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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.
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:
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:
La fórmula para calcular el espacio para una (1) cámara, en un (1) segundo, es igual de sencilla:
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.
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:
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.
Es obvio que entre mas 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.
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 (640×480) o mayor, por lo tanto si se graba a menor resolución, por ejemplo CIF (320×240), 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. Solo 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 imágen, 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.
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 solo 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 solo 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 este 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 numero 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.
De la eficiencia del programa o estándar de compresión de imágenes que emplee cada videograbadora, dependerá el tamaño promedio de cada imagen, dado en Kilo Bytes. Existen algoritmos populares y conocidos ampliamente como MJPEG, MPEG2, MPEG4, H263, H264, MPEG4-L10, WAVELET, y un gran número de algoritmos privados que de una u otra forma están basados en la combinación de los anteriores, pero con algún tipo de mejora, que permite ofrecer una menor cantidad de bytes por cuadro almacenado. Los complejos modelos matemáticos y análisis sofisticados de imágenes en movimiento, hacen que día tras día los tamaños sean más pequeños y por lo tanto el ahorro en disco duro y en ancho de banda sea importante. No se puede decir cual es mejor que otro, porque cada uno tiene fortalezas y debilidades. Sin embargo por ahora, el liderazgo se lo lleva MPEG4-L10 que también es conocido como H.264. Está basado en compresión dentro de cada cuadro, y a su vez, entre cuadros. Divide la escena en objetos virtuales, de tal manera que se comprimen dependiendo de su naturaleza con algoritmos distintos y adicionalmente solo se graban los objetos cambiantes. A la fecha es el más eficiente de tipo abierto. Repito que hay algunos algoritmos que mejoran estas capacidades y pueden ser mejores, sin embargo son propiedad de algunas marcas, y esto es excelente siempre y cuando la marca use el algoritmo para almacenar internamente las imágenes, pero cuando decida compartirlas, las entregue usando un algoritmo abierto. Entonces fijémonos que hay ocasiones donde el nivel de compresión es alto a nivel del disco duro, pero es menor a nivel de ancho de banda, porque se usan algoritmos diferentes.
Es la capacidad que cada algoritmo de compresión tiene para aumentar su nivel de compresión. Sin embargo a mayor compresión se puede perder más información y eso se traduce en una menor calidad en la imagen. Por eso, de nuevo escribo mi sugerencia de siempre grabar a la mejor calidad posible, sobre todo en escenas de alta importancia. Los fabricantes de videograbadoras indican en los manuales el tamaño promedio en KiloBytes de una imagen, dependiendo de la calidad escogida y del algoritmo que use. Tenga cuidado, porque puede hacer una inversión alta, comprando un DVR/NVR con algoritmos muy sofisticados, pero si decide grabar en baja calidad, todo se habrá perdido. Este es un error muy común en el gremio y se debe a la falta de conocimiento de los ingenieros y técnicos que ajustan los parámetros de la grabadora de video.
Se refiere a si las imágenes son simples (por ejemplo una escena con una pared blanca de fondo) o si son imágenes llenas de detalles (por ejemplo la misma escena, pero con un ventanal que deja ver una zona arborizada y multicolor de fondo). Es obvio que entre mayor complejidad presente la imagen, será más difícil de comprimir para cualquier algorítmo. Por lo tanto esos pequeños Bytes de menos o más en cada imagen, a la postre hacen una diferencia que no podemos despreciar. Los algoritmos son en ocasiones muy eficientes (comprimen mucho) para ciertas escenas, pero pésimos para otras. Por ello un DVR/NVR que analice cada escena y use una combinación de algoritmos, siempre va a ser mejor, sin embargo debemos entender que definitivamente tienen un mayor valor.
Entonces los puntos 2, 4, 5 y 6, se unen para dar finalmente un tamaño promedio por cuadro almacenado en cada escena. Tradicionalmente se saca un promedio por cuadro, para hacer los cálculos más simples y no depender de cada escena. Este es el valor importante para tener en cuenta a la hora de hacer los cálculos finales en la capacidad del disco duro necesario. Este valor, se observa en las tablas que los diferentes fabricantes entregan y depende de la resolución, complejidad de la imagen, nivel de compresión y algoritmo usado. Algunos fabricantes promedian todas las alternativas y entregan un solo valor promedio general. En este caso se debe tener especial cuidado al hacer los cálculos, pues el margen de error puede ser significativo. En este caso, funcionan muy bien los simuladores de escenas dentro de las calculadoras de DVR. Si su marca no posee esta herramienta, mi recomendación es tener en cuenta los puntos 2, 4, 5 y 6 para cada cámara. No use la calculadora de una marca para calcular el disco duro en el DVR de otra marca. Las diferencias pueden ser muy significativas. Nuevamente por eso confío más en una hoja de Excel en donde nosotros mismos de manera responsable y detallada tenemos en cuenta todos los aspectos mencionados. Obviamente para ello es importante hacer la visita de inspección al sitio (Site Survey), que tanta gente obvia por ahorrarse costos y al final ve como los costos ocultos de cada sitio le desaparecen la utilidad del proyecto.
Un error muy común es pretender que la cámara ve la misma escena en todas las horas del día, por lo tanto mi sugerencia es analizar detenidamente la manera en que se puede SEGMENTAR el día para cada cámara, dependiendo de la importancia de la escena que está viendo en cada momento del día. De esta manera podemos deducir que algunas cámaras son más importantes en determinadas horas y otras unidades son claves en otras horas. Esto solo se logra visitando el sitio y observando la operación real o si el proyecto no se ha construido, asemejándolo a algún sitio conocido. Es entonces muy importante dialogar con el usuario final, hacer las preguntas adecuadas y lograr conocer de la mejor manera la operación completa de cada sitio a monitorear. En este caso los cálculos se deben hacer para cada cámara, para segmento del día y para cada modo de grabación. Obviamente esto le genera mucha confusión al vendedor y casi nunca lo hace. Es importante que el ingeniero pre-venta saque a relucir sus más importantes dotes de matemático y de manera metódica y ordenada tenga en cuenta la totalidad de las variaciones, para que el cálculo se acerque a la realidad.
Si usted es un usuario final, por favor solicite a su proveedor de tecnología, los cálculos que hizo del disco duro. Le aseguro que más de la mitad de sus posibles proveedores, especialmente aquellos con precios muy bajos, se inventan la capacidad del DD y no pueden sustentarle con detalle de dónde salió. La segmentación en los cálculos básicos, es una prueba infalible de profesionalismo, cuando he tenido que seleccionar propuestas en una licitación.
Esta es una variable fundamental que en muchas ocasiones se obvia y si la calculamos, hacemos que el disco duro sea menor de lo que aparentemente debería ser, ahorrando mucho dinero. El porcentaje de actividad, me informa qué tan estática o cambiante es la escena. Para dar un ejemplo, imaginémonos una cámara que observa un pasillo en una universidad, mientras las clases se están desarrollando (15% de Actividad). El mismo pasillo, pero a la salida de cada clase (100% de actividad). El mismo pasillo a la madrugada (3% de Actividad). Por lo tanto debemos segmentar el día en varios tipos de escenas y calcular el porcentaje de actividad de cada una. Nuevamente la visita al sitio (Site Survey) es muy importante. Con solo preguntar al usuario final cuales son las horas pico y cuales las de menor tráfico, podremos segmentar el día. Luego en la visita en las horas pico y valle, nos ubicamos en el sitio donde colocaríamos la cámara y podemos sacar un promedio de actividad, con un cronómetro que dejamos correr mientras nuestros ojos vean movimiento y lo paramos tan pronto cese, repetimos el proceso todas las veces que sea necesario durante un tiempo determinado, por ejemplo 5 minutos. Al finalizar veremos que en nuestro reloj hay marcados, por ejemplo 3 minutos 12 segundos. El porcentaje de actividad se calcula con una simple regla de tres, pues es una relación totalmente lineal y proporcional. Entonces al unificar unidades (segundos) vemos que la relación porcentual es 192/300, lo que nos indica que la actividad fue de 64%. El mismo ejercicio, toma de tiempos y cálculo lo debemos hacer en los momentos de valle (poco tráfico). Y para que sirve todo esto? Para disminuir la capacidad del disco duro y no tener que comprarlo tan grande. Matemáticamente multiplicar por un porcentaje menor al 100%, siempre va a dar menos Disco Duro.
Algunas calculadoras de Capacidad de Disco Duro, no tienen en cuenta el porcentaje de actividad y otras no permiten segmentar el día. Tenga cuidado, porque no contar con estos factores, le dará como resultado un Disco Duro mas grande de lo necesario. Y entendamos que a los fabricantes no les interesa que les compren menos. En ocasiones, solo para dar un ejemplo, el disco duro necesario es de 10 TB, asumiendo actividad constante del 100%, pero en la vida real, haciendo los cálculos de actividad y segmentando el día en diferentes formas, obtenemos que el disco necesario para la misma cantidad de días es de solo 4TB… es solo un ejemplo.
Se arriesgaría usted a no hacer el cálculo y permitir que su competencia si lo haga, ganándole el proyecto?
Las tecnologías actuales permiten innumerables formas para grabar las imágenes, entre las que podemos destacar: a) Grabación de forma continua. Muy usada en sitios de alto riesgo, como casinos, áreas gubernamentales, prisiones, entre otras. Se trata de grabar a la velocidad máxima del estándar (NTSC: 30 FPS). b) Grabación por lapso de tiempo. Es decir grabar a menos cuadros por segundo que el estándar comercial. La velocidad depende del riesgo y la importancia de la escena que se está almacenando, pero sobretodo de lo que realmente usted quiere obtener de la imagen. En esta manera, graban la inmensa mayoría de DVR y NVR actualmente. c) Por eventos. En este caso, un evento puede ser ocasionado internamente en la DVR (pérdida de video, cambio brusco de imagen, bloqueo de la cámara, detección de cambio de imagen, entre otras) o puede ser generado externamente, a través de los puertos de entradas de alarmas (tradicionalmente uno por cada canal de video). Se maneja entonces el concepto de grabación intensiva cuando existe una situación de alarma ocasionada por un evento. Es decir, se pasa de baja velocidad y resolución a alta resolución y velocidad durante un tiempo determinado. Es realmente la mejor forma de programar su DVR.
Por ejemplo en la noche, grabar a muy baja resolución (QCIF) y velocidad (0,5 FPS), para crear una buena sensación de seguridad del propietario y el Jefe de seguridad, pero programar grabar a resolución (D1) y velocidad (30 FPS), cuando el detector de cambio de imagen detecte una condición extraña. Esto solo dura unos cuantos segundos, y garantiza que en caso de situaciones de alto riesgo, el DVR está atento a registrar la mejor información posible. Esto mismo puede suceder, con otras escenas menos exigentes, durante el día. De esta manera la forma de grabación dependerá de las condiciones de la escena y no de un frío parámetro estático que muchas veces no es suficiente o que en ocasiones devora cantidades enormes de Disco Duro. Este factor altera la fórmula en la cantidad de Frames que se graban por cada segundo.
En este caso, nos estamos refiriendo a la pre-alarma, alarma y post-alarma. Muchos DVR/NVR’s, pueden trabajar solo por eventos. Es decir no graban hasta tanto no exista un cambio de imagen, sin embargo en la vida real, están grabando de manera continua. Un algoritmo interno del software, monitorea si hay un evento interno o externo. Si no se presenta, sobre-escribe en memoria los últimos segundos de video, pero si llega a suceder un evento, se adhieren estos segundos al video de alarma y se logra algo muy valioso para el área de seguridad, y es la posibilidad de ver el clip de la alarma incluyendo los segundos anteriores al evento. En algunas ocasiones estos segundos son suficientes para identificar la cara del delincuente o para conocer el origen real del siniestro. En las DVR/NVR’s esta posibilidad se denomina pre-alarma y puede configurarse la cantidad de tiempo anterior al evento mismo. Lo mismo sucede después de haber pasado el evento (externo o interno), en donde se le indica al DVR, que debe grabar algunos segundos de más, después de que todo vuelva a la normalidad. Es obvio que entre mas segundos se tengan que grabar, mayor cantidad de disco duro necesitaremos. Sin embargo no hay nada mejor que tener la información completa de una situación anormal. Cuando se calcula el Disco Duro, se deben tener en cuenta estos segundos de más, que inciden directamente en el porcentaje real de actividad.
Es todo lo que muchas veces el experto en seguridad, puede determinar. Sin embargo este no es un factor que se aplique en la fórmula, sino un parámetro que determina las otras variables. Cada escena puede ser importante en un determinado momento del día o de la semana, y sin embargo no serlo en otros momentos. Tener plena consciencia de esta manera de segmentar el día y de configurar la programación de la videograbadora, es la fórmula de oro, para ahorrar disco duro, sin sacrificar calidad en la información. No todas las DVR permiten hacerlo, pero en muchas que si se puede, he visto que no se hace.
No tiene la misma importancia la escena que muestra la entrada de empleados en una fábrica, que la escena que muestra las puertas de emergencia; sin embargo que sucede si usted generaliza y entonces en una situación de evacuación no graba lo que corresponde? O peor aun, siempre graba la puerta inmóvil por temor a perder información valiosa? Para ello se requiere que exista un mecanismo que cambie la jerarquía de las cámaras, de acuerdo a un horario o a la presencia de un evento (interno o externo). Si su DVR no tiene estas capacidades, es probable que incurra en sobrecostos por un Disco Duro muy grande o en sentimientos de frustración por un disco duro muy pequeño, que no le permita grabar lo que se requiere.
Con estos trece (13) factores analizados, entonces nos devolvemos nuevamente la fórmula, para calcular un segundo de video. Fijémonos que todo lo analizado, incide directa o indirectamente sobre alguno de estos tres factores. Al segmentar el día se analiza la cantidad de horas para cada escena y podemos entonces sumar cuanto se gasta diariamente y al mes.
Por ejemplo, nos dicen que un DVR en promedio ocupa 8 KBytes por frame, en resolución D1. Deseamos grabar a 20 FPS en una escena en donde hemos medido un 45% de actividad, durante el día (7am a 6pm), pero en la noche la actividad baja al 15%. Si deseamos grabar durante 1 semana completa, que disco duro necesito?
Debemos aplicar la fórmula en dos ocasiones, cuando es de día y cuando es de noche:
Al total debemos adicionarle un 15% para el Sistema Operativo, la memoria virtual y demás. Por lo tanto el Disco que necesitamos para esa cámara es de 30 GB, si usted asume que hay 16 cámaras similares que debemos grabar un mes, el disco necesario será de 2TB aprox.
Desconfíe de las calculadoras rudimentarias y facilistas. Solo use las que son completas, de acuerdo a la segmentación del día. Prefiera hacer los cálculos en una sencilla hoja de cálculo y preséntelos al usuario final, mostrando las diferentes alternativas estudiadas y junto con él, cambie algunos parámetros. Le aseguro que si usted muestra conocimiento y experiencia, se ganará la confianza del usuario final.
En caso que el usuario final no tenga todo el presupuesto para el Disco Duro calculado, entonces disminuya la cantidad de días a grabar. De ninguna manera acepte disminuir calidad, resolución, velocidad u otras alternativas, que solo empobrecen y deterioran las imágenes almacenadas.
En las próximas oportunidades, veremos cómo hacer back up a un disco duro de grandes dimensiones y cómo son las opciones de Discos Duros externos tipo RAID, en configuración NAS o SAN.
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