To si lahko zapomnite tako, da se spomnite, da so bajti 'večji' od bitov. Vidimo, da ljudje to pogosto zamenjujejo, ker so na prvi pogled podobni. Na primer, 100 Kb/s in 100 KB/s, slednji je 8-krat večji od prvega.
Priporočamo, da pri opisovanju pasovne širine videonadzornega sistema uporabite bite, vendar pazite, da bodo nekateri ljudje, pogosto s strani strežnika/shrambe, uporabljali bajte. Zaradi tega bodite pozorni in prosite za potrditev, če pride do kakršnih koli nejasnosti (npr. »Oprostite, ali ste rekli X bitov ali bajtov«).

Kilobiti, megabiti in Gigabitov
Za pošiljanje videa je potrebnih veliko bitov (ali bajtov). V praksi nikoli ne boste imeli video toka 500b/s ali celo 500B/s. Video na splošno potrebuje vsaj na tisoče ali milijone bitov. Združeni video tokovi pogosto potrebujejo milijarde bitov.
Pogosti izrazi/predpone za izražanje velike količine pasovne širine so:

• Kilobiti so tisoči, npr. 500 Kb/s je enako 500,000 b/s. Posamezni video tok v kilobitih je običajno nizke ločljivosti ali nizkega okvirja ali visoke kompresije (ali vse našteto).

• Megabiti so milijoni, npr. 5 Mb/s je enako 5,000,000 b/s. Posamezni video tok kamere IP je ponavadi v enomestnih megabitih (npr. 1Mb/s ali 2Mb/s ali 4Mb/s so dokaj pogosta območja). Več kot 10 Mb/s za posamezen video tok je manj pogosto, čeprav ni nemogoče pri modelih s super visoko ločljivostjo (4K, 20 MP, 30 MP itd.). Vendar pa lahko 100 kamer, ki se pretakajo hkrati, rutinsko zahteva 200 Mb/s ali 300 Mb/s itd.

• Gigabiti so milijarde, npr. 5 Gb/s je enako 5,000,000,000 b/s. Za videonadzor redko potrebujete več kot gigabit pasovne širine, razen če imate zelo obsežen videonadzorni sistem, ki prenaša vse videoposnetke na centralno mesto.

Bitne cene

Videonadzorni sistemi Pasovna širina je kot hitrost vozila. To je stopnja skozi čas. Tako kot bi lahko rekli, da vozite 60 mph (ali 96 kmph), lahko rečete, da je pasovna širina kamere 600 Kb/s, tj. da je bilo v sekundi prenesenih 600 kilobitov.

Bitne hitrosti so vedno izražene kot podatki (biti ali bajti) v eni sekundi. Na minuto ali uro se ne uporabljata predvsem zato, ker je omrežna oprema ocenjena kot tisto, kar naprava zmore na sekundo.

Video kompresija in pasovna širina

Kompresija videa v videonadzornih sistemih je proces kodiranja videodatoteke na način, da zavzame manj prostora kot originalna datoteka in se lažje prenaša preko omrežja/interneta. To je vrsta tehnike stiskanja, ki zmanjša velikost formatov videodatoteke z odstranitvijo odvečnih in nedelujočih podatkov iz izvirne videodatoteke.

Ko je video stisnjen, se njegova izvirna oblika spremeni v drugo obliko (odvisno od uporabljenega kodeka). Predvajalnik videoposnetkov mora za predvajanje videodatoteke podpirati ta video format ali biti integriran s kodekom za stiskanje.

Gibanje JPEG

Motion JPEG (M-JPEG ali MJPEG) je a video kompresijski format v kateri vsak video okvir or prepleteni polje a digitalni video zaporedje je stisnjen ločeno kot a JPEG slika.

Prvotno razvit za večpredstavnostne računalniške aplikacije, Motion JPEG uživa široko podporo za odjemalce: večina večjih spletnih brskalnikov in predvajalnikov nudi izvorno podporo, za ostale pa so na voljo vtičniki. Programska oprema in naprave, ki uporabljajo standard M-JPEG, vključujejo spletne brskalnike, medijske predvajalnike, igralne konzole, digitalne kamere, kamere IP, spletne kamere, pretočne strežnike, video kamere in nelinearne video urejevalnike

H. 264

H.264, ki se imenuje tudi MPEG-4 AVC, je standard stiskanja, ki je bil uveden leta 2003 in je prevladujoč standard, ki se uporablja v kamerah videonadzornih sistemov in številnih komercialnih medijskih aplikacijah. V nasprotju s pristopom MJPEG po sličicah H.264 shranjuje celoten okvir samo v intervalih, na primer enkrat na sekundo, preostale okvirje pa kodira samo z razlikami, ki jih povzroči gibanje v videu. Celotni okvirji se imenujejo I-okvir (tudi indeksni okvir ali intra-okvir), delni okvirji, ki vsebujejo samo razliko od prejšnjega okvirja, pa se imenujejo P-okvir (tudi predvideni okvir ali med-okvir). P-okvirji so manjši in številčnejši od I-okvirjev. Obstaja tudi B-okvir (dvosmerni okvir), ki se v obeh smereh nanaša na prejšnje in naslednje okvirje za spremembe. Ponavljajoči se vzorec okvirjev IPB se imenuje skupina slik (GOP). Časovni interval za okvirje I se spreminja in se lahko giblje od večkratnika sekunde do skoraj ene minute. Več kot je prenesenih okvirjev I, večji bo video tok, vendar olajša ponovni zagon dekodiranja toka, saj se to lahko zgodi le pri okvirju I.

H.265

High-Efficiency Video Coding (HEVC), znan tudi kot H.265 in MPEG-H Part 2, je standard za stiskanje videa, zasnovan kot del projekta MPEG-H kot naslednik razširjenega naprednega video kodiranja (AVC, H .264 ali MPEG-4 10. del). V primerjavi z AVC ponuja HEVC od 25 % do 50 % boljšo kompresijo podatkov pri enaki ravni kakovosti videa ali bistveno izboljšano kakovost videa pri enaki bitni hitrosti. Podpira ločljivosti do 8192 × 4320, vključno z 8K UHD, in za razliko od primarno 8-bitnega AVC je HEVC-jev profil Main 10 z večjo zvestobo vključen v skoraj vso podporno strojno opremo.

H.264vsH.265 H.265 je zaradi različnih razlogov naprednejši od H.264. Največja razlika pri tem je, da H.265/HEVC omogoča še nižje velikosti datotek vaših video tokov v živo. To bistveno zmanjša zahtevano pasovno širino. Potem je še ena prednost H.265 dejstvo, da obdeluje podatke v kodirnih drevesnih enotah. Čeprav so lahko makrobloki velikosti od 4×4 do 16×16, lahko CTU-ji obdelajo do 64×64 blokov. To omogoča H.265 učinkovitejše stiskanje informacij. Poleg tega, ima H.265 tudi izboljšano kompenzacijo gibanja in prostorsko predvidevanje kot H.264. To je zelo koristno za vaše gledalce, saj bodo njihove naprave potrebovale manj pasovne širine in procesorske moči za dekompresijo vseh informacij in gledanje toka.

Konstantne in spremenljive bitne hitrosti (CBR in VBR)

Bitna hitrost meri količino podatkov, ki se prenesejo v določenem časovnem obdobju. Pri spletnem pretakanju videa se bitna hitrost videa meri v kilobitih na sekundo ali kbps. Bitna hitrost vpliva na kakovost videa. Pretakanje z višjo bitno hitrostjo vam pomaga ustvariti tokove višje kakovosti.

Bitna hitrost je tudi nekaj, kar je pomembno v fazi kodiranja ali prekodiranja v procesu pretakanja, saj se tudi to ukvarja s prenosom podatkov.

Konstantna bitna hitrost

Ko konfigurirate kamero za CBR, je kamera nastavljena na stalno porabo pasovne širine. Količina uporabljene kompresije se poveča, ko se pojavi več sprememb. To lahko sliki doda artefakte stiskanja in poslabša kakovost slike. Pri CBR bo kakovost slike žrtvovana zaradi doseganja ciljne pasovne širine. Če je cilj razumno nastavljen, je lahko ta degradacija komaj opazna in daje stabilno osnovo za izračun shranjevanja in načrtovanje omrežja. Za nadzorne kamere IP, nameščene v lokalnem omrežju (LAN) z nizko izkoriščenostjo omrežja ali kadar je prostora za shranjevanje v izobilju, se priporoča VBR za ohranjanje najboljše kakovosti slike, medtem ko lahko CBR pomaga nadzorovati okolja z omejeno pasovno širino.

Spremenljiva bitna hitrost

Moč vsake metode stiskanja je mogoče prilagoditi. Na splošno večja kompresija povzroči več artefaktov, zato obstajajo različne strategije za doseganje želenega vedenja. Ko se uporablja kompresija VBR, se lahko velikost stisnjenega toka spreminja, da se ohrani dosledna kakovost slike. Tako je VBR lahko bolj primeren, ko je v prizorišču gibanje in ni konstantno. Pomanjkljivost je, da se lahko pasovna širina do določene mere razlikuje glede na situacijo. Tako se lahko prostor za shranjevanje porabi prej, kot je bilo načrtovano, ali pa se lahko pojavijo ozka grla pri prenosu, ko kamere nenadoma zahtevajo večjo pasovno širino. Pri VBR bitna hitrost ni trdno omejena. Uporabnik nastavi določeno ciljno bitno hitrost ali raven kakovosti slike.

V nekaterih snemalnih sistemih je mogoče stopnjo kompresije VBR nastaviti na zelo visoko, visoko, normalno, nizko in zelo nizko.

Poraba pasovne širine kamere

Tukaj je nekaj pogostih dejavnikov porabe pasovne širine kamere:

Resolucija: Večja kot je ločljivost, večja je pasovna širina.

Frame Rate: večja je hitrost sličic, večja je pasovna širina

Kompleksnost scene: več kot je dejavnosti na prizorišču (veliko avtomobilov in premikajočih se ljudi v primerjavi z nikomer na prizorišču), večja je potrebna pasovna širina.

šibki svetlobi: Ponoči pogosto, a ne vedno, zahteva večjo pasovno širino zaradi šuma kamer.

Video Resolution

Vsaka kamera v videonadzornih sistemih ima slikovni senzor. Razpoložljive slikovne pike od leve proti desni zagotavljajo vodoravno ločljivost, medtem ko slikovne pike od zgoraj navzdol zagotavljajo navpično ločljivost. Pomnožite obe številki za skupno ločljivost tega slikovnega senzorja.

Ob predpostavki 24 bitov za barvne vrednosti RGB piksla:

1920(V) x 1080(V) = 2,073,600 slikovnih pik = 2.0 MP x 24 bitov = 48 Mbit/s

4096(V) x 2160(V) = 8,847,360 slikovnih pik = 8.0 MP x 24 bitov = 192 Mbit/s

Zato 4096 x 2160 potrebuje več pasovne širine, saj vsebuje več slikovnih pik ali preprosto rečeno več podatkov. Vendar daje jasnejše in ostrejše slike, ko je potrebno prepoznati motiv, obraz ali model avtomobila ter njegovo barvo ali registrsko tablico. Nasprotno, nižja ločljivost ustvari manjšo pasovno širino, vendar je kompromis manj jasna in bolj zamegljena slika. Nižja ločljivost običajno daje nadzornim operaterjem zavedanje o situaciji – vidijo, kaj se dogaja, namesto podrobnosti.

Ločljivost ni edina stvar, ki določa jasnost slike. Kritični dejavniki so tudi optična zmogljivost objektiva, goriščna razdalja (optični zoom), razdalja do predmeta, svetlobni pogoji, umazanija in vreme.

Frame Rate

Hitrost sličic v videonadzornih sistemih se meri v sličicah na sekundo (FPS), kar pomeni število slik, ki se ustvarijo v sekundi. Višja kot je hitrost sličic, bolj gladko se motiv premika v videu. Nižja kot je hitrost sličic, bolj postanejo sunkoviti gibi do točke, ko motivi skačejo iz položaja v položaj z izgubo česar koli vmes. Pasovna širina se povečuje s hitrostjo sličic. Polovična hitrost sličic običajno ne zmanjša pasovne širine za polovico, ker trpi učinkovitost kodiranja. Sodobne nadzorne kamere lahko ustvarijo do 60 FPS. Vendar bodo omejitve procesorja včasih omejile FPS na nižjo vrednost, če so ločljivosti nastavljene previsoko. Iskanje optimalne nastavitve FPS za prizor je kompromis med cilji: zajem vseh pomembnih informacij, ne da bi se bistvene podrobnosti izgubile med sličicami v primerjavi s premisleki o pasovni širini. Če kamera spremlja tihi pregled, ni treba povečati hitrosti do 30 FPS. Zadostuje nastavitev od 5 do 15 FPS. Praviloma velja, da čim hitrejša je sprememba ali ko je pričakovano hitrejše premikanje subjekta, višji je FPS. Po namestitvi kamer prilagodite FPS in spremljajte, ali je gladkost videa sprejemljiva ali ne.

Kompleksnost scene

Kompleksnost scene vpliva tudi na pasovno širino, ki jo ustvari video kamera. Na splošno velja, da bolj ko je prizor zapleten, večja pasovna širina bo potrebna za doseganje določene kakovosti slike. Na primer, prizori z drevesnimi listi, žično ograjo ali naključnimi teksturami, kot so stropi kokic, povečajo zapletenost prizora. Drugi, kot je običajna, navadna barvno pobarvana stena ali majhen detajl, veljajo za preprost prizor. Podobno gibanje ali gibanje poveča kompleksnost. Primeri so ljudje, ki hodijo mimo, avtomobili, ki vozijo čez, ali drevesni listi v vetriču.

Število kamer in strank Število kamer vpliva na zahteve glede pasovne širine za sistem video nadzora. Če so vse kamere enake, bo dvojno število kamer podvojilo ustvarjene podatke. Da bi ohranili razširljivost sistema, mora biti sposoben razdeliti velike topologije na obvladljive manjše particije. S strukturiranjem sistema v večplastni in porazdeljeni arhitekturi je mogoče ohraniti razširljivost v velikem obsegu količin. Ključno je porazdeliti pasovno širino, da se izognemo ozkim grlom. Več bo govora v razdelku o ozkih grlih pasovne širine. Število ogledov strank Zgornja razprava se nanaša na dovajanje pasovne širine kamere v snemalnik. To je le ena plat slike, kjer druga stran povezuje snemalnike z odjemalci, ki gledajo v živo ali predvajajo video. Na primer, morda obstaja varnostna ekipa, ki nenehno nadzoruje kamere 24 ur na dan, sedem dni v tednu. Ta pasovna širina bi bila enaka vsem podatkom, ki prihajajo iz kamer. V primeru predvajanja je potrebna še večja pasovna širina, če se uporablja poleg pretakanja v živo. Glede na to, da se lahko na sistem hkrati povezuje veliko odjemalcev, je promet na strani odjemalca lahko glavna skrb.