视频网络带宽计算方法
数字网络视频的带宽计算方法
数字网络视频的带宽计算方法在数字视频监控系统设计与实际应用中，经常需要规划数字视频系统的网络带宽及存储带宽，这对于整个系统的应用非常重要，而如何规划网络，涉及到系统实际配置、最用使用及存储、编解码设备、工作站等分布等等因素，是数字视频监控中最重要，而有比较难规划的，西刹子在此从原理上及应用上略做说明。
首先需要明确如下概念：v帧率、码流与分辨率Ø帧率概念一帧就是一副静止的画面，连续的帧就形成动画，如电视图象等。
我们通常说帧数，简单地说，就是在1秒钟时间里传输的图片的数，也可以理解为图形处理器每秒钟能够刷新几次，通常用fps（Frames Per Second）表示。
每一帧都是静止的图象，快速连续地显示帧便形成了运动的假象。
高的帧率可以得到更流畅、更逼真的动画。
每秒钟帧数(fps)愈多，所显示的动作就会愈流畅。
Ø码流概念码流（Data Rate），是指视频文件在单位时间内使用的数据流量，也叫码率，是他是视频编码中画面质量控制中最重要的部分。
同样分辨率下，视频文件的码流越大，压缩比就越小，画面质量就越高。
Ø分辨率概念视频分辨率是指视频成像产品所成图像的大小或尺寸。
常见的视像分辨率有352×288，176×144，640×480，1024×768。
在成像的两组数字中，前者为图片长度，后者为图片的宽度，两者相乘得出的是图片的像素，长宽比一般为4：3。
帧率、码流与分辨率关系如下图：v数字视频系统中带宽数字视频系统中典型架构如下图：系统中主要设备是编码器、网络录像机NVR、及工作站，根据系统不同，可能有中央服务器，管理服务器，存储归档服务器、流媒体服务器等，本文以典型架构说明。
在系统中，网络中跑的主要是上行的视频流，一般为UDP，下行的控制命令，一般为TCP。
主要码流来源于从编码器到NVR的视频存储流，及工作站实时监视视频流（本文不讨论组播）。
视频带宽计算公式
视频带宽计算公式(码流—辨别率—帧率)(自己整理过的.)码流码流(DataRate)是指视频文件在单位时间内使用的数据流量，也叫码率或码流率，是视频编码中画面质量掌握中最重要的部分，一般我们用的单位是Kb/s或者Mb/s., 一般来说同样辨别率下，视频文件的码流越大，压缩比就越小，画面质量就越高。
码流越大，说明单位时间内取样率越大，数据流，精度就越高，处理出来的文件就越接近原始文件，图像质量越好，画质越清楚，要求播放设施的解码力量也越高。
帧率一帧就是一副静止的画面，连续的帧就形成动画，如电视图象等。
我们通常说帧数，简洁地说，就是在1秒钟时间里传输的图片的帧数，也可以理解为图形处理器每秒钟能够刷新几次，通常用fps (Frames Per Second)表示。
每一帧都是静止的图象，快速连续地显示帧便形成了运动的假象。
高的帧率可以得到更流畅、更逼真的动画。
每秒钟帧数(fps)愈多，所显示的动作就会愈流畅。
辨别率视频辨别率是指视频成像产品所成图像的大小或尺寸。
常见的视像辨别率有352×288,176×144, 640×480, 1024×768o在成像的两组数字中，前者为图片长度，后者为图片的宽度，两者相乘得出的是图片的像素，长宽比搬为4：3.目前监控行业中主要使用QCif(176χ144)、CIF(352×288)、HALF D1(704×288)、D1 (704x576)等几种辨别率。
D1是数字电视系统显示格式的标准，共分为以下5种规格：D1： 480i格式(525i) ： 720×480 (水平480线，隔行扫描)，和NTSC模拟电视清楚度相同，行频为15.25kHz,相当于我们所说的4CIF(720χ576)D2： 480P格式(525p) ： 720×480 (水平480线，逐行扫描)，较Dl隔行扫描要清楚不少，和逐行扫描DVD规格相同，行频为31.5kHzD3： 108Oi格式(1125i) ： 1920×1080 (水平1080线，隔行扫描)，高清方式采纳最多的一种辨别率，辨别率为1920χ1080i∕60Hz,行频为33.75kHzD4： 720p格式（750p）： 1280×720 （水平720线，逐行扫描），虽然辨别率较D3要低，但是由于逐行扫描，市面上更多人感觉相对于10801（实际逐次540线）视觉效果更加清楚。
视频监控行业常用标准带宽计算
1、首先计算 720P（1280×720）单幅图像照片的数据量每像素用24比特表示,则:720P图像照片的原始数据量= 1280×720×24/8/1024＝2700 KByte2、计算视频会议活动图像的数据量国内PAL活动图像是每秒传输25帧。
数字动态图像是由I帧/B帧/P帧构成。
其中I帧是参考帧:可以认为是一副真实的图像照片。
B帧和P帧可简单理解为预测帧，主要是图像的增量变化数据，数据量一般较小.极限情况下,25帧均为I帧，即每帧传输的图像完全不同。
则：720P活动图像的每秒传输的极限数据量= 2700 KByte×25 = 67500 KByte/s转换成网络传输Bit流= 67500×8 = 540000 Kbit/s，即528M的带宽.在实际视频会议应用中，由于有固定场景，因此以传输增量数据为主（传输以B帧和P帧为主），一般在10％—40％之间，40％为变化较多的会议场景。
计算如下：增量数据在10％的情况下，原始数据量= 2700 KByte×10%×24 + 2700 KByte =9180 KByte/s = 72 Mbit/s增量数据在20%的情况下，原始数据量= 2700 KByte×20%×24+ 2700 KByte =15660 KByte/s = 123 Mbit/s增量数据在40％的情况下，原始数据量= 2700 KByte×40％×24+ 2700 KByte =28620 KByte/s = 224 Mbit/s3、H。
264压缩比H.264最大的优势是具有很高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG—4的1。
5～2倍。
举个例子，原始文件为88GB，采用MPEG—2压缩后为3.5GB,压缩比为25∶1，而采用H。
视频监控行业常用标准带宽计算
1、首先计算720P(1280×720)单幅图像照片的数据量每像素用24比特表示,则:720P图像照片的原始数据量= 1280×720×24/8/1024＝2700 KByte2、计算视频会议活动图像的数据量国内PAL活动图像就是每秒传输25帧。
数字动态图像就是由I帧/B帧/P帧构成。
其中I帧就是参考帧:可以认为就是一副真实的图像照片。
B帧与P帧可简单理解为预测帧,主要就是图像的增量变化数据,数据量一般较小。
极限情况下,25帧均为I帧,即每帧传输的图像完全不同。
则:720P活动图像的每秒传输的极限数据量= 2700 KByte×25 = 67500 KByte/s转换成网络传输Bit流= 67500×8 = 540000 Kbit/s,即528M的带宽。
在实际视频会议应用中,由于有固定场景,因此以传输增量数据为主(传输以B帧与P 帧为主),一般在10%-40% 之间,40%为变化较多的会议场景。
计算如下:增量数据在10%的情况下,原始数据量= 2700 KByte×10%×24 + 2700 KByte =9180 KByte/s = 72 Mbit/s 增量数据在20%的情况下,原始数据量= 2700 KByte×20%×24+ 2700 KByte =15660 KByte/s = 123 Mbit/s 增量数据在40%的情况下,原始数据量= 2700 KByte×40%×24+ 2700 KByte =28620 KByte/s = 224 Mbit/s3、H、264压缩比H、264最大的优势就是具有很高的数据压缩比率,在同等图像质量的条件下,H、264的压缩比就是MPEG-2的2倍以上,就是MPEG-4的1、5～2倍。
举个例子,原始文件为88GB,采用MPEG-2压缩后为3、5GB,压缩比为25∶1,而采用H、264压缩后为1、1GB,从88GB到1、1GB,H、264的压缩比达到惊人的80∶1。
视频监控行业常用标准带宽计算
视频监控⾏业常⽤标准带宽计算1、⾸先计算 720P（1280×720）单幅图像照⽚的数据量每像素⽤24⽐特表⽰，则：720P图像照⽚的原始数据量= 1280×720×24/8/1024＝2700 KByte2、计算视频会议活动图像的数据量国内PAL活动图像是每秒传输25帧。
数字动态图像是由I帧/B帧/P帧构成。
其中I帧是参考帧：可以认为是⼀副真实的图像照⽚。
B帧和P帧可简单理解为预测帧，主要是图像的增量变化数据，数据量⼀般较⼩。
极限情况下，25帧均为I帧，即每帧传输的图像完全不同。
则：720P活动图像的每秒传输的极限数据量= 2700 KByte×25 = 67500 KByte/s转换成⽹络传输Bit流= 67500×8 = 540000 Kbit/s，即528M的带宽。
在实际视频会议应⽤中，由于有固定场景，因此以传输增量数据为主（传输以B帧和P帧为主），⼀般在10%-40% 之间，40%为变化较多的会议场景。
计算如下：增量数据在10%的情况下，原始数据量= 2700 KByte×10%×24 + 2700 KByte =9180 KByte/s = 72 Mbit/s增量数据在20%的情况下，原始数据量= 2700 KByte×20%×24+ 2700 KByte =15660 KByte/s = 123 Mbit/s增量数据在40%的情况下，原始数据量= 2700 KByte×40%×24+ 2700 KByte =28620 KByte/s = 224 Mbit/s3、H.264压缩⽐H.264最⼤的优势是具有很⾼的数据压缩⽐率，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩⽐是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。
举个例⼦，原始⽂件为88GB，采⽤MPEG-2压缩后为3.5GB，压缩⽐为25∶1，⽽采⽤H.264压缩后为1.1GB，从88GB到1.1GB，H.264的压缩⽐达到惊⼈的80∶1。
视频传输带宽换算
视频监控存储空间大小与传输带宽计算方法在视频监控系统中，对存储空间容量的大小需求是与画面质量的高低、及视频线路等都有很大关系。
下面对视频存储空间大小与传输带宽的之间的计算方法做以介绍。
比特率是指每秒传送的比特(bit)数。
单位为bps(BitPerSecond)，比特率越高，传送的数据越大。
比特率表示经过编码(压缩)后的音、视频数据每秒钟需要用多少个比特来表示，而比特就是二进制里面最小的单位，要么是0，要么是1。
比特率与音、视频压缩的关系，简单的说就是比特率越高，音、视频的质量就越好，但编码后的文件就越大;如果比特率越少则情况刚好相反。
码流(DataRate)是指视频文件在单位时间内使用的数据流量，也叫码率，是视频编码中画面质量控制中最重要的部分。
同样分辨率下，视频文件的码流越大，压缩比就越小，画面质量就越高。
上行带宽就是本地上传信息到网络上的带宽。
上行速率是指用户电脑向网络发送信息时的数据传输速率，比如用FTP上传文件到网上去，影响上传速度的就是“上行速率”。
下行带宽就是从网络上下载信息的带宽。
下行速率是指用户电脑从网络下载信息时的数据传输速率，比如从FTP服务器上文件下载到用户电脑，影响下传速度的就是“下行速率”。
不同的格式的比特率和码流的大小定义表：传输带宽计算：比特率大小×摄像机的路数=网络带宽至少大小;注：监控点的带宽是要求上行的最小限度带宽(监控点将视频信息上传到监控中心);监控中心的带宽是要求下行的最小限度带宽(将监控点的视频信息下载到监控中心);例：电信2Mbps的ADSL宽带，理论上其上行带宽是512kbps=64kb/s，其下行带宽是2Mbps=256kb/s例：监控分布在5个不同的地方，各地方的摄像机的路数：n=10(20路)1个监控中心，远程监看及存储视频信息，存储时间为30天。
不同视频格式的带宽及存储空间大小计算如下：地方监控点：CIF视频格式每路摄像头的比特率为512Kbps，即每路摄像头所需的数据传输带宽为512Kbps，10路摄像机所需的数据传输带宽为：512Kbps(视频格式的比特率)×10(摄像机的路数)≈5120Kbps=5Mbps(上行带宽)即：采用CIF视频格式各地方监控所需的网络上行带宽至少为5Mbps;D1视频格式每路摄像头的比特率为1.5Mbps，即每路摄像头所需的数据传输带宽为1.5Mbps，10路摄像机所需的数据传输带宽为：1.5Mbps(视频格式的比特率)×10(摄像机的路数)=15Mbps(上行带宽)即：采用D1视频格式各地方监控所需的网络上行带宽至少为15Mbps;720P(100万像素)的视频格式每路摄像头的比特率为2Mbps，即每路摄像头所需的数据传输带宽为2Mbps，10路摄像机所需的数据传输带宽为：2Mbps(视频格式的比特率)×10(摄像机的路数)=20Mbps(上行带宽)即：采用720P的视频格式各地方监控所需的网络上行带宽至少为20Mbps;1080P(200万像素)的视频格式每路摄像头的比特率为4Mbps，即每路摄像头所需的数据传输带宽为4Mbps，10路摄像机所需的数据传输带宽为：4Mbps(视频格式的比特率)×10(摄像机的路数)=40Mbps(上行带宽)即：采用1080P的视频格式各地方监控所需的网络上行带宽至少为40Mbps监控中心：CIF视频格式的所需带宽：512Kbps(视频格式的比特率)×50(监控点的摄像机的总路数之和)=25600Kbps=25Mbps(下行带宽)即：采用CIF视频格式监控中心所需的网络下行带宽至少25MbpsD1视频格式的所需带宽：1.5Mbps(视频格式的比特率)×50(监控点的摄像机的总路数之和)=75Mbps(下行带宽)即：采用D1视频格式监控中心所需的网络下行带宽至少75Mbps720P(100万像素)的视频格式的所需带宽：2Mbps(视频格式的比特率)×50(监控点的摄像机的总路数之和)=100Mbps(下行带宽)即：采用720P的视频格式监控中心所需的网络下行带宽至少100Mbps1080P(200万像素)的视频格式的所需带宽：4Mbps(视频格式的比特率)×50(监控点的摄像机的总路数之和)=200Mbps(下行带宽)即：采用1080P的视频格式监控中心所需的网络下行带宽至少200Mbps存储空间计算：码流大小(单位：kb/s;即：比特率÷8)×3600(单位：秒;1小时的秒数)×24(单位：小时;一天的时间长)×30(保存的天数)×50(监控点要保存摄像机录像的总数)÷0.9(磁盘格式化的损失10%空间)=所需存储空间的大小(注：存储单位换算1TB=1024GB;1GB=1024MB;1MB=1024KB)50路存储30天的CIF视频格式录像信息的存储空间所需大小为：64×3600×24×30×50÷0.9=8789.1GB≈9TB50路存储30天的D1视频格式录像信息的存储空间所需大小为：192×3600×24×30×50÷0.9=26367.2GB≈26TB50路存储30天的720P(100万像素)视频格式录像信息的存储空间所需大小为：256×3600×24×30×50÷0.9=35156.3GB≈35TB50路存储30天的1080P(200万像素)视频格式录像信息的存储空间所需大小为：512×3600×24×30×50÷0.9=70312.5GB≈69TB。
视频传输带宽及码流换算
视频监控存储空间大小与传输带宽计算方法在视频监控系统中，对存储空间容量的大小需求是与画面质量的高低、及视频线路等都有很大关系。
下面对视频存储空间大小与传输带宽的之间的计算方法做以介绍。
比特率是指每秒传送的比特(bit)数。
单位为bps(BitPerSecond)，比特率越高，传送的数据越大。
比特率表示经过编码(压缩)后的音、视频数据每秒钟需要用多少个比特来表示，而比特就是二进制里面最小的单位，要么是0，要么是1。
比特率与音、视频压缩的关系，简单的说就是比特率越高，音、视频的质量就越好，但编码后的文件就越大;如果比特率越少则情况刚好相反。
码流(DataRate)是指视频文件在单位时间内使用的数据流量，也叫码率，是视频编码中画面质量控制中最重要的部分。
同样分辨率下，视频文件的码流越大，压缩比就越小，画面质量就越高。
上行带宽就是本地上传信息到网络上的带宽。
上行速率是指用户电脑向网络发送信息时的数据传输速率，比如用FTP上传文件到网上去，影响上传速度的就是“上行速率”。
下行带宽就是从网络上下载信息的带宽。
下行速率是指用户电脑从网络下载信息时的数据传输速率，比如从FTP服务器上文件下载到用户电脑，影响下传速度的就是“下行速率”。
不同的格式的比特率和码流的大小定义表：传输带宽计算：比特率大小×摄像机的路数=网络带宽至少大小;注：监控点的带宽是要求上行的最小限度带宽(监控点将视频信息上传到监控中心);监控中心的带宽是要求下行的最小限度带宽(将监控点的视频信息下载到监控中心);例：电信2Mbps的ADSL宽带，理论上其上行带宽是512kbps=64kb/s，其下行带宽是2Mbps=256kb/s例：监控分布在5个不同的地方，各地方的摄像机的路数：n=10(20路)1个监控中心，远程监看及存储视频信息，存储时间为30天。
不同视频格式的带宽及存储空间大小计算如下：地方监控点：CIF视频格式每路摄像头的比特率为512Kbps，即每路摄像头所需的数据传输带宽为512Kbps，10路摄像机所需的数据传输带宽为：512Kbps(视频格式的比特率)×10(摄像机的路数)≈5120Kbps=5Mbps(上行带宽)即：采用CIF视频格式各地方监控所需的网络上行带宽至少为5Mbps;D1视频格式每路摄像头的比特率为1.5Mbps，即每路摄像头所需的数据传输带宽为1.5Mbps，10路摄像机所需的数据传输带宽为：1.5Mbps(视频格式的比特率)×10(摄像机的路数)=15Mbps(上行带宽) 即：采用D1视频格式各地方监控所需的网络上行带宽至少为15Mbps; 720P(100万像素)的视频格式每路摄像头的比特率为2Mbps，即每路摄像头所需的数据传输带宽为2Mbps，10路摄像机所需的数据传输带宽为：2Mbps(视频格式的比特率)×10(摄像机的路数)=20Mbps(上行带宽)即：采用720P的视频格式各地方监控所需的网络上行带宽至少为20Mbps; 1080P(200万像素)的视频格式每路摄像头的比特率为4Mbps，即每路摄像头所需的数据传输带宽为4Mbps，10路摄像机所需的数据传输带宽为：4Mbps(视频格式的比特率)×10(摄像机的路数)=40Mbps(上行带宽)即：采用1080P的视频格式各地方监控所需的网络上行带宽至少为40Mbps 监控中心：CIF视频格式的所需带宽：512Kbps(视频格式的比特率)×50(监控点的摄像机的总路数之和)=25600Kbps=25Mbps(下行带宽)即：采用CIF视频格式监控中心所需的网络下行带宽至少25MbpsD1视频格式的所需带宽：1.5Mbps(视频格式的比特率)×50(监控点的摄像机的总路数之和)=75Mbps(下行带宽)即：采用D1视频格式监控中心所需的网络下行带宽至少75Mbps720P(100万像素)的视频格式的所需带宽：2Mbps(视频格式的比特率)×50(监控点的摄像机的总路数之和)=100Mbps(下行带宽)即：采用720P的视频格式监控中心所需的网络下行带宽至少100Mbps 1080P(200万像素)的视频格式的所需带宽：4Mbps(视频格式的比特率)×50(监控点的摄像机的总路数之和)=200Mbps(下行带宽)即：采用1080P的视频格式监控中心所需的网络下行带宽至少200Mbps存储空间计算：码流大小(单位：kb/s;即：比特率÷8)×3600(单位：秒;1小时的秒数)×24(单位：小时;一天的时间长)×30(保存的天数)×50(监控点要保存摄像机录像的总数)÷0.9(磁盘格式化的损失10%空间)=所需存储空间的大小(注：存储单位换算1TB=1024GB;1GB=1024MB;1MB=1024KB)50路存储30天的CIF视频格式录像信息的存储空间所需大小为：64×3600×24×30×50÷0.9=8789.1GB≈9TB50路存储30天的D1视频格式录像信息的存储空间所需大小为：192×3600×24×30×50÷0.9=26367.2GB≈26TB50路存储30天的720P(100万像素)视频格式录像信息的存储空间所需大小为：256×3600×24×30×50÷0.9=35156.3GB≈35TB50路存储30天的1080P(200万像素)视频格式录像信息的存储空间所需大小为：512×3600×24×30×50÷0.9=70312.5GB≈69TB例如：8路硬盘录像机，视音频录像，采用512Kbps定码流，每天定时录像12小时，录像资料保留15天，计算公式如下：每小时录像文件大小=512×3600÷8÷1024=225MB硬盘录像机所需硬盘容量=225×8×12×15=324000MB≈320GB各种分辨率下采用什么样的码流可以获得较好的图像质量，一般的硬盘录像机都支持多种分辨率，我们一般使用CIF、DCIF、D1三种。
视频带宽
像素时钟（点时钟）可以计算为“水平分辨率（总数）×垂直分辨率（总数）×场频（画面刷新次数）视频带宽公式为：BWS= 1/2 [(K × AR × (VLT)² × FR) × (KH/ KV)]BWS= Total signal bandwidth总信号带宽K = Kell factorAR = Aspect ratio (the width of the display divided by the height of the display)VLT= Total number of vertical scan linesFR= Frame rate or refresh rateKH= Ratio of total horizontal pixels to active pixelsKV= Ratio of total vertical lines to active linesBWS=总信号带宽K =图像分辨率AR=长宽比（显示由显示的高度除以宽度）VLT=垂直扫描线的总数FR=帧频或刷新率KH=总比例水平像素为有效像素KV=总比例的垂直线，以有效行举例说明：HDTV 1280x720@60;像素时钟：HPT x VLT x 60=1650x750x60=74.25M；（使用total值计算比较准确，也可用有效值，最后除以0.8）信号带宽：BWS= 1/2 [(K × AR × (VLT)² × FR) × (KH/ KV)]=26MAR=1280/720=1.78；VLT=750；FR=60；KH=1650/1280=1.2891；KV=750/720=1.042；K因子按0.7；。
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视频监控网络传输计算方法
网络传输带宽：
高清720P(1280*720)格式码流：3072Kbps
标清D1（704*576）格式码流：1536Kbps
标清H-D1（704*288）格式码流：768Kbps
标清CIF（352*288）格式码流：384Kbps
高清720P格式
1个通道实时上传所需带宽至少3Mbps
服务器、客户端下传带宽=单通道码流（Mbps）*路数
100个通道实时上传所需带宽=3Mbps*100=300Mbps，服务器、客户端下传带宽则至少需要300Mbps，应使用千兆网卡及千兆或更高端的核心交换机设备标清D1格式
1个通道实时上传所需带宽至少1.5Mbps
服务器、客户端下传带宽=单通道码流（Mbps）*路数
100个通道实时上传所需带宽=1.5Mbps*100=150Mbps，服务器、客户端下传带宽则至少需要150Mbps，应使用千兆网卡或百兆网卡冗余及千兆或更高端的核心交换机设备
帧率：每秒显示的图片数
分辨率：（矩形）图片的长度和宽度，即图片的尺寸
码率：把每秒显示的图片进行压缩后的数据量
帧率×分辨率=压缩前的每秒数据量（单位应该是若干个字节）
压缩比=压缩前的每秒数据量/码率
压缩比越高，画面质量越差，另外两项一定，分辨率、码率、帧率分别与画质成反比、正比、反比。
影响质量的决定因素是码率，而不是分辨率。
码率越高，影像的质量越高，对机器的要求也越高。