Расчет архива системы видеонаблюдения – подбираем жесткие диски

Один из главных критериев, определяющих размер архива системы видеонаблюдения, является кодек сжатия, так как различные кодеки дают разную степень сжатия исходного файла. Самые популярные кодеки, использующиеся в системе видеонаблюдения, — это H.264, MJPEG, MPEG4, Motion Wavelet, JPEG2000, MxPEG.

Также необходимо учитывать и размер исходного, несжатого файла. Начнем именно с него.

Размер несжатого кадра камеры видеонаблюдения

Размер одного кадра зависит от двух показателей:

1. Количество пикселей;
2. Количество цветов.

Чтобы рассчитать количество пикселей, нужно умножить длину на ширину. Так, например, при размере кадра 704х576 количество пикселей составляет 405 504.

Глубина цвета определяется количеством битов, которые используются для кодирования одной точки:

1. Черно-белое изображение использует 1 бит на пиксель (2¹= 2 цвета);
2. Для 16 цветов нужно 4 бита (2⁴=16);
3. 256 цветов требует 8 бит (2⁸=256);
4. И, наконец, для 16 млн цветов необходимо 24 бита (2²⁴=16.777.216).

Рассчитываем вес одного кадра – умножаем количество пикселей на глубину цвета. Так, для 16 млн цветов и изображения 704х576 пикселей расчеты следующие:

Вес кадра для 256 цветов – 398 Кб, для 16 – 198 Кб и для 2х – 49,5 килобайт.

Типы видеокодеков

1. Покадровые – сжимают каждый кадр. К ним относятся: MJPEG, JPEG2000;
2. Межкадровые – сжимают последовательность изображений. К ним относятся: H.264, MPEG4, Motion Wavelet, MxPEG.

Покадровые дают четкие кадры без артефактов, записи не зависят от ключевых кадров. Межкадровые же сжимают больше, повышая тем самым пропускную способность системы видеонаблюдения.

Кодеки MJPEG и JPEG2000

MJPEG имеет низкий коэффициент сжатия и блочную структуру кадра (т.е. дробит изображение на блоки 8х8 пикселей). Но он дает высококачественные стоп-кадры, на которых проще рассмотреть номер проезжающего автомобиля.

Преимущества JPEG2000:

1. Не имеет блочной структуры, поэтому при высоких степенях сжатия нет артефактов в виде блоков пикселей;
2. Имеет эффективную организацию кодового потока, позволяющую просматривать записи как в высоком качестве, так и в низком.

Таблица 1. Размер кадров в MJPEG и JPEG2000

Кодек MxPEG

Как заявляет производитель (Mobotix), MxPEG позволяет получит изображения, сопоставимые по качеству с покадровыми, но с коэффициентом сжатия как у межкадровых. Если его сравнивать, например, с H.264, то получается, что MxPEG тратит меньше ресурсов, поскольку не пытается предсказывать содержание опорных кадров.

Таблица 2. Размер кадра в MxPEG

Настройки камеры выставлены на максимум: качество  — 90%, интенсивность движения – очень высокая.

Вывод: кодек идеально подходит для систем с низкой интенсивностью движения при условии, что изменения будут касаться небольшого количества кадров.

Motion Wavelet

Используется компанией ITV с 2005 года в ПО «Интеллект». Размер кадра при разрешении 704х576 в максимальном качестве с максимальной интенсивностью движения составляет 73 Кб (степень сжатия — 16,2), с высокой – 27 (сжатие – 44), средней – 19 (62,5).

H.264

Требует обрабатывающих процессов высокой производительности за счет сложных математических вычислений. H.264 использует сложное прогнозирование потока (сохраняет в следующем кадре только изменения по сравнению с предыдущим, за счет чего имеет высокий коэффициент сжатия.

Главный недостаток – за счет предсказательной логики некоторые кадры могут быть пригодны для идентификации.

Таблица 3. Размер кадра в H.264

Расчет пропускной способности и емкости требуемых жестких дисков

Данные, необходимые для расчета архива:

• Размер кадра изображения;
• Темп записи на каждую камеру (количество кадров в секунду);
• Необходимое количество часов записи в сутки;
• Количество видеокамер устанавливаемых на объекте;
• Необходимое количество суток записи.

Ориентировочный размер кадра рассчитываем по следующей схеме: определяем размер несжатого кадра (по формуле, представленной выше), затем делим его на коэффициент сжатия того или иного кодека.

Порядок подсчета:

1. Для начала подсчитываем, сколько требуется места для записи с одной камеры в течение часа. Для этого умножаем размер одного кадра на количество кадров в час;
2. Затем определяем размер записи с одной камеры в течение суток, просто умножив полученное в первом действии на количество часов записи;
3. Подсчитываем конечный размер архива для одной камеры. Обычно запись хранится 30 суток;
4. Определяем конечный размер архива в зависимости от количества камер.

Таблица 4. Расчет размера архива

В таблице указаны формулы расчета, которые нужно читать следующим образом: =(2)*60 означает, что значение данного параметра рассчитывается путем умножения значения из третьего столбца второй строки на 60.

Ссылки по теме: проектирование, монтаж и настройка систем видеонаблюдения.