RESOLUCIÓN: Velocidad de transmisión en CCTV y espacio en almacenamiento de disco duro.

En nuestro anterior post, enunciamos las 5 características principales a tener en cuenta al momento de seleccionar una cámara de videovigilancia, Resolución, Lente, Material, Visión Nocturna, Movimiento. Adicionalmente se entro en detalle sobre los principios básicos y cálculos necesarios para entender de manera adecuada el concepto de Resolución. En el articulo de hoy, nos centraremos en la importancia de la resolución al momento de seleccionar nuestro canal de transmisión y nuestro tiempo de almacenamiento.

¿Cuántos bytes son un Pixel?

Cuando se habla de la conversión de pixeles a bytes, no se esta hablando de una conversión literalmente, se esta haciendo referencia a a un calculo matemático del peso de una imagen basada en su resolución; esto puede sonar un poco complicado, pero realmente ingresar en una ecuación simple unos cuantos números  y conceptos. El primer concepto a tener en cuanta es la resolución, recordemos que esta no es mas que el tamaño de la imagen, expresada en pixeles horizontales X pixeles verticales  o en Megapíxeles. El segundo concepto a tener en cuenta es la cantidad de bits por pixel o también llamado profundidad de imagen.  Para no entrar mucho en detalle, existen múltiples formatos de profundidad de imagen, entre los mas conocidos se encuentran los formatos de 1 bit ( blanco y negro), 8 bits (256 colores), 16 bits( 65536 colores) 24 bits( 16.7 millones de colores) también llamado RGB y 32 bits(4294,9 millones de colores) también llamado CMYK.

Para este caso en particular, vamos a calcular cuantos bytes pesa una imagen 1080P utilizando el estándar RGB. Para empezar vamos a calcular los pixeles totales de una imagen 1080P:

Area = Base x Altura

Base = 1920 Altura = 1080

Area 0 1920x1080 = 2073600

Ahora vamos a seleccionar el estándar RGB, que como expresamos anteriormente cuenta con 24 bits por pixel. Para saber entonces cuantos bits pesa nuestra imagen, solo basta con multiplicar los pixeles totales X 24.

 Por lo tanto podemos concluir que teóricamente una imagen 1080P, que es equivalente a 2MPx pesa aproximadamente 6 Megabytes teóricamente hablando.

Ahora vamos a calcular la velocidad de transmisión requerida para transmitir, valga la redundancia, un streaming de video a la resolución calculada anteriormente. Recordemos que las velocidades de transmisión suelen darse en Megabits por segundo(Mbps) o en Gigabits por segundo(gbps); para este ejemplo trabajaremos en Mbps. Partamos del calculo arrojado por el ejemplo anterior en el que sabemos que una imagen a 1080P, se consume 5,932 MB, por lo tanto lo vamos a pasar a bits:

 Ahora debemos saber cuantas imágenes vamos a enviar en un segundo, por lo tanto es de vital importancia recordar que el video se compone de imágenes en movimiento, y que los equipos de CCTV dejan configurar esta cantidad bajo un concepto u opción llamada Imágenes por segundo o Frames por segunto, vamos a tomar para el ejemplo un equipo configurado a 30 imágenes por segundo, por lo tanto la velocidad de transmisión estará dada por:

Como se puede ver, para poder transmitir una imagen a dos megapíxeles, se requiere de 1436,68 Megabits por seguno, canal que es casi imposible de tener, ya que las redes de datos normalmente son a 100Mbps o a 1000Mbps y los canales de interner son a 2Mbps, 5Mbps, 10Mbps, etc.

¿Cómo hace entonces el CCTV para lograr transmitr video a 2MPx si los canales de internet y las redes de datos no lo soportan?

Para lograr mitigar este problema, diferentes investigadores encontraron técnicas para reducir el peso de una imagen o un sonido, con una la mínima perdida de calidad perceptible por el ser humano, a lo que llamaron algoritmos de compresión. Durante muchos años el cctv ha trabajado el sistema de compresión H.264, actualmente se habla de algoritmos H.264+ y H.265. Sin entrar en detalle sobre dichos algoritmos, tema que será tratado en una futura ocasión, vamos a presentarles la siguiente tabla el peso promedio de una imagen y de un video a 10FPS, 15FPS y 25FPS a diferentes resoluciones para el protocolo H.264, con el fin de calcular la velocidad de transmisión requerida para un sistema y  la cantidad de espacio en disco.

  

Resolución [Kbps]	Calidad	1 FPS	10 FPS	15 FPS	25 FPS
CIF	Baja	10	26	36	54
	Media	81	215	289	432
	Alta	163	430	578	875
D1	Baja	81	215	289	437
	Media	244	645	868	1313
	Alta	408	1075	1446	2188
960H	Baja	142	376	506	766
	Media	326	860	1157	1751
	Alta	652	1721	2315	3502
720P	Baja	163	430	578	875
	Media	430	1075	1446	2188
	Alta	652	1721	2315	3502
1080P	Baja	294	774	1045	1575
	Media	774	1935	2603	3939
	Alta	1174	3098	4167	6304

Podemos ver en la tabla, como una imagen que se consume casi 1,5 Gbps de internet, al ser comprimida bajo el estándar H.264 consume aproximadamente 6 Mbps. Cabe aclarar que se esta trabajando en el estándar H.265 que promete consumir la mitad de velocidad de transmisión que una señal H.264.

Ahora que ya conocemos la tabla aproximada de H.264, podemos calcular el canal de internet que requerimos para la solución, sumando el streaming requerido por cada una de las cámara, según la configuración aplicada. En el momento en que usted conozca la velocidad de transmisión, podrá calcular la cantidad de días que le grabara en un disco duro, dividiendo el tamaño del disco en la velocidad de transmisión requerida. Este resultado le dará en segundos. Para pasarlo a días debe multiplicar por 3600 y luego por 24 veamos el ejemplo de una cámara 1080P, en calidad alta, configurada a 25FPS, cuanto tiempo nos grabaría en un disco duro de 2TB

Como el disco esta en TeraBytes, el tamaño del disco de TeraBytes a Kilobits

Si se fueran a instalar 8 cámaras, se debe dividir la cantidad de días, en el numero de cámaras:

Para hacer ese calculo de manera mas rápida se les invita ingresar al siguiente ENLACE donde podrán descargar la calculadora de espacio de disco y velocidad de transmisión.