Luego dar luces acerca del cálculo del ancho de banda (BW, por sus siglas en inglés: Band Width) de un canal de comunicaciones para transmitir video, ahora hablaremos sobre cómo calcular la capacidad del Disco Duro de un Videograbador Digital.
por Germán Alexis Cortés*
Muchas veces en la industria de la seguridad electrónica, sucede que vendemos sistemas de CCTV sin hacer los análisis adecuados. De hecho solo pocas personas conocen con exactitud cuáles son los cálculos que se deben hacer y de ellas considero que muy pocas efectivamente los hacen. El resto se contenta con escoger una marca de equipos y revisar cual modelo le ofrece un precio más bajo.
Son muchos los análisis que se necesitan, esto implica hacer algunos cálculos simples y colocar el sentido común al servicio de la seguridad de nuestros clientes. Si no lo hacemos, podemos colocar en riesgo toda la credibilidad de la industria de seguridad electrónica, por simple desconocimiento o pereza.
Una de las preguntas frecuentes que recibo en los cursos, que oriento para ALAS, es ¿cuánto disco duro necesito? Veamos en estas cortas líneas una forma fácil y completa de hacer el cálculo.
Lo primero que debemos entender es que la respuesta no es inmediata, es decir nadie, responsablemente puede decir XXX Giga Bytes por día o por hora o por mes, sin hacer los análisis necesarios. Algunas personas acostumbran a botar una cifra al aire, producto de su experiencia, pero casi siempre es errada, cuando se compara con la calculada o con la que realmente se emplea, al verificar un sistema que está operando satisfactoriamente.
La respuesta adecuada, depende de las siguientes variables:
1. Número de canales o cámaras de la videograbadora.
2. Resolución a la que deseo grabar cada cámara.
3. Velocidad a la que deseo grabar cada señal de video.
4. Algoritmo de Compresión.
5. Calidad que deseo en las señales de video almacenadas.
6. Tipo de complejidad en cada imagen.
7. Tamaño promedio de cada imagen almacenada.
8. Tiempo de grabación diario.
9. Actividad de la escena que deseo grabar, de acuerdo a la operación y horarios del sitio.
10. Forma de grabación (continua, por eventos, por lapso de tiempo)
11. Cantidad de información que se desea almacenar (prealarma-postalarma)
12. Importancia que desea dar a cada escena.
Todos estos aspectos se deben recopilar, analizar y usar para el cálculo final.
Normalmente los fabricantes ofrecen calculadoras en línea para este fin, sin embargo no siempre estas herramientas tienen en cuenta todos los aspectos, y sobre todo el común denominador trabaja con base en promedios, que a la postre hacen una diferencia muy importante; por ello recomiendo hacer los cálculos en una hoja de Excel o similar y garantizar que el disco duro que compremos sea el indicado.
La metodología inicial es muy simple:
a. Calcular cuánto se necesita para almacenar un (1) segundo de video.
b. Multiplicar este resultado, por el número de segundos que desee almacenar. Recuerde que una hora tiene 3.600 segundos, que una semana tiene 168 horas y un mes 720 horas.
c. Tenga en cuenta que esto se debe hacer para cada cámara, para cada escena y para cada segmento del día, debido a que las condiciones son diferentes en cada caso.
La fórmula para calcular el espacio para una (1) cámara, en un (1) segundo, es igual de sencilla:
Disco Duro para 1 segundo = Tamaño Promedio de 1 Frame (Bytes) x FPS x % Actividad
Es decir, la Capacidad en Bytes para un segundo de video para una (1) cámara, es igual al tamaño promedio en Bytes de cada Frame, multiplicado por la velocidad (FPS) a la que desee grabar, multiplicado por el porcentaje de actividad de la escena.
Comencemos entonces a analizar, cada una de las variables. El tamaño promedio en Bytes de cada Frame, se lo debe entregar el fabricante del DVR o NVR que esté usando. Este tamaño es al que se refiere el punto siete (7) que veremos más adelante.
La velocidad de grabación se determina dependiendo de la aplicación y la escena que se tenga.
El porcentaje de Actividad, indica que tan estática (0%) o cambiante (100%) es la escena. Recordemos que para multiplicar un porcentaje, debemos pasar el número a decimal. Entonces multiplicar por el 100%, realmente es multiplicar por 1, multiplicar por un porcentaje del 80%, realmente es multiplicar por 0,8 y así sucesivamente.
Una vez sepamos cuantos bytes nos toma almacenar un segundo de video, será muy fácil saber cuanto en una hora o día. Sin embargo recuerde que las 24 horas del día se deben segmentar y que en cada segmento puede existir una actividad promedio diferente o una escena distinta, que nos lleva a cambiar el tamaño de cada frame.
Analicemos con detalle los demás aspectos que influyen en el cálculo, en esta primera entrega incluiremos los tres primeros puntos:
Debemos entender que cada uno está ligado con los otros y que existe una dependencia directa que influye decididamente en la capacidad del almacenamiento que calculemos en el disco duro.
1. Cantidad de Canales
Es obvio que entre más cámaras (canales) se deseen grabar, mayor disco duro sea necesario. La relación es lineal, sin embargo recordemos que no todas las cámaras se comportan igual, simplemente porque cada una está mirando una escena distinta. Se deben revisar las características siguientes para cada cámara. Una recomendación importante, es tener en cuenta que no se deben colocar muchas cámaras en un DVR.
Incluso si el equipo tiene la capacidad de cómputo para ello, lo cual es bastante difícil de cumplir a cabalidad, por simple sentido común aplicado a seguridad. Fijémonos que en caso de falla, es mejor tener varias unidades, para no perder la información de todas las cámaras. A medida que el mundo de los computadores, vaya sacando al mercado masivo, unidades con múltiples procesadores en paralelo, gran velocidad y amplia memoria, podemos ir aumentando la cantidad de canales en un mismo DVR, sin embargo ya sabemos que por seguridad no lo debemos hacer.
2. Resolución
En el mundo digital es el tamaño de la imagen, expresada en pixeles horizontales por pixels verticales. Entre más grande sea la resolución, mejor nitidez y detalle voy a lograr, es fácil de entender que una mayor cantidad de información necesita una mayor capacidad de almacenamiento. La resolución nativa (original) de muchas cámaras (análogas o IP) es cercana a VGA (640x480) o mayor, por lo tanto si se graba a menor resolución, por ejemplo CIF (320x240), se está cometiendo un grave error, porque se desperdicia resolución.
Hay quienes dicen grabar a resoluciones mayores, al mostrar la imagen en un tamaño más grande del nativo (por ejemplo aumentándolo con el mouse al arrastrarlo desde una esquina), pero esto es un engaño porque lo realmente importante, no es que tan grande sea la imagen en el monitor, sino cuantos pixeles reales tiene horizontal y verticalmente.
Algunas cámaras IP de tecnologías recientes poseen un sensor de alta resolución (casi siempre en el orden de los MegaPixel), por lo tanto esta unidades se deben grabar a esa resolución nativa, de lo contrario nuevamente se desperdicia la oportunidad de almacenar con excelente resolución y detalle. El mundo de IP, tan de moda hoy en día, trae precisamente unidades con altísima resolución que se pueden aprovechar al máximo mediante zoom digitales, sin embargo debemos ser consientes que ocuparán mucho más espacio de disco duro.
Es importante entender que mientras se grabe a la resolución nativa que ofrezca cada cámara, el video almacenado será el mejor posible. Sólo cuando seamos conscientes de que la imagen de un canal, puede ser de menor calidad, debido a que no nos importan los detalles o la nitidez de la imagen, podemos disminuir la resolución de grabación. Para aplicaciones de seguridad esto no se recomienda.
El concepto de pixels por metro, en unión con el cálculo del lente, son fundamentales para obtener la especificación de la cámara que se requiere. La idea es que la videograbadora respete esa resolución.
3. Velocidad
Mientras más cuadros por segundo grabemos de una escena, mejor se verá el video. El límite máximo tradicional esta en el estándar comercial (NTSC, PAL, SECAM) que aplique. Mucha gente en seguridad electrónica, viene acostumbrada a la grabación por lapsos de tiempo, es decir a grabar pocos cuadros por segundo, perdiendo valiosa información, sin embargo no hay nada mejor en el área de seguridad, que ver una imagen almacenada a buena resolución y en excelente velocidad, es decir 30 FPS (NTSC).
Esto hace la diferencia entre usar el video grabado de manera eficiente en la investigación de un siniestro, o tener el típico sentimiento de frustración al saber que se grabó algo ilegible que no nos sirve de nada. Con los sistemas avanzados de análisis de imágenes actuales, se puede decidir grabar siempre a la máxima velocidad y resolución, pero sólo cuando sea necesario. Aun así debo mencionar que no siempre es necesaria la máxima velocidad, todo depende de la necesidad y riesgo que tenga cada escena.
Cuando la aplicación del sistema de CCTV es diferente a seguridad (por ejemplo control o sólo supervisión), es común grabar a baja velocidad, sin embargo advierto que en estos videos no se logra identificar a un extraño, ni se obtienen escenas que puedan servir como evidencia en un proceso jurídico.
Debo recordar que una escena de video almacenada digitalmente, es válida a nivel jurídico en Norteamérica, Gran Bretaña y algunas naciones latinas, cuando cumple tres (3) requisitos a nivel de grabación: a. Que tenga la resolución nativa de la cámara que captó la imagen. b. Que esté grabada a la velocidad nativa del estándar, es decir 30 FPS y C. Que se garantice que la escena no ha sido manipulada o alterada por un tercero (Watermark).
¿A qué velocidad grabar entonces? Siempre grabar a 30 FPS en los momentos de alarmas o de situaciones críticas. En el resto del tiempo, depende de la aplicación y el movimiento que exista en cada escena. Entre mayor número de FPS, mucho mejor. Sin embargo para algunas aplicaciones será suficiente 2 o 4 FPS, por ejemplo para controlar si los empleados están en la oficina. Se debe entender que los empleados son conocidos y en muchos casos con solo ver una silueta vaga es suficiente.
En aplicaciones donde un visitante (extraño que no conocemos) entre a la escena, ya será necesario subir a 15 FPS mínimo, con el ánimo de ver con nitidez las acciones de los personajes desconocidos. En escenas donde se manejen procesos críticos e importantes, no es recomendable bajar de 20 a 24 FPS y en escenas donde exista dinero, juegos de casino, personal muy importante, procesos detallados, siempre a la máxima velocidad (30 FPS en NTSC).
Cuando las imágenes no vienen de cámaras fijas, sino de móviles PTZ, siempre debemos grabar a mínimo 10-12 FPS, en escenas de muy baja importancia, a 20 FPS en escenas normales y nuevamente a 30 FPS en procesos críticos y de importancia.
Recuerde que la velocidad en el video grabado, influirá en la nitidez de la imagen (no en su resolución); que es al fin de cuentas la que nos permite ver detalles en la escena. No bote la alta inversión que requiere un sistema de CCTV a la basura. Grabe siempre a la mayor resolución y velocidad que pueda, le aseguro que no se arrepentirá.
Espere en la próxima edición de VENTAS DE SEGURIDAD, la segunda parte de este artículo.
*Germán Alexis Cortés H. es Ingeniero Electrónico colombiano, con postgrado en Sistemas Gerenciales de Ingeniería. Consultor del National Institute of Standards and Technology – NIST, en Seguridad electrónica y automatización de edificios. CCP de ASIS, y CISSP de ISC2. Tiene más de 20 años de experiencia en la industria de seguridad electrónica. Reconocido conferencista y docente universitario en temas de alta tecnología a nivel latino. Ha sido directivo de varias empresas del sector y actualmente es socio y dirige Insetrón Ltda, compañía de ingeniería y consultoría técnica en proyectos de redes electrónicas para seguridad, comunicaciones y automatización. Ha participado exitosamente en más de 150 proyectos a nivel latino.
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