Как рассчитать объем жесткого диска (HDD) для видеорегистратора / microSD карты для IP камеры?
Зачем нужен расчет видеонаблюдения?
Расчет видеонаблюдения нужен для того, чтобы знать какую модель камеры выбратью; куда камеру установить и как настроить; какой нужен жесткий диск для видеорегистратора или microSD карта для IP камеры. Ответы на эти вопросы как раз и дают специализированные калькуляторы для расчета системы видеонаблюдения, которые подскажут какие параметры подойдут для вашего случая.
Что влияет на объем архива?
В этой статье разберем расчет архива видеонаблюдения. Расчет покажет какой объем жесткого диска (HDD) нужен для хранения архива видеонаблюдения на сервере или видеорегистраторе, либо на microSD карте IP камеры видеонаблюдения.
Число камер
Система видеонаблюдения может состоять как из одной, так и из множества камер. Каждая камера решает свою задачу в системе. Например, камера на входе нужна для идентификации посетителей, а камера на въезде на парковку – задачу распознавания государственного регистрационного знака автомобиля. Как правило в системе есть несколько однотипных по своим характеристикам камер, решающих схожие задачи. В зависимости от технических характеристик (тактико-технические характеристики – ТТХ) и настроек камеры меняется объем информации, нуждающийся в записи. Для расчета архива системы нужно учесть ТТХ, настройки и условия работы для всех типовых групп камер.
Разрешение камеры
Разрешение камеры измеряется в мегапикселях и показывает сколько пикселей (мельчайших деталей) изображения приходится на горизонтальную и вертикальную сторону матрицы видеокамеры – например 1920×1080 (2Мп 16:9). Перемножив 1920 пикс на 1080 пикс мы получим 2 073 600 пикс, т.е. те самые 2 Мп. 16:9 обозначает соотношение сторон изображения.
Наиболее распространенным на текущий момент является разрешение в 2 Мп.
Запуск online калькулятора
Запустить калькулятор видеонаблюдения.
Чем выше разрешение изображения – тем больше деталей можно сохранить для анализа информации о случившемся. Но не все так просто. На качество изображения влияет много факторов – оптика объектива, чувствительность матрицы, кодек и степень сжатия изображения. Чем выше разрешение матрицы при том же физическом размере – тем меньше ее светочувствительность, т.е. способность камеры “видеть” при малом уровне освещения, в темноте.
Также нужно учитывать, что чем выше разрешение камеры – тем больше она “загружает” локальную сеть (ЛВС) для IP видеонаблюдения. Тем больше требуется величина архива, что может существенно влиять на стоимость системы. При этом бывают случаи, когда камера с меньшим разрешением может решить ту же задачу лучше и дешевле камеры с большим разрешением.
Поэтому при расчете системы видеонаблюдения используют специальные критерии – плотность пикселей. Плотность пикселей показывает число пикселей, приходящийся на метр реального объекта. Такой расчет помогает эффективно использовать ресурсы видеокамеры. Важно соблюсти баланс – найти минимально достаточное разрешение камеры, удовлетворяющее критериям решения конкретной целевой задачи видеоконтроля.
Для выбора места установки и ТТХ камеры можно использовать профессиональное программное обеспечение для эскизного проектирования системы видеонаблюдения IP VIDEO SYSTEM DESIGN TOOL.
Кодек видеосжатия
Одна и та же камера с одним и тем же разрешением может генерировать отличающийся в разы объем трафика. Это зависит от эффективности сжатия передаваемой от камеры информации. Для этого служат настройки кодека сжатия.
Кодеки делятся на покадровые (где сжатие идет только внутри каждого кадра изображения) и межкадровые (где передаются не все кадры, а только “опорные” и изменения кадра относительно опорного кадра). Сейчас наиболее распространены кодеки с межкадровым сжатием – H.264 и H.265. Их преимущество – высокая степень сжатия видео, что позволяет экономить на построении локальных сетей для видеонаблюдении и существенно экономят место в архиве. Из покадровых кодеков до сих пор применяется MJPG. За счет того, что покадровый кодек передает все кадры (что приводит к увеличению потока данных от камеры) – на MJPG гораздо лучше работают алгоритмы видеоанализа изображений – автоматическое распознавание номеров, лиц и т.п.
Поэтому современные камеры позволяют выбрать, какой кодек использовать. Кроме того, доступна настройка степени сжатия кодека. Для тех камер, где решается задачи обнаружения движения в кадре, общий мониторинг обстановки – можно пожертвовать качеством картинки, зато сэкономить на объеме архива. Там, где требуется решать задачи идентификации или различения – стоит выбирать меньшую степень сжатия, чтобы не потерять важную часть информации об объекте съемки. Для задач, где важен стоп кадр – лучше вообще использовать покадровые кодеки сжатия – MJPG. Это обеспечит программные алгоритмы неискаженной информацией для анализа, что существенно повлияет на вероятность идентификации.
Кадровая частота
Frames per Second (FPS), Frame rate, темп записи – это число кадров в секунду. Темп записи (FPS) влияет на то, как будет записан целевой объект наблюдения, находящийся в движении. Чем больше FPS – тем более “живое” видео, регистрирующее даже очень быстрые движения объекта. Но при этом и более “тяжелое” – больше данных приходится передавать по локальной сети и записывать в архив видеонаблюдения.
При уменьшении FPS не только снижается поток данных от камеры, но и сложнее становится “выхватить” быстро движущийся объект. Минимальная кадровая частота для создания ощущения плавности движения составляет ~12—18 кадров в секунду. Для фиксации номера автомобиля, двигающегося со скоростью 100 км/ч и более может потребоваться FPS 25-30 к/с. А для обзорного наблюдения за обстановкой – часто достаточно 6 к/с и даже ниже.
Глубина архива
Глубина архива показывает через сколько дней наиболее старая запись будет “замещена” наиболее новой при циклическом типе записи. На некоторые типы объектов глубина архива может быть задана законодательно. Это могут быть объекты с требованием к антитеррористической защищенности: спортивные объекты, объекты с массовым пребыванием людей, объекты транспортной информаструктуры.
Чем больше глубина архива, тем больший требуется объем жестких дисков для его хранения. Уменьшить объем жестких дисков при той же глубине архива можно лишь ухудшая качество хранимых записей – уменьшая разрешение видеоизображения, кадровую частоту, используя более эффективные межкадровые кодеки сжатия и увеличивая степень сжатия.
Тип записи: постоянная или по событию
Запись архива может вестись постоянно, по расписанию и по событию. Постоянно – означает что камера пишет в режиме 24/7. По расписанию – например только в рабочее время. Или наоборот – только в праздники и нерабочие часы. По событию – только при наступлении определенного события. Например – сработки детектора движения в камере. Или при интеграции системы видеонаблюдения с охранной сигнализацией объекта – при срабатывании охранного датчика. А при интеграции с системой контроля и управления доступом – при считывании карты доступа.
При этом как правило в системе есть настройка “пред” и “пост” записи – чтобы до и после события были записаны небольшие фрагменты. Так проще воспринимать что же произошло при самом событии.
Типы записи могут сочетаться. Например, пишем в рабочее время постоянно, а в нерабочие часы – по движению в кадре или по срабатыванию охранного датчика. Выбор типа записи помогает экономить на архиве не ухудшая качество самого архива.
Для расчета нам требуется знать средний процент записи.
Расчет жесткого диска для системы видеонаблюдения
Для выбора жесткого диска для системы видеонаблюдения необходимо рассчитать требуемую емкость с учетом глубины архива, типа записи и параметров записываемого потока. Чтобы упростить данные расчеты можно воспользоваться online-калькулятором:
Разбив все камеры на группы согласно характеристикам потока на запись, глубины архива, типа записи – получим расчет трафика на запись и суммарный объем. Это поможет нам определиться с выбором жесткого диска.
Также существуют развитые инструменты расчета архива в специализированном софте для проектирования систем видеонаблюдения:
Теперь, зная общую емкость, необходимую для хранения архива, мы можем выбрать тип жесткого диска для хранения. Для этого необходимо определиться с рядом параметров:
- емкость одного жесткого диска (а следовательно число таких жестких дисков в системе)
- используемую серию жестких дисков
- необходимость ЗИПа
При выборе типа жесткого диска нужно учесть несколько важных моментов: Как правило используют RAID5 (+1 жесткий диск к комплекту), RAID6 (+2 HDD) либо RAID10 (x2 к общему числу). От выбора типа RAID зависит сколько жестких дисков могут “умереть” без потери архива. И – производительность системы. Даже если требуется небольшая общая емкость системы хранения – то выбор 1 жесктого диска на 8 Тб или 8 жестких дисков по 1 Тб каждый – не такой очевидный. 1 жесткий диск может не справиться с большим числом потоков на запись. В современных жестких дисках предел – это 64 камеры, при условии использования специализированных дисков для систем видеонаблюдения (об этом ниже). Стандартный параметр, обозначающий надежность – это наработка на отказ (MTBF – Mean operating time between failures). Но для дисков MTBF крайне не удобный параметр, гораздо практичнее пользоваться параметром AFR — Annual Failure Rate, или «ежегодная вероятность сбоев», выводимом из MTBF. Параметр AFR может отличаться в несколько раз для дисков разных классов – от 0,35% для жестких дисков, применяемых в ЦОДах до 1,45% – для дисков “домашнего” класса. Казалось бы – незначительная величина и там и там. И нет большой разницы. Но это только для малых систем. Чем больше дисков – тем система в целом менее надежна. А значит требование к каждому диску – возрастают. Такие ограничения также существуют. Не всегда программное обеспечение поспевает за прогрессом в жестких дисках – самые емкие модели могут просто не поддерживаться регистратором (что бывает часто) или программным обеспечением сервера (что реже). В итоге нужен баланс между общим числом дисков, их стоимостью и надежностью. В идеале нужно выбирать максимально емкий жесткий диск, выдерживающий нагрузку по числу записываемых на него потоков с камер и рабочей нагрузке в течении года. Например: Общая емкость системы – 31,6 Тб по расчету в калькуляторе. Всего записываемых потоков – 13. Т.е. мы точно не упремся в ограничения даже по одному жесткому диску. Значит – берем максимальную емкость, поддерживаемую регистратором – 8 Тб. 31,6 / 8 = 4 жестких диска. Если бы нам нужен был RAID5 – мы бы добавили ещё один HDD – 4+1 = 5. Чуть выше мы уже затронули тему различия в линейках жестких дисков. Если кратко – то различия действительно есть, прежде всего в надежности хранения информации (риски выхода из строя) и долговечности работы жесткого диска на специфических, характерных для видеонаблюдения нагрузках. Жесткие диски для видеонаблюдения поддерживают ряд специфических функций. Например формирование очереди записи в кеше до записи на пластину для сохранения изображения без пикселизации и предотвращения потери кадров во время записи нескольких потоков. Жесткие диски для видеонаблюдения – как правило – работают в весьма суровых условиях. Использование в RAID массиве – ещё самый “мягкий” вариант работы. Для целостности записываемых данных необходимо использовать технологии компенсации вибраций. Нужно учитывать, что жесткий диск – расходная часть для системы видеонаблюдения. Рано или поздно он выйдет из строя. Желательно его поменять ещё до того, как он “умрет”, ведь это не происходит одномоментно. Специализированное программное обеспечение может регулярно оценивать состояние накопителя и уведомит о возможных проблемах. Наличие ЗИПа – позволит своевременно менять диски, исчерпавшие свой ресурс. Существуют IP камеры со слотом для microSD карт. Карта памяти позволяет хранить архив непосредственно на самой камере, либо дублировать запись на случай, если произойдет сбой в работе локальной сети. При этом многие VMS системы (программное обеспечение для управления видеонаблюдением) в случае потери связи сервера с камерой, после восстановления работоспособности сети умеют копировать недостающий архив с карты памяти камеры. Выбор типа microSD карты даже проще, чем жесткого диска – ведь мы пишем лишь один поток. Однако и для microSD карт существуют специальные исполнения для систем видеонаблюдения. Рассчитать архив видеонаблюдения – не такая уж простая задача. К счастью, на помощь приходит специализированные калькуляторы для выбора жесткого диска или microSD карты. Стоит учитывать как параметры потоков с камер, так и требуемую глубину архива и тип записи. При выборе модели жесткого диска нужно смотреть на его емкость, производительность, поддерживаемое число потоков записи и надежность. Для защиты данных архива стоит использовать RAID массивы из дисков и выбирать специализированные серии жестких дисков. С выбором microSD карт все проще – но их стоит использовать лишь как резервное хранилище на случай отказа локальной сети. Бесплатная книга с практическими уроками по проектированию видеонаблюдения. Калькулятор объективов: универсальный калькулятор объективов с 3D графикой и базой данных на более чем 9000 моделей видеокамер с поддержкой камер AXIS, Bosch, Dahua, Hikvision, Hiwatch, Hanwha, IDIS, Uniview, Vivotek, Beward, BOLID, DSSL, LTV, IPTRONIC, Novicam, Optimus, Rvi, Tantos и других.
Есть ли разница между линейками жестких дисков?
Необходимость ЗИПа
Калькулятор видеоархива на microSD карте памяти для IP камеры
Выводы
Дополнительные материалы
Анонс: Плагин AutoCAD для видеонаблюдения
Рейтинги: топ 10 популярных камер видеонаблюдения
Статья: Распознавание лиц в видеонаблюдении