什麼是碼率與存儲空間關係?

碼率(Bitrate)是指影像串流每秒鐘傳送或存儲的數據量,單位一般為Mbps(每秒百萬位元)。碼率直接決定CCTV錄影檔案的體積:碼率越高,畫面所保留的細節越豐富,但同時所需的硬碟存儲空間亦越大。本頁講解碼率的基本概念、固定碼率與可變碼率的分別,以及工程師如何按碼率準確估算存儲容量。

碼率的基本概念

碼率(Bit rate)描述的是數據流傳輸速度,以每秒位元數量表達,CCTV行業慣用單位為Mbps。每一台網絡攝影機把捕捉到的畫面,經編碼壓縮成數據流傳送到錄影主機或雲端存儲,這條數據流的速度即為碼率。碼率越高,代表單位時間內容許保留更多畫面細節,壓縮失真越少;碼率越低,畫面則需要犧牲更多細節以遷就數據量,容易出現方塊狀壓縮痕跡。

碼率與解像度是兩個獨立但互相影響的參數。同一解像度的鏡頭,可以設定不同碼率;同一碼率亦可以承載不同解像度的畫面,只是解像度越高,要維持理想畫質所需的碼率亦相應提高。因此工程師在規劃系統時,不能單看解像度而忽略碼率設定,兩者必須配合考量。

固定碼率與可變碼率

編碼器輸出碼率主要分為兩種模式,各有適用場景:

模式全稱特性適用場景
CBR固定碼率(Constant Bit Rate)不論畫面複雜程度,輸出接近恆定的碼率,存儲空間可精準預測對存儲容量規劃要求嚴格的長期錄影系統
VBR可變碼率(Variable Bit Rate)按畫面複雜度動態調整碼率,靜止畫面用量低、動態畫面用量高大部分商用CCTV場景,兼顧畫質與存儲效益

可變碼率(VBR)的優勢在於「按需分配」:夜深無人的走廊或後樓梯,畫面幾乎靜止,碼率自然回落至極低水平,節省大量存儲空間;一旦有人員或車輛進入畫面,編碼器即時提升碼率以捕捉移動細節。因此絕大部分商用CCTV系統建議採用VBR,並設定合理的碼率上限,避免因罕見的極複雜畫面而令碼率失控飆升。

碼率如何換算做存儲空間

存儲空間計算的核心公式非常直接:

  1. 第一步:碼率換算做每秒容量——碼率(Mbps)除以8,得出每秒佔用的MB數。例如4Mbps碼率,即每秒佔用0.5MB。
  2. 第二步:換算做每日容量——每秒容量乘以每日86400秒,即為單一鏡頭全日24小時連續錄影所需空間。上例即約42GB一日。
  3. 第三步:乘以鏡頭數量——單一鏡頭日用量乘以系統內鏡頭總數,得出整套系統每日總存儲需求。
  4. 第四步:乘以保留日數——每日總需求再乘以客戶要求保留錄影的日數(例如30日或90日),即為所需硬碟總容量。
  5. 第五步:預留冗餘空間——實務上建議在計算結果基礎上再加一至兩成空間,應付碼率波動、系統日誌及格式化損耗。

這個換算方法適用於任何解像度與編碼格式,只要知道實際碼率,即可準確估算存儲需求,避免工程完成後才發現硬碟容量不足需要臨時擴容。

香港工程實務:商廈與屋苑存儲規劃

① 商廈大堂與出入口

人流較密,畫面持續有變化,碼率使用率偏高,規劃存儲容量時應以較高碼率估算,避免高峰時段錄影質素下降或提前覆蓋舊片段。

② 屋苑走廊與後樓梯

大部分時間畫面靜止,配合VBR模式可大幅節省存儲空間,工程師常在這類位置調低碼率上限,把節省下來的容量分配給高流量區域。

③ 舖面收銀與貨倉

需要清晰保留人臉與物件細節作事後查證,碼率不宜設得過低,建議配合較高解像度與適中至偏高的碼率上限。

④ 停車場出入口

需要辨識車牌,車輛移動速度快、畫面變化頻繁,屬於高碼率需求區域,存儲規劃時應獨立計算,不宜與靜態區域一併平均估算。

常見問題

碼率與清晰度是不是同一件事?
不是。清晰度(解像度)指畫面的像素數量,例如4MP或8MP;碼率則指每秒鐘影像數據流的位元數量,單位是Mbps。同一解像度可以配置不同碼率:碼率越高,畫面細節保留越多、壓縮失真越少,但檔案體積亦相應增大。解像度決定畫面「有幾大格」,碼率決定畫面「壓縮得幾狠」,兩者共同影響最終畫質與存儲用量。
固定碼率與可變碼率有什麼分別?
固定碼率(CBR)指編碼器不論畫面複雜與否,都輸出接近恆定的位元速率,優點是存儲空間計算精準,缺點是靜止畫面浪費碼率、複雜畫面又可能碼率不足而模糊。可變碼率(VBR)則按畫面複雜程度動態調整碼率:走廊無人時碼率大幅下降,有人員或車輛移動時碼率自動提升以保留細節。CCTV系統普遍建議採用VBR並設定碼率上限,在畫質與存儲空間之間取得平衡。
碼率如何換算做每日存儲空間?
換算公式為:碼率(Mbps)÷8轉換做每秒MB,再乘以每日86400秒,即為單一鏡頭全日24小時連續錄影所需的存儲空間。例如碼率為4Mbps的鏡頭,每秒佔用0.5MB,全日則佔用約43200MB,即約42GB。整套系統的存儲需求,即為單一鏡頭日用量乘以鏡頭數量,再乘以要求保留的日數。
同一鏡頭用H.264與H.265,碼率會有分別嗎?
會有明顯分別。在畫質相若的前提下,H.265編碼比H.264大約可節省四至五成碼率,因為H.265採用更先進的壓縮演算法,能以更少數據表達相同畫面細節。換言之,同一台鏡頭若由H.264轉用H.265編碼,存儲空間需求可望大幅下降,這正是近年商廈與屋苑監控系統陸續轉用H.265的主因之一。
碼率設定過低會有什麼後果?
碼率設定過低,編碼器在畫面複雜或有快速移動時,未有足夠數據表達細節,會出現馬賽克狀壓縮失真、人臉或車牌模糊不清,直接影響事後翻查錄影作證的價值。相反碼率設定過高,雖然畫質理想,卻會令硬碟存儲空間耗用過快,縮短可保留的錄影日數。工程師需要按現場環境複雜度與客戶對保留日數的要求,選取合適的碼率範圍。

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