Какой FPS и bitrate действительно нужны, а какие — избыточны?

Частота кадров задаёт, сколько раз в секунду камера фиксирует сцену, а битрейт — сколько данных уходит в сеть и на диск за секунду. Связь между ними непрямая. При постоянном битрейте снижение FPS не уменьшает поток: кодек распределит те же биты на меньшее число кадров, картинка станет чуть чище покадрово, а нагрузка на диск останется прежней.

Отсюда типовая ситуация на объекте: инженер снизил частоту кадров с 25 до 12 «ради экономии диска», а через месяц архив кончился ровно в тот же срок. Экономии не было, потому что режим записи остался CBR.

Ещё одна путаница — смаз движущегося объекта. Он определяется выдержкой затвора, а не частотой кадров: при длинной выдержке лицо будет размытым и на 60 к/с. Частота кадров отвечает за другое — попадёт ли короткое событие (передача предмета, замах, номер проезжающей машины) хотя бы в один кадр. А за то, можно ли по этому кадру опознать человека, отвечает плотность пикселей. Это три независимых параметра, и подменять один другим бессмысленно. Мы подробно разбирали этот баланс в материале о том, что важнее: мегапиксели, объектив, свет или аналитика.

Технический минимум для камер закреплён Приложением 2 к Правилам функционирования национальной системы видеомониторинга (приказ Председателя КНБ РК от 27.10.2020 № 69-қе, V2000021693): разрешение не ниже 1920×1080, 25 кадров в секунду, битрейт не менее 5000 кбит/с, светочувствительность 0,01 лк, исполнение IP66, хранение архива не менее 30 суток и автономность питания не менее 60 минут.

Важная оговорка, которую пропускают чаще всего, — это требования к камерам объектов, подключаемых к НСВМ, а не универсальный стандарт для любой камеры в стране. Если объект в перечень не входит, 25 к/с и 5000 кбит/с — не обязанность, а ориентир. И наоборот: если объект в перечне, опустить битрейт ниже 5000 кбит/с «ради дисков» нельзя, даже когда инженерно это выглядит разумно. Вопрос о подключении разбирали отдельно — нужно ли объекту подключение к национальной системе видеомониторинга.

Отдельно про срок хранения: обязательный минимум в 30 суток для объектов, подлежащих обязательному оснащению системами охранного телевидения, установлен постановлением Правительства РК от 06.05.2021 № 305 (P2100000305). Именно этот срок и превращает битрейт в деньги.

Арифметика простая и проверяемая: 5000 кбит/с — это 0,625 МБ/с, за сутки 0,625 × 86 400 = 54 000 МБ, то есть 54 ГБ, а за 30 суток — 1,62 ТБ на одну камеру. Дальше всё линейно. Ниже — наш расчёт по этой же формуле для типового объекта на 60 камер (1 ТБ считаем как 1000 ГБ).

Колонка на 60 камер посчитана из точных значений, а не из округлённых в предыдущем столбце, поэтому расхождение в последнем знаке — это округление, а не ошибка.

Что из этого следует практически. Переход с 5000 на 8000 кбит/с по всем 60 камерам добавляет 58 ТБ архива за 30 суток и 180 Мбит/с постоянной нагрузки на сеть. Переход на 12 000 — уже 136 ТБ и 420 Мбит/с сверху. И 720 Мбит/с непрерывного потока на гигабитном аплинке — это не «треть канала свободна»: поверх записи идут просмотры операторов, выгрузки фрагментов и служебный трафик, а пиковый суммарный поток при массовом движении в кадре выше среднего. Мы такой канал впритык не проектируем.

Про то, как объём архива тянет за собой стоимость всей системы, у нас есть отдельный разбор — почему архив и хранение резко увеличивают цену CCTV.

Частоту кадров выбирают по скорости события, которое камера должна зафиксировать, а не по «максимуму, который тянет камера». Медленная сцена — склад, коридор, периметр — не становится информативнее от 25 к/с. Быстрая сцена — касса, турникет, шлагбаум, зона отгрузки — на низкой частоте теряет именно тот кадр, ради которого камеру и ставили.

По нашему опыту на объектах логика такая. Для периметра, парковки и складских проходов запас по частоте кадров почти никогда не окупается: событие там длится секунды, и его поймает любая разумная настройка. Для кассовой зоны, турникета и точек передачи товара частота критична, потому что момент передачи предмета из рук в руки занимает доли секунды. Для проезжей части и въездных групп ограничителем становится не столько FPS, сколько выдержка: без короткой выдержки номер смажется, а короткая выдержка требует света, то есть возвращает нас к освещению, а не к настройкам кодека.

И ещё одно: если на камере работает видеоаналитика (пересечение линии, подсчёт, детекция оставленных предметов), нижнюю границу частоты кадров диктует алгоритм, а не ваше желание сэкономить. Урезав FPS под аналитической камерой, вы получите не экономию диска, а рост ложных срабатываний.

Реально уменьшают нагрузку четыре вещи: современный кодек, режим переменного битрейта, разумный интервал опорных кадров и отключение того, что не нужно. Частота кадров в этом списке — на последнем месте, и работает она только вместе с переменным битрейтом.

Кодек. Разработчики HEVC закладывали в стандарт сопоставимое качество примерно вдвое меньшим битрейтом по сравнению с предшественником (ITU-T Rec. H.265 / ISO/IEC 23008-2). На практике в видеонаблюдении выигрыш обычно скромнее заявленного: сцены с шумом в темноте, дождём, снегом и качающейся растительностью сжимаются заметно хуже, чем статичный интерьер. Планировать хранилище «в минус 50 % от H.264» мы не советуем — это тот случай, когда теоретическая цифра стандарта переносится на реальную сцену без оснований.

Режим битрейта. CBR даёт предсказуемый объём, но платит за это качеством в сложных сценах и не экономит ничего в пустом кадре. VBR с верхним ограничением снижает поток там, где в кадре ничего не происходит, а это большая часть суток на складе или в коридоре. Именно здесь снижение FPS наконец начинает давать эффект.

Интервал опорных кадров (GOP). Чем он длиннее, тем меньше поток. Обратная сторона: при длинном GOP хуже перемотка, менее точный экспорт фрагмента и выше риск потерять кусок записи при сетевом сбое. Для камер, с которых вы реально будете выгружать материал для разбирательства, длинный GOP — плохой размен.

«Умные» кодеки производителей. Динамическое снижение качества в статичных зонах работает, но агрессивные пресеты портят детализацию ровно там, где потом ищут лицо или номер. Мы включаем их выборочно и всегда проверяем результат на реальной сцене объекта, а не на демо-ролике.

Не забывайте и про то, что не относится к видео: включённый по умолчанию звук, второй и третий потоки, отправка в облако параллельно с локальной записью — всё это тоже занимает канал.

Универсальной таблицы «выставьте вот так везде» не существует, но структура решения одинаковая: сначала задача зоны, потом плотность пикселей, потом частота кадров, и только в конце битрейт как следствие. Ниже — типовое соответствие, которым мы пользуемся при проектировании.

Три уровня плотности — 50, 150 и 250 пикс/м — это значения из Приложения 2 к Правилам НСВМ; конкретная привязка зон объекта к уровням для объектов, подключаемых к системе, определяется этим же приложением, а не нашим усмотрением. Столбец с приоритетом по частоте кадров — наша инженерная практика, а не норматив.

Проверить плотность легко и без приборов: PPM = разрешение по горизонтали / ширина кадра. Камера 4 Мп даёт 2688 пикселей по горизонтали, значит для идентификации на 250 пикс/м максимальная ширина сцены — 2688 / 250 = 10,75 м. Растянув ту же камеру на 20-метровый проезд, получили около 134 пикс/м, и никакой битрейт этого не исправит.

Проверка занимает около двадцати минут и не требует выезда специалиста: почти всё видно в веб-интерфейсе камер и в статистике регистратора. Идти нужно сверху вниз — сначала режим битрейта и кодек, потом лишние потоки, и только затем частота кадров. Резерв по нагрузке обычно находится уже на первых пунктах.

• Режим битрейта. Если стоит CBR на всех камерах без разбора, вы платите за пустой кадр ночью столько же, сколько за час пик.
• Фактический битрейт против настроенного. Смотрите статистику потока на регистраторе в час пик, а не только цифру в настройках камеры.
• Кодек. Проверьте, что камеры и регистратор реально работают в H.265, а не откатились на H.264 из-за несовместимости или лицензии.
• Второй и третий потоки. Отключите то, что не используется для просмотра и аналитики.
• Звук. Если он не нужен по задаче и не согласован юридически, выключите.
• Частота кадров под задачей. Разнесите: аналитические и кассовые камеры — по требованию алгоритма и сцены, склад и периметр — ниже.
• Интервал опорных кадров. Не удлиняйте GOP на камерах, с которых вы регулярно выгружаете фрагменты.
• Глубина архива по факту. Посмотрите дату самой старой записи. Если она младше 30 суток, а объект подпадает под требование хранения, это уже несоответствие, а не «мелочь настройки».

Последний пункт — самый частый. И причина у него почти всегда одна.

Объём хранилища занижают потому, что берут среднее значение битрейта из спецификации камеры и умножают на число камер и суток. Даташит показывает поток на спокойной сцене; реальный объект даёт другое — движение людей, шум матрицы в темноте, дождь и снег, качающиеся ветки, фары. При переменном битрейте всё это поднимает средний суточный поток выше паспортного.

Дальше происходит предсказуемое. Хранилище рассчитали на 30 суток, а перезапись начинается на 20-22-х, причём выясняется это в момент, когда архив нужен для разбирательства по инциденту двухнедельной давности. Формально система есть, фактически нужной записи нет, и это уже вопрос не настроек, а соответствия требованию о хранении.

Как считать правильно: закладывать не средний, а верхний ограниченный битрейт по каждой группе камер, отдельно учитывать ночной режим и сезон, добавлять запас на служебные данные файловой системы и на выход диска из строя. И отталкиваться от срока хранения, который требуется именно вашему объекту. Этот выбор мы разбирали в материале о том, сколько дней нужно хранить видеоархив. Заодно это защищает от обратной крайности — покупки хранилища с многократным запасом «на всякий случай», о цене которой мы писали в разборе переплаты за решение с запасом.