Bandbredd är den mest avgörande delen av Ethernet-nätverk för videoövervakningssystem. Utan noggrann planering i förväg kan videoövervakningssystemen sluta med en bandbreddsflaskhals. Detta orsakar inte bara videopaketförlust, fördröjning eller jitter utan försämrar också videokvaliteten, eller ännu värre, hämmar inspelning av kritiska incidenter. Bandbredden avgör också kraven på lagringskapacitet för en given lagringsperiod. Att förstå videobandbredd kräver en djupgående kunskap om flera områden. Den här technoten är internerad för att ge grundläggande kunskap om vad som påverkar videoövervakningssystemens prestanda.

Bitar och bytes använder båda samma bokstav för stenografireferens. Den enda skillnaden är att bitar använder gemener "b" och bytes använder versaler "B". Du kan komma ihåg detta genom att komma ihåg att bytes är "större" än bitar. Vi ser människor förväxla detta ofta eftersom de vid ett ögonkast ser likadana ut. Till exempel, 100Kb/s och 100KB/s, den senare är 8 gånger större än den förra.
Vi rekommenderar att du använder bitar när du beskriver videoövervakningssystems bandbredd, men tänk på att vissa personer, ofta från server-/lagringssidan, kommer att använda bytes. På grund av detta, var uppmärksam och be om bekräftelse om det finns någon oklarhet (dvs. "Förlåt sa du X bitar eller bytes").

Kilobit, Megabit och Gigabit
Det tar många bitar (eller byte) för att skicka en video. I praktiken kommer du aldrig att ha en videoström på 500b/s eller ens 500B/s. Video behöver i allmänhet minst tusentals eller miljoner bitar. Aggregerade videoströmmar behöver ofta miljarder bitar.
De vanliga uttrycken/prefixen för att uttrycka en stor mängd bandbredd är:

• Kilobit är tusentals, t.ex. 500Kb/s är lika med 500,000 XNUMXb/s. En enskild videoström i kilobitar tenderar att vara antingen låg upplösning eller låg bildruta eller hög komprimering (eller alla ovanstående).

• Megabit är miljoner, t.ex. 5 Mb/s är lika med 5,000,000 1 2 b/s. En enskild IP-kameravideoström tenderar att vara i ensiffrig megabit (t.ex. 4 Mb/s eller 10 Mb/s eller 4 Mb/s är ganska vanliga intervall). Mer än 20 Mb/s för en enskild videoström är mindre vanligt, men inte omöjligt i superhögupplösta modeller (30K, 100MP, 200MP, etc.). Men 300 kameror som streamas samtidigt kan rutinmässigt kräva XNUMX Mb/s eller XNUMX Mb/s, etc.

• Gigabit är miljarder, t.ex. 5 Gb/s är lika med 5,000,000,000 XNUMX XNUMX XNUMX b/s. Man behöver sällan mer än en gigabit bandbredd för videoövervakning om man inte har ett mycket storskaligt videoövervakningssystem som backar all video till en central plats.

Bitpriser

Ivideo övervakningssystem Bandbredd är som fordonets hastighet. Det är en takt över tid. Så precis som du kan säga att du körde 60mph (eller 96kph), kan du säga att en kameras bandbredd är 600Kb/s, dvs. att 600 kilobit överfördes på en sekund.

Bithastigheter uttrycks alltid som data (bitar eller bytes) över en sekund. Per minut eller timme är inte tillämpliga, främst för att nätverksutrustning är klassad som vad enheten kan hantera per sekund.

Videokomprimering och bandbredd

Videokomprimering i videoövervakningssystem är processen att koda en videofil på ett sådant sätt att den förbrukar mindre utrymme än originalfilen och är lättare att överföra över nätverket/internet. Det är en typ av komprimeringsteknik som minskar storleken på videofilformat genom att eliminera redundanta och icke-funktionella data från den ursprungliga videofilen.

När en video har komprimerats ändras dess ursprungliga format till ett annat format (beroende på vilken codec som används). Videospelaren måste stödja det videoformatet eller vara integrerad med den komprimerande codec för att spela upp videofilen.

Motion JPEG

Motion JPEG (M-JPEG eller MJPEG) är en Videokomprimeringsformat där varje videoram or sammanflätad fält av en digital video sekvensen är komprimerad separat som en JPEG bild.

Motion JPEG, som ursprungligen utvecklades för multimedia-PC-applikationer, åtnjuter ett brett klientstöd: de flesta större webbläsare och spelare ger inbyggt stöd, och plugin-program är tillgängliga för resten. Programvara och enheter som använder M-JPEG-standarden inkluderar webbläsare, mediaspelare, spelkonsoler, digitalkameror, IP-kameror, webbkameror, streamingservrar, videokameror och icke-linjära videoredigerare

H. 264

H.264, som även kallas MPEG-4 AVC, är en komprimeringsstandard som introducerades 2003 och är den vanligaste standarden som används i kameror för videoövervakningssystem och många kommersiella mediaapplikationer. I motsats till frame-by-frame-metoden för MJPEG, lagrar H.264 full-frame endast med intervaller på till exempel en gång i sekunden och kodar resten av bildrutorna endast med skillnaderna som orsakas av rörelse i videon. Hela bildrutor kallas I-frame (även indexram eller intra-frame) och de partiella som bara innehåller skillnaden mot föregående bildruta kallas P-frame (även förutspådd bildruta eller interram). P-ramar är mindre och fler än I-ramar. Det finns också en B-ram (dubbelriktad ram), som hänvisar åt båda hållen till tidigare och efterföljande bildrutor för ändringar. Det återkommande mönstret av IPB-ramar kallas en grupp bilder (GOP). Tidsintervallet för I-frames varierar och kan variera från flera gånger i sekunden till nästan en minut. Ju fler I-frames som sänds, desto större blir videoströmmen, men det gör det lättare att starta om avkodning av en stream eftersom detta bara kan ske vid en I-frame.

H.265

High-Efficiency Video Coding (HEVC), även känd som H.265 och MPEG-H Part 2, är en videokomprimeringsstandard utformad som en del av MPEG-H-projektet som en efterföljare till den mycket använda avancerade videokodningen (AVC, H.264 eller MPEG-4 Part 10). I jämförelse med AVC erbjuder HEVC från 25 % till 50 % bättre datakomprimering på samma nivå av videokvalitet eller avsevärt förbättrad videokvalitet vid samma bithastighet. Den stöder upplösningar upp till 8192×4320, inklusive 8K UHD, och till skillnad från i första hand 8-bitars AVC, har HEVC:s högre trohet Main 10-profil inkorporerats i nästan all stödjande hårdvara.

H.264vsH.265 H.265 är mer avancerad än H.264 på grund av olika anledningar. Den största skillnaden här är att H.265/HEVC tillåter ännu lägre filstorlekar för dina livevideoströmmar. Detta minskar den erforderliga bandbredden avsevärt. En annan fördel med H.265 är det faktum att den bearbetar data i kodningsträdenheter. Även om makroblock kan gå var som helst från 4×4 till 16×16 blockstorlekar, kan CTU:er bearbeta upp till 64×64 block. Detta gör det möjligt för H.265 att komprimera information mer effektivt. Dessutom, H.265 har också en förbättrad rörelsekompensation och rumsförutsägelse än vad H.264 har. Det är ganska användbart för dina tittare eftersom deras enheter kommer att kräva mindre bandbredd och processorkraft för att dekomprimera all information och titta på en stream.

Konstanta och variabla bithastigheter (CBR och VBR)

Bitrate mäter mängden data som överförs under en tidsperiod. I onlinevideoströmning mäts videobithastigheten i kilobits per sekund, eller kbps. Bithastigheten påverkar kvaliteten på en video. Streaming med högre bithastighet hjälper dig att producera strömmar av högre kvalitet.

Bitrate är också något som är viktigt i kodnings- eller omkodningsstadiet av streamingprocessen eftersom även detta handlar om överföring av data.

Konstant bithastighet

När du konfigurerar en kamera för CBR är kameran inställd på att ha konstant bandbreddsförbrukning. Mängden komprimering som appliceras ökar när fler förändringar sker. Detta kan lägga till komprimeringsartefakter till bilden och försämra bildkvaliteten. Med CBR kommer bildkvaliteten att offras för att nå bandbreddsmålet. Om målet är rimligt satt kan denna försämring knappast märkas och det ger en stabil grund för beräkning av lagring och planering av nätverket. För IP-övervakningskameror installerade i ett lokalt nätverk (LAN) med låg nätverksanvändning eller när lagringsutrymme är gott, rekommenderas VBR för att bibehålla bästa bildkvalitet, medan CBR kan hjälpa till att kontrollera bandbreddsbegränsade miljöer.

Variabel bithastighet

Styrkan för varje kompressionsmetod kan justeras. I allmänhet orsakar högre kompression fler artefakter, så det finns olika strategier för att uppnå önskat beteende. När VBR-komprimering används tillåts storleken på den komprimerade strömmen att variera för att bibehålla konsekvent bildkvalitet. Således kan VBR vara mer lämpligt när det finns rörelse i scenen och den tenderar att inte vara konstant. Nackdelen är att bandbredden till viss del kan variera beroende på situationen. Så lagring kan förbrukas tidigare än planerat eller flaskhalsar i överföringen kan uppstå när kameror plötsligt kräver mer bandbredd. I VBR finns det inget fast tak på bithastigheten. Användaren ställer in en viss målbithastighet eller bildkvalitetsnivå.

VBR-komprimeringsnivån kan ställas in på Extra hög, Hög, Normal, Låg och Extra låg i vissa inspelningssystem.

Kamerabandbreddsförbrukning

Här är några vanliga drivrutiner för kamerabandbreddsförbrukning:

Upplösning: Ju högre upplösning, desto större bandbredd.

Bildhastighet: Ju högre bildhastighet, desto större bandbredd

Scenkomplexitet: Ju mer aktivitet på scenen (många bilar och människor som rör sig jämfört med ingen på scenen), desto större bandbredd behövs.

svagt ljus: Nattetid kräver ofta, men inte alltid, mer bandbredd på grund av brus från kameror.

video~~POS=TRUNC

Varje kamera i videoövervakningssystem har en bildsensor. De tillgängliga pixlarna från vänster till höger ger den horisontella upplösningen, medan pixlarna uppifrån och ned ger den vertikala upplösningen. Multiplicera de två siffrorna för den totala upplösningen för denna bildsensor.

Om vi ​​antar 24 bitar för RGB-färgvärdena för en pixel:

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

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

Därför tar 4096 x 2160 mer bandbredd eftersom det innehåller fler pixlar, eller helt enkelt mer data. Men det ger tydligare, skarpare bilder när det behövs för att identifiera ett motiv, ett ansikte eller en bilmodell och dess färg eller registreringsskylt. Vice versa, lägre upplösning genererar mindre bandbredd, men avvägningen är en mindre tydlig, suddigare bild. Lägre upplösning ger vanligtvis övervakningsoperatörer situationsmedvetenhet – se vad som händer snarare än detaljer.

Upplösning är inte det enda som avgör en bilds klarhet. Objektivets optiska prestanda, brännvidd (optisk zoom), avstånd till objektet, ljusförhållanden, smuts och väder är också kritiska faktorer.

Bildhastighet

Bildhastighet i videoövervakningssystem mäts i bildrutor per sekund (FPS), vilket innebär antalet bilder som produceras på en sekund. Ju högre bildfrekvens, desto mjukare rör sig motivet i videon. Ju lägre bildfrekvens, desto mer ryckiga rörelser blir till den punkt där motiv hoppar från position till position med en förlust av något däremellan. Bandbredden ökar med bildhastigheten. Halva bildhastigheten minskar vanligtvis inte bandbredden med hälften, eftersom kodningseffektiviteten blir lidande. Moderna övervakningskameror kan generera upp till 60 FPS. Emellertid kommer CPU-begränsningar ibland att begränsa FPS till ett lägre värde när upplösningarna är för höga. Att hitta den optimala FPS-inställningen för en scen är en kompromiss mellan målen: fånga all relevant information utan att väsentliga detaljer går förlorade mellan bildrutor kontra bandbredd. Om en kamera övervakar en tyst översikt finns det ingen anledning att gå upp till 30 FPS. En inställning på 5 till 15 FPS är tillräcklig. Som en tumregel gäller att ju snabbare förändring som sker eller ju snabbare motivrörelse förväntas, desto högre bör FPS ställas in. Justera FPS efter att kamerorna har installerats och övervaka om videons jämnhet är acceptabel eller inte.

Scenkomplexitet

En scens komplexitet påverkar också bandbredden som en videokamera genererar. Generellt gäller att ju mer komplex scenen är, desto mer bandbredd kommer att krävas för att uppnå en viss bildkvalitet. Till exempel, scener som har trädlöv, trådstängsel eller slumpmässiga strukturer som popcorntak ökar scenens komplexitet. Andra, som en vanlig, enfärgad vägg eller liten detalj, anses vara en enkel scen. På samma sätt ökar rörelse eller rörelse komplexiteten. Människor som går förbi, bilar som kör över eller träd löv i en bris är exempel.

Antal kameror och kunder Antalet kameror påverkar bandbreddskraven för ett videoövervakningssystem. Om alla kameror är lika, kommer dubbelt så många kameror att fördubbla den data som genereras. För att bibehålla skalbarheten hos ett system måste det kunna bryta upp stora topologier i hanterbara mindre partitioner. Genom att strukturera systemet i en skiktad och distribuerad arkitektur är det möjligt att bibehålla skalbarhet över ett stort antal kvantiteter. Nyckeln är att distribuera bandbredd så att flaskhalsar undviks. Mer kommer att diskuteras i avsnittet Bandbreddsflaskhalsar. Antal tittande kunder Diskussionen ovan hänför sig till kamerabandbredd som matas in i brännaren. Detta är bara en sida av bilden, där den andra sidan ansluter inspelaren till klienterna som tittar på live eller spelar upp video. Det kan till exempel finnas ett säkerhetsteam som ständigt övervakar kamerorna 24 timmar om dygnet, sju dagar i veckan. Denna bandbredd skulle vara lika med all data som kommer från kamerorna. Vid uppspelning krävs ännu mer bandbredd om den används utöver livestreaming. Med tanke på att det kan finnas många klienter som ansluter till ett system samtidigt, kan klientsidans trafik vara det dominerande problemet.