VBR vs MBR vs CBR en videovigilancia: ¿Cuál es la mejor opción?
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VBR vs MBR vs CBR en videovigilancia: ¿Cuál es la mejor opción?

En el mundo de la videovigilancia, la elección del método de compresión de video correcto es crucial. En este artículo, exploramos las diferencias entre VBR, MBR y CBR, y cómo cada uno afecta la calidad y el rendimiento en aplicaciones de seguridad. 

La videovigilancia es una herramienta fundamental en la seguridad tanto en el ámbito público como en el privado. A medida que la tecnología ha avanzado, han surgido diferentes métodos de compresión de video para optimizar el uso de ancho de banda y almacenamiento. En este artículo, explicaremos las diferencias entre VBR, MBR y CBR, y evaluaremos cuál es la mejor opción para aplicaciones de videovigilancia teniendo en cuenta:

Modos de transmisión y la relación con los CODEC de video

En videovigilancia la forma en que se transmite video tiene un gran impacto en la calidad y el ancho de banda, y esto no solo depende de la elección del CODEC como H.264, H.265 entre otros. Independientemente del CODEC, es necesario elegir la transmisión de video en términos de tasa de bits dados los cambios en la complejidad de la escena.

Hay tres modos de transmisión clave: CBR, VBR, MBR que en combinación con la selección del CODEC afectan drásticamente el ancho de banda de la cámara.

¿Qué es la tasa de bits?

La tasa de bits mide la cantidad de datos que se transfieren durante un período de tiempo. En la transmisión de video en videovigilancia, la tasa de bits de video se mide en kilobits por segundo o kbps. La tasa de bits afecta de manera importante la calidad de un video. La transmisión con una tasa de bits más alta dará como resultado transmisiones de mayor calidad, por el contrario la transmisión con una tasa de bits baja dará como resultado transmisiones de menor calidad de imagen

Cuando se trata de transmisión de video en red, los sistemas de videovigilancia tienen opciones para que los flujos de video se puedan transmitir con varias opciones  de múltiples tasas de bits. Esto permite a los usuarios receptores acceder a la tasa de bits adecuada para su velocidad de red ya sea local o WAN como Internet. De este modo se puede obtener el contenido de video de la más alta calidad con la menor cantidad de retrasos, saltos y almacenamiento en búfer.

VBR vs MBR vs CBR

En ocasiones estos términos pueden causar confusión o simplemente se desconoce cuál es el impacto en los flujos de transmisión de video en cada caso. 

VBR (Variable Bit Rate)

Significa tasa de bits variable y permite que la tasa de bits varíe, pero mantiene un nivel de calidad de video constante. Al aplicar VBR se ajusta automáticamente la tasa de bits en función de la complejidad de la escena. En otras palabras, asigna más bits a escenas con mayor movimiento o detalle, y menos bits a escenas estáticas. 

Esto permite una mejor calidad de video en general, ya que se asigna más ancho de banda a las áreas que realmente lo necesitan. Sin embargo, el VBR puede resultar más exigente en términos de capacidad de almacenamiento y ancho de banda, ya que la tasa de bits puede variar considerablemente.

MBR (Maximun Bit Rate)

Tasa de bits máxima, permite que la tasa de bits varíe, pero solo hasta un valor máximo. En términos prácticos MBR actúa como VBR pero con un límite. Así MBR es un enfoque que establece una tasa de bits mínima constante para todo el video. Esto garantiza que el ancho de banda y el almacenamiento utilizados sean predecibles y constantes. 

Sin embargo, esta estabilidad puede llevar a una pérdida de calidad en escenas más complejas o con mayor movimiento, ya que no se asignan más bits cuando se requieren.

CBR (Constant Bit Rate)

Tasa de bits constante, apunta a un nivel de ancho de banda constante o invariable en donde la calidad de video puede variar. El CBR es similar al MBR en el sentido de que establece una tasa de bits constante para todo el video. 

A diferencia del MBR, el CBR no considera la complejidad de la escena y asigna la misma cantidad de bits independientemente de los cambios en la escena. Esto puede resultar en una calidad de video consistente, pero puede desperdiciar ancho de banda y almacenamiento en escenas estáticas o menos complejas.

Cómo varía la complejidad de la escena en función de la tasa de bits

Escenarios simples como el enfoque de objetos que no se mueven especialmente en interiores y teniendo una calidad de video estándar de 720p a 30fps el promedio de transferencia de bits puede estar alrededor de 200 kb/s. Pero si el escenario es más complejo como el pasillo a la salida del metro y la misma configuración es posible que el consumo de ancho de banda aumente drásticamente entre 3 Mbp/s y 4 Mbp/s con el fin de mantener el mismo nivel de calidad de imagen. 

De este modo, cuanto más compleja sea la escena, más transferencia de bits se requiere, es decir, más ancho de banda se necesitará para mantener el mismo nivel de calidad. No importa cuán 'bueno' o 'avanzado' sea el codec de compresión.

¿Cuál es la mejor opción para videovigilancia? 

La elección entre VBR, MBR y CBR depende de varios factores, como la capacidad de almacenamiento, el ancho de banda disponible y los requisitos específicos de la aplicación de videovigilancia. 

Si la calidad de video es de suma importancia y se cuenta con suficiente capacidad de almacenamiento y ancho de banda, el VBR puede ofrecer los mejores resultados al adaptarse a la complejidad de la escena. Sin embargo, si la estabilidad en la tasa de bits es primordial y se desea un consumo de ancho de banda y almacenamiento predefinidos, el MBR o el CBR pueden ser opciones más adecuadas.

Ahora bien, si hay un excedente en el ancho de banda, la complejidad de la escena en algunos casos puede no ser un problema y seleccionar la velocidad de bits variable (VBR) será suficiente. Pero si el ancho de banda es limitado, se recomienda controlar la velocidad de bits seleccionando Velocidad de bits máxima (MBR). 

Cuando aumenta la actividad en la escena, VBR ajusta la tasa de bits de acuerdo con la complejidad, utilizando más ancho de banda para una mayor actividad en la escena y menos para una menor actividad de la escena. MBR permitirá establecer una tasa de bits objetivo que limita el consumo de ancho de banda.

Priorizar velocidad de fotogramas o calidad de imagen

Como lo hemos mencionado MBR funciona como techo en la transmisión limitando la tasa de bits, manteniendo cierta flexibilidad o holgura en un rango. La tasa de bits puede fluctuar hacia arriba o hacia abajo dentro del objetivo establecido, pero cuando se acerca al valor del objetivo techo, la limitación se activa. 

Sin embargo, debido a que MBR siempre priorizará una transmisión de video continua, permite rebasamientos temporales de la tasa de bits objetivo. Debido a que establecer un valor objetivo evita que aumente la velocidad de bits, la velocidad de fotogramas y la calidad de la imagen se ven afectadas negativamente. 

Para compensar esto en parte, se debe seleccionar qué variable se priorizará, velocidad de fotogramas o calidad de imagen. No establecer una prioridad significa que la velocidad de fotogramas y la calidad de la imagen se ven igualmente afectadas.

De este modo, se sugiere que MBR no se use a menos que sea muy necesario. En muchos casos se necesita la mejor calidad cuando sucede algo importante, y esto generalmente coincide cuando la escena tiene picos de ancho de banda.

Desafíos en la puesta a punto de los sistemas de videovigilancia

El principal desafío que usualmente nos encontramos en videovigilancia es que la complejidad de la escena puede variar significativamente incluso en la misma cámara y en tiempos muy cortos y a veces impredecibles. 

Optar por generalizar y configurar la cámara para que use muy poco ancho de banda y la calidad de la imagen disminuya o configurar la cámara para que use demasiado ancho de banda y sacrificar cantidad de almacenamiento, no siempre es la mejor opción, como muchas cosas al final siempre se trata de obtener un equilibrio o balance entre calidad y consumo.

Así que uno de los primeros pasos es analizar el comportamiento de la escena no solo al inicio o puesta en marcha del proyecto, también a lo largo de la operación del mismo, dado que como lo anotamos la complejidad de la escena puede variar con el tiempo. 

Adicional a lo anterior desde el diseño del sistema en especial para los sistemas en red siempre será fundamental contar con un cálculo de consumo de ancho de banda tanto en la red local como en WAN (Internet) si también es requerido. De este modo se podrán configurar al menos dos stream de video y dependiendo de las capacidades de la red y la prioridad de calidad en las escenas según el riesgo se podrán configurar VBR, MBR o CBR. 

Otra buena práctica es mezclar VBR, MBR o CBR en cámaras que estén ligadas o relacionadas en un mismo escenario de modo que se pueda encontrar un equilibrio entre ancho de banda y calidad de imagen para un grupo de cámaras. 

Códecs inteligentes y su relación con MBR, VBR y CBR

En los últimos años, los códecs inteligentes se han vuelto comunes y la mayoría de los fabricantes de cámaras los incluyen en sus cámaras. Los códecs inteligentes varían la compresión en función de lo que hay en la escena, por lo que las áreas de fondo estáticas pueden estar muy comprimidas o de menor calidad, mientras que los objetos en movimiento mantienen una compresión más baja. Además, pueden variar el intervalo de fotogramas I, cambiando a un intervalo bajo y reduciendo el ancho de banda cuando hay poca actividad en la escena.

Dado que los códecs inteligentes varían la compresión, el intervalo de fotogramas I y otras configuraciones de códec, requieren VBR o MBR por naturaleza y generalmente no se usan con CBR. De hecho, la mayoría de las cámaras cambian automáticamente el modo de transmisión a VBR cuando activan los códecs inteligentes.

Conclusión

La elección entre VBR, MBR y CBR en videovigilancia dependerá de las necesidades y prioridades específicas de cada caso. Es importante evaluar cuidadosamente los recursos disponibles y los requisitos de calidad antes de tomar una decisión. Tanto el VBR como el MBR y el CBR tienen sus ventajas y desventajas, y es fundamental encontrar el equilibrio adecuado entre estas opciones en especial analizando cada escenario y no generalizando.

Jairo Rojas Campo

Ing. Electrónico de la Pontificia Universidad Javeriana, especialista en Gerencia de Proyectos, con experiencia como líder de gestión de proyectos en varias empresas reconocidas del gremio de seguridad en el país desde el 2001. Cuenta con múltiples certificaciones en seguridad electrónica en las líneas de CCTV, sistemas de alarmas de intrusión, detección de incendio, controles de acceso, plataformas de integración entre otras.

Actualmente realiza actividades orientadas a la transferencia de su conocimiento y experiencia a equipos de trabajo del sector, realiza diseño y especificación de proyectos. Apasionado por el ciclismo de ruta y ciclo montañismo.

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