CBR و VBR دو روش اصلی کنترل Bitrate در دوربینهای تحت شبکه هستند. در این مقاله تفاوت فنی، مزایا، محدودیتها و کاربرد هر کدام در طراحی سیستمهای نظارتی بررسی میشود.
اگر وارد تنظیمات Encoding یک دوربین تحت شبکه، NVR یا نرمافزارهای حرفهای مدیریت تصویر شوید، تقریباً همیشه با دو گزینه مهم مواجه خواهید شد:
در نگاه اول شاید تصور شود این دو گزینه فقط حجم فایل ضبطشده را تغییر میدهند، اما در واقع انتخاب صحیح بین CBR و VBR مستقیماً روی کیفیت تصویر، مصرف پهنای باند، ظرفیت ذخیرهسازی، پایداری شبکه و حتی عملکرد سیستمهای VMS اثر میگذارد.
در پروژههای حرفهای، انتخاب نادرست Mode کنترل Bitrate میتواند باعث اشباع لینک شبکه، افت کیفیت تصویر یا استفاده غیربهینه از فضای ذخیرهسازی شود.
در این مقاله بهصورت تخصصی بررسی میکنیم CBR و VBR چگونه کار میکنند، تفاوت آنها چیست و در چه شرایطی هر کدام انتخاب مناسبتری هستند.
قبل از ورود به CBR و VBR باید مفهوم Bitrate را بدانیم.
Bitrate مقدار دادهای است که Encoder در هر ثانیه برای تولید ویدئو مصرف میکند و معمولاً بر حسب Kbps یا Mbps بیان میشود.
Bitrate یکی از مهمترین پارامترهای کیفیت تصویر دیجیتال است زیرا مستقیماً تعیین میکند Encoder چه مقدار اطلاعات برای نمایش جزئیات در اختیار دارد.
پس از پردازش تصویر توسط ISP، Encoder تصویر خام را به H.264 یا H.265 تبدیل میکند.
در همین مرحله باید مشخص شود که نرخ تولید داده چگونه کنترل شود.
اینجاست که CBR و VBR وارد عمل میشوند.
CBR مخفف:
Constant Bitrate
است.
در این حالت Encoder تلاش میکند نرخ داده را تقریباً ثابت نگه دارد.
برای مثال اگر Bitrate روی 4096 Kbps تنظیم شود، تقریباً در تمام صحنهها همین مقدار داده تولید خواهد شد.
فرقی نمیکند:
هدف Encoder حفظ نرخ انتقال ثابت است.
مهمترین مزیت CBR قابل پیشبینی بودن مصرف پهنای باند است.
به همین دلیل:
به همین دلیل بسیاری از پروژههای بزرگ از CBR استفاده میکنند.
مشکل زمانی ایجاد میشود که پیچیدگی تصویر تغییر کند.
فرض کنید:
تصویر یک دیوار سفید کاملاً ثابت است.
در این حالت Encoder همچنان همان Bitrate را تولید میکند.
در نتیجه بخشی از پهنای باند عملاً هدر میرود.
از طرف دیگر اگر تصویر بسیار پیچیده شود، Encoder مجبور است همان Bitrate ثابت را حفظ کند.
در نتیجه ممکن است:
VBR مخفف:
Variable Bitrate
است.
در این روش Encoder بر اساس پیچیدگی تصویر، Bitrate را بهصورت لحظهای تغییر میدهد.
اگر تصویر ساده باشد:
Bitrate کاهش پیدا میکند.
اگر تصویر پیچیده شود:
Bitrate افزایش پیدا میکند.
Encoder دائماً میزان حرکت، جزئیات، نویز، بافت تصویر و تغییرات بین فریمها را تحلیل میکند.
هرچه اطلاعات بیشتری برای فشردهسازی لازم باشد، Bitrate نیز افزایش پیدا میکند.
در نتیجه کیفیت تصویر معمولاً پایدارتر حفظ میشود.
VBR از پهنای باند بهینهتر استفاده میکند.
در صحنههای ساده:
اما هنگام افزایش پیچیدگی تصویر، کیفیت نیز حفظ میشود.
در VBR هیچ تضمینی وجود ندارد که مصرف Bitrate همیشه ثابت بماند.
اگر چندین دوربین همزمان وارد صحنههای شلوغ شوند:
به همین دلیل طراحی شبکه اهمیت بیشتری پیدا میکند.
Bitrate تنها عامل تعیینکننده نیست.
طول GOP نیز نقش مهمی دارد.
اگر فاصله بین I-Frameها زیاد باشد:
Encoder آزادی بیشتری برای فشردهسازی دارد.
در نتیجه حتی در CBR نیز کیفیت ممکن است بهتر حفظ شود.
به همین دلیل تنظیم Bitrate بدون بررسی GOP توصیه نمیشود.
هر دو Codec از CBR و VBR پشتیبانی میکنند.
اما H.265 به دلیل راندمان بالاتر معمولاً در Bitrate مشابه، کیفیت بیشتری نسبت به H.264 تولید میکند.
به همین دلیل در بسیاری از پروژههای جدید ترکیب زیر انتخاب مناسبی است:
در شب معمولاً نویز تصویر افزایش پیدا میکند.
Encoder نویز را نیز بخشی از اطلاعات تصویر تلقی میکند.
در نتیجه:
Bitrate افزایش پیدا میکند.
به همین دلیل بسیاری از نصابها تصور میکنند دوربین خراب شده، در حالی که Encoder فقط تلاش میکند نویز را نیز Encode کند.
در پروژههایی که ظرفیت شبکه محدود است:
CBR معمولاً مدیریت سادهتری دارد.
اما اگر کیفیت تصویر اولویت اصلی باشد:
VBR انتخاب بهتری خواهد بود.
اگر اینترنت ناپایدار باشد:
CBR معمولاً رفتار قابل پیشبینیتری دارد.
اما اگر کیفیت تصویر اهمیت بیشتری داشته باشد و محدودیت پهنای باند وجود نداشته باشد:
VBR خروجی بهتری تولید میکند.
خیر.
این یکی از باورهای اشتباه بازار است.
انتخاب صحیح به عوامل زیر بستگی دارد:
بعضی فروشندگان تصور میکنند:
VBR همیشه کیفیت بالاتری دارد.
در حالی که اگر Maximum Bitrate بهدرستی تنظیم نشود، حتی VBR نیز نمیتواند کیفیت مطلوبی تولید کند.
از طرف دیگر، CBR نیز اگر مقدار مناسبی داشته باشد، در بسیاری از پروژههای سازمانی عملکرد بسیار پایداری ارائه میدهد.
برای هر Stream بهتر است این پارامترها بهصورت همزمان بررسی شوند:
تنظیم جداگانه هر کدام بدون درنظر گرفتن سایر پارامترها معمولاً نتیجه مطلوبی ایجاد نمیکند.
CBR و VBR دو روش متفاوت برای کنترل نرخ داده در فرآیند Encoding هستند.
CBR با حفظ نرخ انتقال تقریباً ثابت، طراحی شبکه و ظرفیت ذخیرهسازی را سادهتر میکند؛ در حالی که VBR با تطبیق لحظهای Bitrate با پیچیدگی تصویر، راندمان فشردهسازی و کیفیت بصری بهتری ارائه میدهد.
در انتخاب بین این دو حالت نمیتوان نسخه واحدی برای همه پروژهها پیچید. نوع کاربرد، تعداد دوربینها، ظرفیت شبکه، فضای ذخیرهسازی و سیاست ضبط تصاویر، همگی باید در کنار هم بررسی شوند.
در خانه هوشمند سایبر تلاش میکنیم مفاهیم فنی سیستمهای نظارتی را از سطح تبلیغات فراتر ببریم و آنها را با نگاهی مهندسی و کاربردی بررسی کنیم تا هم کاربران حرفهای و هم مجریان پروژه بتوانند تصمیمهای دقیقتری بگیرند.