Wieso ruckelt das Video einer Überwachungskamera? Was kann ich tun damit es flüssig läuft?

Wieso ruckelt das Video einer Überwachungskamera

Wenn das Videobild euer Überwachungskamera auf dem Smartphone oder dem PC nicht flüssig sein sollte bzw. stockt oder ruckelt, dann seid ihr hier richtig. In diesem Artikel werde ich erklären wieso das Videobild ruckelt und wie dieses Problem gelöst werden kann.

 

1 . Datenraten 

Um das Ganze zu verstehen erkläre ich zunächst einmal die Datenraten. Das Video einer Überwachungskamera wird über das Internet oder das Netzwerk an ein anderes Gerät, wie beispielsweise ein Smartphone oder einen PC, übermittelt. Das Video benötigt pro Sekunde eine gewisse Datenkapazität, welche je nach Video-Parametern unterschiedlich ist. Das Video wird dann über das Netzwerk/Internet übermittelt und nicht jedes Netzwerk/Internetverbindung ist gleich schnell!

 

Erklärung: Beispiel mit Wasser

Nehmen wir an wir haben einen See mit unendlich Wasser(Kamera-Daten) und möchten den Inhalt des Sees mit einem Schlauch in einen anderen Eimer(Smartphone) pumpen. Wir schalten jetzt also die Pumpe(Internet/Netzwerk Datenrate) auf Stufe 1 und die Pumpe pumpt, bis der Eimer voll ist, dann schalten wir die Pumpe aus. Das wäre eine einfache Datenübertragung(so wie ein Download) und würde bedeuten, wir laden ein Video von der Kamera aufs Smartphone.

Bei einer Videoübetragung werden die Daten allerdings nicht erst komplett übertragen, sondern Sie werden "gestreamt", d.h. während der Übertragung direkt als Live-Video angezeigt.

Kommen wir zurück zu unserem Eimerbeispiel. Die Pumpe pumpt auf Stufe 1, pro Sekunde, 1 Liter durch den Schlauch(vom See zum Eimer). Im Eimer entfernen wir pro Sekunde 500 ml Wasser. Da die Pumpe einen Liter pro Sekunde herüberpumt gehen nur 500 ml ab und der Eimer ist somit niemals leer. Wenn wir nun allerdings versuchen aus Eimer B, pro Sekunde, 2 Liter abzulassen geht dies nicht, weil wir pro Sekunde nur 1 Liter erhalten. Wir können also maximal 1 Liter pro Sekunde aus dem Eimer abschöpfen.

Wir sehen also, dass es darauf ankommt wie stark die Pumpe(Internet/Netzwerkverbindung) ist und wie viel Wasser(Daten) wir abschöpfen. D.h. die Pumpe muss auch soviel Wasser liefern können wie wir abschöpfen möchten, ansonsten können wir nur den Teil abschöpfen, denn die Pumpe liefert und nicht die Menge, den wir eigentlich benötigen würden.

Tipp: Google kann Megabyte, Kilobyte und viele andere Formate umrechnen. Das ist bei dieser Thematik sehr hilfreich: Anzeigen

 

2 . Internetverbindung/WLAN/Netzwerk

Ein Liter wäre hier die Datenrate, allerdings werden Datenraten natürlich nicht in Litern angegeben, sondern in folgenden Formaten. Einfach halber habe ich alles in Megabyte umgerechnet:

Typische Internetverbindungs- und Netzwerkgeschwindigkeiten(Internet, WLAN & Netzwerk) sind:

  1. 1 Mbit/s = 0,125 Megabyte (125 Kilobyte) pro Sekunde
  2. 10 Mbit/s = 1,250 Megabyte (1250 Kilobyte) pro Sekunde
  3. 16 Mbit/s = 2 Megabyte pro Sekunde
  4. 25 Mbit/s = 3,125 Megabyte pro Sekunde
  5. 50 Mbit/s = 6,250 Megabyte pro Sekunde
  6. 100 Mbit/s = 12,500 Megabyte pro Sekunde
  7. 1000 Mbit/s = 125,000 Megabyte pro Sekunde
Info: Ein Byte hat 8 Bit d.h 1 Megabit (1 Mbit) sind also eigentlich 1024 Kilobyte. Im Digitalsystem wird mit Zweierpotenzen gearbeitet: 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096, 8192, 16384. Wer schon einmal Arbeitsspeicher verbaut hat, dem werden diese Zahlen auch bekannt vorkommen. Computer funktionieren eben digital bzw. binär (Dualsystem). Weiteres auf Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Dualsystem

 

3 . Smartphone/Mobiles Internet

In dieser Tabelle sind die Geschwindigkeiten des mobilen Internets gelistet. Da viele Überwachungskameras per App gesteuert und dort auch das Live-Video empfangen wird, spielt auch das mobile Internet eine große Rolle.

Verbindung Apple iOS Android Windows Phone Download-Rate
GSM GPRS ○/GPRS G G 53,6 kbit/s
GSM EDGE E E E 256 kbit/s
UMTS 3G 3G 3G 384 kbit/s
UMTS HSPA 3G H H 7,2 Mbit/s
UMTS HSPA+ 3G H+ H+ 42 Mbit/s
LTE LTE 4G / LTE LTE 300 Mbit/s
LTE-Advanced 4G LTE+/4G+ 4G 1 Gbit/s

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Mobiles_Internet

Wir sehen, das alle Verbindungen, die langsamer sind als UMTS HSPA, meist nicht ausreicht um Live-Video in hoher Qualität zu übertragen. Wenn ihr also auf eure Kamera von Unterwegs zugreifen möchtet benötigt ihr auch entsprechend schnelles mobiles Internet auf eurem Smartphone.

 

4 . Videostream

Der sogenannte Videostream ist das Live-Video der Kamera das aus Daten besteht. Diese Daten sind in unserem Eimer-Beispiel das Wasser. Wie viele Daten ein Live-Video pro Sekunde benötigt bzw. produziert hängt von mehreren Parametern ab:

  1. Codec: Codecs sind unterschiedlich effizient. Beispielsweise H.264, MPEG-2. In der Regel können wir den Codec nicht verändern.
  2. Videokompression: Je höher, desto mehr Daten werden erzeugt.
  3. Auflösung des Videobilds: Je höher, desto mehr Daten werden erzeugt.
  4. Bilder pro Sekunde (FPS): Je höher, desto mehr Daten werden erzeugt.
  5. Bitrate. Es gibt konstante und variable Bitraten. Variable Bitraten passen sich an und erzeugen weniger Daten.

Artikel zur Berechnung des Traffics/Daten: Wie kann ich den Trafficverbrauch/Datenvebrauch einer Überwachungskamera berechnen

 

5 . Praxisbeispiel

Datenübertragung bei einer Überwachungskamera
Datenübertragung bei einer Überwachungskamera
Beispiel: Datenübertragung einer Überwachungskamera

Damit alles einfacher zu verstehen ist habe ich eine kleine Grafik erstellt, welche ihr oben seht. Ihr seht hier eine Überwachungskamera, welche Daten per Netzwerkkabel(B), WLAN(C) oder mobiles Internet(A) überträgt. Nehmen wir an der Videostream der Kamera hat folgende Parameter:

Info: Bei Videodateien steht meist kb/s. Damit sind nicht Kilobyte pro Sekunde gemeint, sondern Kilobit pro Sekunde. Etwas verwirrend.

 

Videoinfo
Videoinfo
Videodaten in MediaInfoGUI

Auflösung: 2560 x 1440 Pixel, 4812 kb/s (hier sind Kilobit pro Sekunde gemeint!) mit 25 FPS(Bilder pro Sekunde). Die Datei hat eine Länge von 2:46(166 Sekunden) und ist 101 MB groß. Wir sehen dadurch auch, dass es sich um ein Video mit variabler Bitrate(VBR) handelt. 

4812 Kilobit pro Sekunde sind 0,6015 Megabyte. Multipliziert mit 166 Sekunden 0,6 * 166 = 99,84 Megabyte. Dieser theoretisch Wert weicht von der echten Dateigröße ab, weil der Codec hier eine VBR(variable Bitrate nutzt).

Für das flüssige Streamen dieses Videos muss die Verbindung also mindestens 4,8 Megabit (Mbit/s) betragen. Da aber über eine Verbindung in der Regel nicht nur ein Dienst läuft ist davon auszugehen, dass wir mehr benötigen.

 
Info: Das Programm mit dem ich die Mediendaten ausgelesen habe heißt MediaInfo: https://mediaarea.net/de/MediaInfo Github: https://github.com/MediaArea/MediaInfo

Aufgrund dieser Daten kann nun gesagt werden, dass wir folgende Verbindungen benötigen:

  1. Internetanschluss der Überwachungskamera mindestens 4,8 Mbit. Empfehlenswert sind 8 Mbit/s.
  2. Internetanschluss für das Smartphone mindestens 4,8 Mbit. Empfehlenswert UMTS HSPA mit 7,2 Mbit/s 3G/H.
  3. Netzwerkverbindung WLAN oder Kabel mit mindestens 8 Mbit/s. Das ist in der Regel gegeben, es sei denn es wird noch Steinzeittechnik genutzt :)

Wenn eine der Verbindungen zu langsam ist, bremst es die gesamte Übertragung aus! Meist ist die mobile Verbindung die langsamste.

6 . Lösungen für das Problem: Video läuft nicht flüssig

Videoparameter anpassen

Die einfachste Methode um die benötigten Daten zu verringern, ist es die Videoparameter anzupassen. Die meisten Überwachungskameras verwenden deshalb auch automatisch eine geringere Auflösung, wenn das Video auf dem Smartphone angezeigt wird.

  1. Auflösung in den Einstellungen verringern.
  2. Viele Kameras bieten auch vordefinierte Modi an. Z.B SD, fluent(flüssig), best quality oder HD. Probiert, welcher Modus bei euch flüssig läuft.
  3. Bitrate verringern.
  4. FPS(Bilder pro Sekunde) senken. Dadurch wird das Bild aber weniger flüssig. 24 FPS empfinden wir als flüssig. Reduziert es einfach einmal auf 16 FPS und schaut euch dann an wie es aussieht, wenn ihr durch das Bild lauft.

Bessere Internet/Netzwerkverbindung

  1. Schnelleres mobiles Internet.
  2. Bei Nutzung über WLAN sollte geprüft werden ob die WLAN-Verbindung stabil ist. Wird das Video flüssig wenn ihr euch näher an euren WLAN-Router begebt?

 

Info: Vergleicht das Live-Video einer Überwachungskamera nicht mit normalem Streaming wie beispielsweise bei Netflix. Hier wird die Verbindung vorgepuffert, wenn nicht genug Datenrate zur Verfügung steht. Wenn man die Daten bei einer Überwachungskamera zu stark puffert, dann hat man ein zeitversetztes Bild und das will man vermeiden, da man direkt sehen möchte wenn etwas passiert und nicht erst fünf Minuten später.

 

 

 

 

 

 

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