CCTV Kameralı Güvenlik Sistemlerinde Kayıt HDD Depolama Kriterleri

Betamax ve VHS kasetlere siyah beyaz kayıtlar aldığımız günlerde, bugün kullandığımız depolama çözümlerini sanırım birçoğumuz tahmin bile edemezdi.
O zamandan bu zamana teknoloji gelişti ve kayıt tarafındaki ihtiyaçlarımızı belirleyen kriterler de çoğaldı. Firmalar, depolama alanı hesabı yaparken genellikle kendi CCTV güvenlik kameralarını ve kayıt cihazlarına ait değerleri referans alarak hesaplama araçları geliştirirler. Bazen aynı sayıda kameradan oluşan konfigürasyonlar için farklı markalar, farklı hard disk kapasiteleri önerebilirler. Teknik olarak eşit şartlarda ve kriterlerde kayıt yapan iki farklı marka cihazın, kullandığı depolama alanı arasında çok küçük farklılıklar olmalıdır. Eğer iki ayrı marka arasında önemli sayılabilecek (1TB’tan fazla) fark varsa, birisinin hesaba katmadığı ya da farklı hesapladığı bir değer var demektir.

Şimdi bu değerler neler olabilir bir bakalım.

Çözünürlük:  Kamera sistemlerinde kayıt kriterleri seçerken ilk yaptığımız kameranın hangi çözünürlükte kayıt yapacağını belirlemektir.
Analog sistemlerde QCIF, CIF, 2CIF, 4CIF, D1 olarak sınıflanan çözünürlükler, görüntünün pixel cinsinden boyutunu temsil etmektedir. Yatay ve dikey piksel sayısını birbiri ile çarparsanız görüntünün boyutunu elde edersiniz.

Bildiğiniz gibi IP Sistemlerin analog sistemlere göre en önemli farkı yüksek çözünürlüktür.
IP kameralarda çözünürlük değerleri -bunlarla sınırlı olmamakla birlikte- genellikle aşağıdaki değerlerle ifade edilir. Bu listeye almadığım 3MP, 5MP hatta 21MP’e kadar gelişkin kameralar da pazarda mevcut ancak burada yalnızca en çok kullanılan değerler ve nasıl ifade edildikleri belirtilmiştir.

Yüksek çözünürlüklü televizyonların evlerimize girmesiyle popülerleşen HD (High definition) ve Full HD ifadelerini kamera sistemlerinde de kullanıyoruz.  Full HD ifadesinin yanında 1080p veya 1080i ifadesini görebilirsiniz. 1080 sayısı görüntünün dikey düzlemdeki piksel sayısını ifade ediyor. (P) ifadesi Progressive, (İ) ifadesi ise Interlaced (geçmeli) taramayı ifade etmektedir.

Progressive tarama yöntemi ardışık olarak enine hatları doldurarak bütün resmi bir anda görüntüler. Bu nedenle Progressive tarama Interlaced taramaya göre saniyede iki katı fazla kare görüntüleyerek aynı zaman içerisinde daha doygun görüntü sağlar. Progressive taramada resimler daha belirgin ve parlak olabilmekte ve genellikle Interlaced tarama sistemlerinde yaşanan görüntüde titreşim /kayma sorunlarını ortadan kaldırır. Kısacası kamera seçerken 1080p ibaresi aranmalıdır.

Sıkıştırma formatı: Günümüzde sıklıkla adı geçen formatlar MJPEG (Motion JPEG), MPEG4 ve H264 olmakla birlikte bugün hemen hemen tüm kayıt ortamlarında H264 sıkıştırma formatı kullanılmaktadır. Aslında bir MPEG4  türevi olan H264‘ün (MPEG4-Part 10) popüler olmasının temel nedeni, akıllı algoritmasının diğer formatlara göre aynı veriyi kodlarken daha az yer kaplamasıdır.
Bunu nasıl yaptığı konusu ayrı bir makale konusu olabilir ancak kısaca diyebiliriz ki; MJPEG her kareyi ayrı ayrı sıkıştırırken, MPEG4 ve H264 key frameler yaratarak kareleri gruplamakta ve yalnızca hareketli resimleri kaydetmektedir. Böylelikle görüntüde değişiklik olmadığı sürece resim kaydedilmez.

H264, MPEG4’e göre daha akıllı bir sıkıştırma codec’idir ve HDD üzerinde daha az yer kaplar. Kabaca bir değer vermek gerekirse H264, MPEG4’e göre %25 ila %50 arasında HDD ekonomisi sağlar.
H264 codec aynı zamanda daha az bant genişliğine ihtiyaç duyar ve işlemciyi daha az kullanır. Farklı kodlama formatlarının aynı veriyi nasıl işlediklerini kısaca şu şekilde gösterebiliriz:

Sıkıştırma oranı: Kaynaktan gelen görüntünün kayıt ortamına geçerken hangi oranda sıkıştırıldığını belirten değerdir. Sıkıştırma oranı arttıkça verinin kapladığı yer azalmakta ancak görüntünün kalitesi de neredeyse ters orantılı olarak düşmektedir. Eğer kullandığınız hesaplama aracında sıkıştırma oranı (compression rate) değeri seçilebiliyorsa, optimum sıkıştırma oranının %30-40 olduğunu söyleyebiliriz. Eğer seçim yapılamıyorsa sistem optimum kabul ettiği değerde otomatik sıkıştırma yapıyor demektir.

Saniyedeki kare sayısı: Bildiğiniz gibi kayıt cihazları fotoğraf karelerini ardı ardına oynatarak görüntünün hareketli olarak izlenmesini sağlar.  Yabancı dilde “frame per second” olarak ifade edilen “fps” değeri, görüntünün saniyede kaç kare ile kayıt edileceğini (record) veya oynatılacağını (playback) ifade eder. Gerçek zamanlı (real time) görüntü 25fps olmakla birlikte insan gözünün en fazla 14fps’yi algılayabileceğini hatırlatmakta fayda görüyorum.
Kare sayısı düştükçe, kaydedilen resim sayısı azaldığından, görüntünün kapladığı yer de azalacak ancak görüntüde “atlama” tabir edilen kesiklikler olacak ve akıcılık kaybolacaktır. Elbette kayıt tarafında ideal fps değeri 25’tir ancak kayıt alanında kısıtlama olması halinde bu değerin 15fps’ye kadar düşürülebileceğini ancak bundan daha düşük değerlerin güvenlik açısından sıkıntı yaratacağını düşünüyorum.

Ortam dinamikleri:  Yukarıda sıkıştırma formatlarını anlatırken bahsettiğimiz, görüntüde hareketlilik varken kayıt etme ilkesine bağlı olarak; kamera görüş alanı içindeki hareketin fazla olması, kayıt edilen datanın da artmasına sebep olur. Yani bir otoyolda kaydedilen görüntü ile ofis ortamında veya depoda kaydedilen görüntüler, aynı çözünürlük ve fps değerlerine sahip olmalarına rağmen HDD üzerinde kapladıkları alan farklılık gösterecektir. Dolayısıyla depolama alanı hesabı yaparken kameranın bulunacağı ortamdaki hareketliliğin de hesaba katılması gerekmektedir.

Kayıt Süresi:  Cihaz üzerinde tutulması gereken geçmişe dönük görüntünün süresi tamamen kurumun/işletmenin amaçlarına yönelik olarak tanımlanır. Kayıt süresi için belli bir standart olmamakla birlikte genellikle 30 günlük sürenin yeterli olduğunu görüyoruz. Bu sürenin artması halinde depolama alanının doğru oranda artacağını söyleyebiliriz.
Kayıt Algoritması:  Kayıt edilecek görüntünün disklere yazılması esnasında kullanılan algoritmadır. Genellikle disk arızalarına karşı kayıtlı verilerin kaybolmaması için Raid 5,6 gibi algoritmalar kullanılmaktadır. Bu algoritmaların amacı ve disk hesaplama konularına başka bir yazımda değineceğim. Raid tipi uygulamalarda, eldeki verinin diske yazılırken raid uygulandıktan sonra kalan net alanı hesaplayarak yaparız. Kabaca Raid 5 algoritmasıyla yapılan kaydın disk üzerinde (toplamda) %25 daha fazla yer kaplayacağını söyleyebiliriz.
Sonuç olarak; yukarıda değinmeye çalıştığım tüm kriterler bir araya gelerek toplamda ne kadar depolama kapasitesine ihtiyacımız olduğunu belirler. Bu kriterleri baz alarak HDD hesabı yapabileceğimiz yazılımlar mevcuttur.

Kaynak : Karel