Как рассчитать емкость жестких дисков и необходимый сетевой канал для видеорегистратора

    Форматы сжатия видеоинформации, расчет объема архива и скорости трафика H.264

    Для уменьшения объема хранимой видеоинформации в видеорегистраторах применяются различные алгоритмы ее компрессии. В настоящее время массовое распространение получил алгоритм H.264, предназначенный для достижения высокой степени сжатия видеопотока при сохранении высокого качества. Основным преимуществом алгоритма H.264 является межкадровое сжатие, при котором для каждого следующего кадра определяются его отличия от предыдущего, и только эти отличия после компрессии сохраняются в архиве. При работе алгоритма периодически в архиве сохраняются опорные кадры (I-кадры), представляющие собой сжатое полное изображение, а затем на протяжении 25-100 кадров сохраняются только изменения, называемые промежуточными кадрами (P- и B-кадрами). Такой способ компрессии позволяет получить высокое качество изображения при малом объеме, но требует большего объема вычислений, чем компрессия в стандарте MJPEG.

    Еще одним преимуществом алгоритма H.264 является его возможность работы в режим постоянного потока (CBR – constant bit rate) при котором степень компрессии видеоинформации изменяется динамически и таким образом четко фиксируется объем создаваемого архива за одну секунду. Такая особенность алгоритма позволяет однозначно определить максимальный объем архива за час непрерывной работы системы, а также необходимый сетевой трафик при удаленном доступе.

    Ниже приведена таблица, где А=(m) – обозначает объем видеоархива за 1 час непрерывной записи – (m) Мбайт/ч, а T=(k) – обозначает сетевой поток одного канала (k) Кбит/с..

    При реальной работе видеорегистратора скорость потока (объем архива) сильно зависит и от информативности изображения. Так, если изображение содержит множество мелких деталей или движущихся (изменяющийся) предметов, то оно всегда требует большего сетевого потока (объема архива) чем статическое изображение без мелких деталей. Таким образом, при расчете емкости дисков видеорегистратора и требуемого сетевого трафика для подключения к нему рекомендуем использовать максимальные значения параметров, приведенных в таблице.

    Так как же все же рассчитать необходимый объем архива для видеорегистратора и сетевой канал для просмотра по сети Интернет?

    Для точного ответа на этот вопрос необходимо знать следующие параметры видеосистемы:

• количество подключенных видеокамер (существуют модели видеорегистраторов DVR, позволяющие подключить 4, 8 или 16 видеокамер)
• режим работы видеосистемы  (круглосуточный, запись по детектору движения,  запись по детектору тревоги)
• требуемое разрешение и скорость записи видеоинформации в архив
• пропускную способность сетевого канала по которому будет осуществляться доступ к видеорегистратору
• наличие у видеорегистратора бипоточного кодирования

    Знание этих параметров позволит с высокой точностью определить объем требуемого архива, и параметры пропускной способности для просмотра видео по сети Интернет.

    Расчет выполним на примере системы построенной на базе видеорегистратора R27-016F с алгоритмом компрессии H.264.

    Пример. Рассчитать объем жестких дисков необходимых для хранения 30-ти дневного видеоархива системы видеонаблюдения офисного здания, оборудованного 10 внутренними и 4 уличными видеокамерами. Обеспечить запись с разрешением 960H и скоростью 25 кадров в секунду на каждый канал. Запись осуществлять только по детектору движения.

    Из таблицы определяем объем архива, создаваемого одной камерой при разрешении 960H и скорости записи 25 кадр/с. Используя для расчета максимальное значение 1400 Мбайт/ч. Таким образом, для 1-часовой непрерывной записи всех 10 внутренних камер потребуется 10 * 1400 Мбайт/ч = 14 Гбайт/ч, а для записи всех 4 уличных – 4 * 1400 = 5,6 Гбайт/ч.

    Так как запись ведется по детектору движения, то для офиса можно предположить, что внутренние камеры будут осуществлять запись не более 50% от общего времени, а значит для их хранения необходимо 14 Гбайт/ч * 50% = 7 Гбайт/ч. Камеры расположенные на улице сильнее подвержены сработкам детектора движения, поэтому для них оставляем расчетное значение объема 5,6 Гбайт/ч без изменений.

    Теперь определим объем архива, создаваемого видеорегистратором за 1 сутки. Так как рабочий день длится порядка 10 часов, то для хранения записей внутренних камер необходимо 10 ч * 7 Гбайт/ч = 70 Гбайт. Уличные же камеры работают круглые сутки, поэтом для хранения их видеозаписей необходимо 24 ч * 5,6 = 134,4 Гбайт. Таким образом, за одни сутки видеорегистратор будет записывать 70+134,4 = 204,4 Гбайт информации. В итого получаем, что для хранения 30 суток необходимо порядка 204,4 Гбайт * 30 суток = 6132 Гбайт = 5,988= 6 Тбайт.

    Получить такой объем дискового пространства можно при помощи 2 дисков емкостью 4 и 2 Тбайт соответственно. Учитывая, что практически во все видеорегистраторы SVP можно устанавливать не менее 2 дисков емкостью до 4 Тбайт каждый, то поставленная задача может быть реализована. Видеорегистраторы поддерживают подключение 2-х жестких дисков по 4 Тбайт каждый.

    Теперь перейдем к вопросу расчета сетевого канала для просмотра по сети Интернет.

    Так как запись ведется в разрешении 960Н со скоростью 25 кадр/с, то по таблице определяем сетевой поток одной видеокамеры (Т=…), который составит 3400 Кбит/с (3,4 Мбит/с), а соответственно одновременный просмотр 14 камер потребует трафика на уровне 47,6 Мбит/с. К сожалению наши операторы, в том числе и мобильные зачастую не могут предоставить такой канал. Как правило скорость прием/передачи составляет до 2048/512 Кбит/с (типовое подключение через ADSL модем). В нашем случае нас больше интересует скорость передачи информации в сеть Интернет. Как видно наши расчеты во много раз превышают  установленное ограничение в 512 Кбит /с.  Для решения этой проблемы мы будем использовать возможности бипоточного кодирования видеорегистратора 960H, т.е. выполнять сетевой доступ через вторичный поток. Бипоточное кодирование позволяет транслировать по сети изображение как в основном разрешении 960H, так и в меньшем – D1 (704×576), CIF (352×288) или QCIF (176×144), за счет чего наблюдать картинку через Интернет при низкоскоростном канале связи.

    При этом для каждой из 14 камер из 512 Кбит канала можно выделить 512 Кбит т/с / 14 камер = 36,6 Кбит/с сетевого трафика. Из таблицы видно, что при таком трафике (T=40-56) все камеры могут передаваться с разрешением QCIF при скорости 6 кадр/с, поэтому второй поток видеорегистратора настраиваем по этим параметрам: разрешение – QCIF, скорость кадров – 6 кадр/с, постоянный поток (CBR) со скоростью – 512 Кбит/с.

    Как видно из расчетов разрешение QCIF и скорость 6 кадр/с не то что бы  хотелось получать клиенту.

    Улучшить разрешение изображения поможет:

– подключение к высокоскоростному каналу доступа в сеть Интернет по средствам технологии xPON (скорость передачи составляет до 100 Мбит/с и выше) или  использование 3Gмодемов от мобильных операторов (в этом случае скорость передачи может достигать 2 Мбит/с)

– отключение от трансляции по каналу Интернет видеокамер, которые не обязательны к такому просмотру.