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

Ich habe eine Kurzfassung für Smartphones verfasst, die weniger technisch ist.

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 viel 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 Videoübertragung 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 Eimer-Beispiel. 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 herüberpumpen. Wir können also maximal 1 Liter pro Sekunde aus dem Eimer abschöpfen.

Du siehst 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, die wir eigentlich benötigen würden.

Internetverbindung über WLAN oder Netzwerkkabel

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

Smartphone und 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.

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

Wir sehen, dass alle Verbindungen, die langsamer sind als UMTS HSPA, meist nicht ausreicht, um Live-Video in hoher Qualität zu übertragen. Wenn du auf deine Kamera von Unterwegs zugreifen möchtest, dann benötigst du auch entsprechend schnelles mobiles Internet auf deinem Smartphone.

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 weniger 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 Datenvebrauch einer Überwachungskamera berechnen?

Praxisbeispiel

Damit alles einfacher zu verstehen ist, habe ich eine kleine Grafik erstellt, welche du oben siehst. 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:

Folgende Daten entnehmen wir aus dem Bild. 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.

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 hat jemand einen 10 Mbit-Router aus dem Museum geklaut :)

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

Lösungen für das Problem: Video läuft nicht flüssig

Video-Parameter anpassen

Die einfachste Methode, um die benötigten Daten zu verringern, ist es, die Video-Parameter 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. Die 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 du durchs Bild läufst.

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?