Como configurar bitrate para CFTV

Bitrate para CFTV é muito importante na configuração de DVRs e câmeras IPs que devem proporcionar qualidade sem sacrificar o uso de banda. O equilíbrio entre a taxa de frames por segundo (FPS), resolução e compressão de imagem causa um impacto significativo na taxa de bitrate.

Nesse artigo você irá entender o que é bitrate de forma geral, quais são os fatores que o afetam e como configurá-lo corretamente na sua câmera IP.

Sei que os profissionais que visitam esse blog são dedicados e interessados em aprender e se especializarem, por isso é importante que leia o artigo completo para entender em detalhes o que são bits, os múltiplos e nomenclaturas corretas que devem ser utilizadas por profissionais sérios e bem qualificados. Quero que você saiba falar com segurança sobre o tema.

Tenho certeza que já notou em sua câmera IP ou DVR um menu para fazer a configuração da taxa de bitrate, e certamente também notou alguns valores e unidades como 96Kbps, 128Kbps ou de repente algo como 2Mbps.

Dê uma boa olhada na imagem acima e verá alguns valores e unidades de medidas desse tipo. Não se preocupe pois chegou o momento que você irá entender o que significam e ficará fera em ajuste de bitrate para CFTV.

Quando vemos as informações como 96Kbps, isso significa que a câmera está gerando 96.000 bits por segundo. Vamos entender isso passo a passo.

Mas o que são bits afinal de contas ?

Quando uma câmera IP ou DVR captura imagens, elas são convertidas em pacotes de dados digitais que trafegam na rede. Esse tipo de dados são chamos de bits que os computadores e dispositivos de redes conhecem como 0 (zero) ou 1 (1). Então na prática bits = 0 ou 1

Então agora você já sabe que bits são zero e uns que saem da sua câmera IP ou do DVR quando conectamos o cabo de rede a um roteador por exemplo.

Os múltiplos do bit - Kilobit e Megabit 

Voltando a falar de bits temos os múltiplos do bit que são o Kilobit e Megabit, que nada mais são que uma quantidade maior de bits.

K = Kilo = 1.000

M = Mega = 1.000.000

Então quando falamos de 1Kbps são 1.000 bits por segundo

Quando falamos de 96Kbps são 96.000 bits por segundo

Quando falamos de 1 Mbps são no total 1.000.000 bits por segundo

* em computação 1Kbps é na verdade igual a 1024 bps, mas vamos manter o raciocínio mais simples

Importante: não confunda bit com Byte

Você quer ser um profissional de primeira, certo ? Então tem que entender certos detalhes para falar sobre o assunto com total segurança.

Estamos falando aqui de bits com b mínúsculo. Por favor NÃO use B maiúsculo quando estiver se referindo a bits.

Não fale nem escreva MBPS ou MBS , você pode até encontrar material  por ai escrito dessa maneira, mas não é a forma correta.

Em outro artigo você poderá entender melhor a diferença entre bits e Bytes mas por hora tenha em mente que estamos falando de bits, bits por segundo kilobits por segundo, Megabits por segundo, etc (veja a imagem abaixo)

Hora de entender o que é bitrate para CFTV

Bitrate é a medida da quantidade de dados que é movimentado de um ponto a outro em um determinado período de tempo.

O que se movimenta nesse caso são os bits (b) e a unidade de tempo utilizada é o segundo (s). Então estamos falando de uma quantidade de bits se movimentando em um certo tempo medido em segundos.

Por isso que temos então a unidade bps que significa: "bits por segundo"

O nome original bps vem do Inglês "bits per second" e felizmente as inicias coincidem com a frase que usamos ​​​​em português "bits por segundo"​​

Então ao usar o termo bitrate para CFTV estamos falando do conceito dos bits se movimentando da câmera IP ou DVR para o roteador e para a Internet por exemplo, e quanto maior o bitrate mais banda é utilizada e mais espaço de armazenamento é necessário no seu DVR, NVR ou cartão da câmera IP. 

Comparando bitrate com algo do cotidiano

OK, quero que fique bem claro e que entenda bem o conceito, então vou fazer uma analogia (comparação) com algo simples do nosso dia a dia.

Imagine duas pessoas carregando caixas em um caminhão. O primeiro homem joga a caixa para o segundo e digamos que eles sejam rápidos nesse trabalho jogando uma caixa a cada segundo.

Como a taxa de caixa que transporta é uma caixa por segundo, encurtamos a maneira de falar a frase usando as iniciais, então dizemos: 1cps

Se esses homens aumentarem a taxa de trabalho para duas caixas a cada segundo, diremos: Eles estão trabalhando a uma taxa de 2 cps.

Agora que está claro o que é bitrate de maneira geral vamos entender como usamos bitrate para CFTV nas câmera IPs, DVR, NVRs, etc.

Entenda o que afeta o bitrate em CFTV

Quer ter qualidade nas imagens das câmeras de CFTV ? Então você precisa dar espaço para a câmera trabalhar, ou seja. ao aumentar a resolução, taxa de frames por segundo e diminuir a compressão de imagens, a qualidade aumenta, mas também aumenta a necessidade do tráfego de mais dados.

Parece aquela frase tão utilizada no Brasil "Quer rir, tem que me fazer rir" ou algo do gênero (confesso que não sou tão bom com essas frases) 🙂

Fatores que afetam o bitrate em CFTV

Há outros fatores que podem ser considerados para o aumento do bitrate, como o algoritimo de compressão utilizado (H.264, H.264+, H.265,etc) e a variação da atividade da cena monitorada, e irei discutir mais a respeito em outros artigos. Para manter nosso estudo simples, vou considerar os fatores mais visíveis na prática quando configuramos uma câmera: resolução, frame rate e taxa de compressão. Veja a seguir mais detalhes.

Resolução

Resolução certamente é um dos fatores que altera muito a qualidade da imagem em seus sistema de CFTV, então quanto maior a resolução da sua câmera IP, DVR ou NVR, maior será a taxa de bitrate necessária para transmitir a imagem pela rede e pela Internet.

Para aprender mais sobre resoluções das câmeras IP, DVRs, NVRs e monitores, leia o artigo resoluções compatíveis em CFTV.

Frame rate (FPS)

Quanto maior a quantidade de quadros (frames) que trafega na rede, maior será a sensação de movimento fluido e sem "robotização". A taxa de frame rate aparece nos menus com a nomenclatura abreviada (FPS).

O aumento de frame rate em CFTV causa o aumento do bitrate.

Para aprender mais sobre frame rate e outros fatores que afetam o uso de banda em CFTV, leia o artigo: largura de banda e transmissão para CFTV.

Compressão do vídeo 

Quanto mais o vídeo é comprimido menos banda ele ocupa na transmissão e menos espaço de armazenamento, porém há também redução na qualidade.

Há diferentes algoritmos de compressão de vídeo e ajustes que podem ser feitos para otimizar a relação entre qualidade e uso de recursos. 

O bitrate é diretamente impactado pela compressão de vídeo. Para aprender mais sobre compressão veja o artigo: Compressão de vídeo para CFTV

Configuração de bitrate para CFTV em câmera IP

Vou mostrar agora o uso de bitrate em uma câmera IP com diferentes valores de configuração de resolução, frate rate (FPS) e compressão.

Note que quando há uma alteração em um desses parâmetros, também há a redução do uso de bitrate da câmera, não há um valor ideal universal para se utilizar, tudo vai depender do seu projeto de CFTV. É necessário saber o que você quer exatamente para ajustar os parâmetros adequadamente.

A câmera utilizada nesse exemplo é o modelo SNB-6004 de 2MP fabricada pela empresa Hanwha Techwin (ex- Samsung Techwin). O software utilizado para a medição se chama Wisenet Device Manager e pode ser encontrado no seguinte link: Wisenet Device Manager

Nesse primeiro exemplo, os valores de configuração são alterados na câmera IP e com o uso do software é feita da medição do bitrate.

Alterando o frame rate (FPS) e medindo o bitrate

Parâmetros de configuração da câmera IP:

Resolução 1920 x 1080 (2MP)

Taxa de bits (Frame Rate): 30FPS

Nível de compressão: 10

Taxa de bits máxima: 30.720

Note que o bitrate pode ser configurado de 64 a 30.720 Kbps e como nesse exemplo ele foi deixado no valor máximo, a câmera tem um amplo limite para trabalhar, ou seja, não estamos limitando o uso de bitrate

Com o auxílio do software é possível notar os valores de bitrate utilizados de acordo com a configuração. Note na imagem que com resolução de 1080p e Frame rate de 30 FPS o valor de bitrate está em 3.015Kbps (ou 3Mbps)

Parâmetros de configuração da câmera IP:

Resolução 1920 x 1080 (2MP)

Taxa de bits (Frame Rate): 15FPS

Nível de compressão: 10

Taxa de bits máxima: 30.720

Com o auxílio do software é possível notar os valores de bitrate utilizados de acordo com a configuração. Note na imagem que com resolução de 1080p e Frame de rate de 15 FPS o valor de bitrate está em 1.593 Kbps (ou 1.5Mbps)

Parâmetros de configuração da câmera IP:

Resolução 1920 x 1080 (2MP)

Taxa de bits (Frame Rate): 10FPS

Nível de compressão: 10

Taxa de bits máxima: 30.720

Com o auxílio do software é possível notar os valores de bitrate utilizados de acordo com a configuração. Note na imagem que com resolução de 1080p e Frame rate de 10 FPS o valor de bitrate está em 1.086 Kbps (ou 1Mbps)

Alterando resolução e medindo o bitrate

Parâmetros de configuração da câmera IP:

Resolução 1280 x 720 (720p)

Taxa de bits (Frame Rate): 30FPS

Nível de compressão: 10

Taxa de bits máxima: 30.720

Com o auxílio do software é possível notar os valores de bitrate utilizados de acordo com a configuração. Note na imagem que com resolução de 720p e Frame rate de 30 FPS o valor de bitrate está em 1.476 Kbps (ou 1Mbps)

Parâmetros de configuração da câmera IP:

Resolução 1280 x 720 (720p)

Taxa de bits (Frame Rate): 15 FPS

Nível de compressão: 10

Taxa de bits máxima: 30.720

Com o auxílio do software é possível notar os valores de bitrate utilizados de acordo com a configuração. Note na imagem que com resolução de 720p e Frame rate de 15 FPS o valor de bitrate está em 769 Kbps (ou 0.7 Mbps)

Parâmetros de configuração da câmera IP:

Resolução 1280 x 720 (720p)

Taxa de bits (Frame Rate): 10 FPS

Nível de compressão: 10

Taxa de bits máxima: 30.720

Com o auxílio do software é possível notar os valores de bitrate utilizados de acordo com a configuração. Note na imagem que com resolução de 720p e Frame rate de 10 FPS o valor de bitrate está em 536 Kbps (ou 0.5 Mbps)

OK. vou mostrar um exemplo de configuração muito utilizado na prática, para o envio de vídeo para celulares. Irei alterar 3 parâmetros na configuração da câmera IP para reduzir ao máximo o bitrate.

A idéia principal é que os celulares possuem telas muito menores que os computadores ou tablets e podemos reduzir a qualidade do vídeo que será enviado para o celular e consequentemente diminuir o bitrate.

Note a variação nos tamanhos de celulares, nesse teste irei assumir um valor intermediário de resolução de 640x360 que a câmera permite configurar

Nesse exemplo a taxa de frames (frame rate) é reduzida para 10FPS e há um aumento na compressão do vídeo, que não foi utilizado nos exemplos anteriores. Nesse modelo específico de câmera IP, alterar o valor de compressão de 10 para 15 faz com que o vídeo fique mais comprimido e use um menor valor de bitrate, portanto menos banda é necessária.

Parâmetros de configuração da câmera IP:

Resolução 640 x 360

Taxa de bits (Frame Rate): 10 FPS

Nível de compressão: 15

Taxa de bits máxima: 30.720

Com o auxílio do software é possível notar os valores de bitrate utilizados de acordo com a configuração. Note na imagem que com resolução 640x360  10 FPS e compressão 15 o valor de bitrate está em 188 Kbps (ou 0.18 Mbps)

Note abaixo um exemplo do acesso realizado através do celular, a imagem tem qualidade suficiente para ser exibida em celular Samsung S8+ sem consumir muito a banda disponível, pois a configuração de resolução, frame rate e compressão reduziu o bitrate para o valor de 188Kbps.

Considerações finais sobre bitrate para CFTV

Agora que você aprendeu em detalhes o que significa bitrate e como ajustar sua câmera IP, é o momento de colocar o conhecimento em prática. Para isso basta acessar o menu da sua câmera IP e brincar com a configuração.

Nos exemplos utilizados nesse artigo não houve limitação do bitrate, note que o valor foi deixado sempre no máximo (30.720Kbps) para que a câmera pudesse utilizar o quanto fosse necessário de acordo com as configurações dos parâmetros (resolução, frame rate e compressão).

Obviamente é possível fazer o contrário e ajustar o máximo de bitrate que a câmera IP pode utilizar e ai ocorrerá um "estrangulamento" na qualidade da imagem, ou seja, a câmera irá reduzir os parâmetros mencionados para se enquadrar no bitrate escolhido. 

Esse tipo de configuração serve para quando você realmente precisa controlar a quantidade máxima de banda utilizada porque tem um link de Internet pequeno por exemplo.

Para efeito de simplicidade, outro fator importante que não foi considerado nesse artigo é a a variação do bitrate, há como configurar os parâmetros de VBR e CBR , mas isso é tema de outro artigo. 

Compartilhe esse artigo, e nos vemos no próximo.