视频监控存储空间大小与传输带宽计算方法

 

视频监控存储空间大小与传输带宽计算方法

 

在数字视频监控系统设计与实际应用中，

经常需要规划数字视频系统的存储空间大小及

传输网络带宽，

这对于整个系统的应用非常重要，

而又较难规划。在此，

从原理上及应用上

略做说明。

 

一、首先需要明确如下概念：

 

1

、分辨率

 

分辨率表示图像的尺寸大小（或像素数量）

，用于设置录像的图像尺寸。在监控中常用

的分辨率有

QCIF

、

CIF

、

HD1

、

2CIF

、

DCIF

、

4CIF

和

D1

这几种。分辨率是决定位率（码

率）的主要因素，不同的分辨率要采用不同的位率，它们之间的关系如图

1

所示。

 

总体而言，录像的分辨率越高，所要求的位率（码率）也越大，但并不总是如此，图

1

说明了不同分辨率的合理的码率选择范围。所谓

“

合理的范围

”

指的是，如果低于这个范围，

图像质量看起来会变得不可接受；

如果高于这个范围，

则显得没有必要，

对于网络资源以及

存储资源来说是一种浪费。

2

、位率

位率又称为码率

。

指单位时间内，单个录像通道所产生的数据量，其单位通常是bps、Kbps或Mbps。可以根据录像的时间与位率估算出一定时间内的录像文件大小。位率类型又称为码率类型，共有两种

——

动态码率（

VBR

）和固定码率（

CBR

）

。所谓

动态码率是指编码器在对图像进行压缩编码的过程中，

根据图像的状况实时调整码率高低的

过程，

例如当图像中没有物体在移动时，

编码器自动将码率调整到一个较低的值。

但当图像

中开始有物体移动时，

编码器又自动将码率调整到一个较高的值，

并且实时根据运动的剧烈

程度进行调整。这种方式是一种图像质量不变，数据量变化的编码模式。

 

固定码率是指编码器在对图像进行编码的过程中，自始至终采用一个固定的码率值，

不论图像情况如何变化。这种方式是码率量不变，而图像质量变化的编码模式。

 

在动态码率模式下，

我们在硬盘录像机上设置的位率值称为

“

位率上限

”

。

意思是我们人

为设定一个编码码率变化的上限，

可以低于，

但不能高于。

根据这个位率值，

我们可以估算

出一定时间内的存储容量的上限值。

 

在固定码率模式下，在硬盘录像机上设置的位率值就是编码时所使用的位率值，根据

这个数值，我们可以精确地估算出一定时间内的存储容量。

 

3

、帧率

 

帧率表示单位时间内，从图像中所能获取的完整图片数量，单位是

fps

（帧每秒）

。

 

二、分辨率、码率和帧率之间的关系。

 

首先看分辨率。从通常的认识来说，分辨率越高，图像质量越好，分辨率越低，图像质

量越差。

但如果抛开了码率来谈的话，

上述观点是站不住脚的。

实际上为了获得好的回放质

量，除了提高分辨率以外，更重要的还要同时提高编码码率，否则效果可能适得其反。

 

其次看码率。

一般而言，

码率越高，

图像质量相对越好，

码率越低，

图像质量相对越差，

但这个说法也只在一定范围内成立。

所谓的范围，

就是图

1

中所标示的码率范围，

因为图像

 

 

 

 

质量的提升并不与码率的提升成线性关系。

 

最后看帧率。

事实上，

帧率对图像质量并不起直接的作用，

帧率的高低只是影响图像的

连贯性。

在某些场合下，

图像的连贯性也会被作为回放效果的评测标准之一

（注意回放效果

与图像质量的区别）

。但在某些特殊情况下，通过调整帧率，也能在有限的码率下获得好的

图像质量。

例如在

ADSL

线路上传输图像，

上行带宽只有

512Kbps

，

但要传输

4

路

CIF

分辨

率的图像。按照常规，

CIF

分辨率建议码率是

512Kbps

，那么照此计算就只能传一路，降低

码率势必会影响图像质量。

那么为了确保图像质量，

就必须降低帧率，

这样一来，

即便降低

帧率也不会影响图像质量，但在图像的连贯性上会有影响。

 

三、计算公式

 

传输带宽计算：

 

 

 

码率

 

×

 

摄像机的路数

 

=

网络带宽至少大小

;

 

存储空间计算：

 

每小时每路容量（单位：

M/

小时

.

路）

=

码率

(

单位：

kb/s)×

3600

秒÷

8

÷

1024

三、在数字摄像头设置中的注意事项：

 

1

、如果在有限的带宽传输更多的视频。

 

降低码率是根本的解决方法，

降低码率的同时，

要选择合理的分辨率，

具体设置参照图

1

。为了在低码率的条件下显示好的图像质量，再降低帧率。通常我国的视频标准显示是

25

帧率，主要是考虑到动画的播放。因我们是视频的显示，实际上在

16

帧以上就不影响人的

视觉连贯性，那我们设置

16

帧率就可以了。

 

2

、如果只重视视频显示和回放效果。

 

提高分辨率和合理的高码率，帧率设置为

16

就可以了。

 

3

、存储容量的计算

 

参照附录

1

的图像质量最好就可以了。

 

附录

1

：

分辨率、码率、带宽及数据量对照表（图像帧率：

25

帧

/

秒的条件下）