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）
