家庭用NVRサーバーで処理できるカメラストリーム数は？

エヴァ・ウォン

IceWhale author

エヴァ・ウォン は テクニカルライター であり ZimaSpaceの常駐ティンカーでもあります。 生涯のオタクであり、 ホームラボとオープンソースソフトウェアに情熱を持っています。彼女は複雑な技術的概念をわかりやすく、 実践的なガイドに翻訳することを専門としています。エヴァはセルフホスティングは楽しくあるべきで、怖がるものではないと信じています。彼女のチュートリアルを通じて、コミュニティが ハードウェアのセットアップを解明する手助けをしています。初めてのNAS構築からDockerコンテナの習得まで。

How Many Camera Streams Can a Home NVR Server Handle? - Zima Store Online

すべてのホームNVRサーバーが処理できるカメラストリーム数に、信頼できる固定値はありません。圧縮済みストリームを8本録画するサーバーのほうが、高解像度フィードを4本デコードして解析するサーバーより負荷が軽い場合もあります。購入時は、録画帯域幅、ビデオデコード、物体検出という3つの負荷を個別に見積もり、保存期間と、同時に稼働する可能性のあるカメラ台数も確認する必要があります。

各カメラを録画・表示・検出の負荷に分けて考える

カメラは、物理的には1台の機器でも、複数の処理負荷を生み出すことがあります。NVRは高画質のメインストリームを保存し、検出用に低解像度のサブストリームをデコードし、ライブ表示用に別のストリームを再配信する場合があります。この3つを単なる「カメラチャンネル」として扱うと、サーバーが実際に行っている処理が見えなくなります。

Axisは、監視用コーデックの効率が帯域幅とストレージ需要を変える仕組みを解説しています。H.264、H.265、さらに新しいコーデックでは、同程度の映像品質でもビットレートが大きく異なる場合があります。そのため、コーデックとビットレートを考慮しないストリーム数だけでは、適切なサイジングはできません。

ZimaSpaceのローカルNVRサーバー構築ガイドでは、カメラストリーム、ネットワーク経路、アプリケーションランタイム、録画ストレージ、リモートアクセスがシステム内の別々の要素であることが示されています。

カメラごとに1行を設け、録画解像度、録画ビットレート、検出解像度、検出FPS、ライブ表示の需要、ハードウェアデコードの可否を列にしたワークシートを作成しましょう。1つのプロセッサーが普遍的に何台のカメラを処理できるかという主張より、このワークシートのほうがはるかに役立ちます。

録画のみのストリームでは、通常はストレージとネットワークが問題になる

NVRが、デコードや再エンコードを行わず、カメラから送られたエンコード済みストリームをそのまま書き込む場合、CPU負荷は比較的軽いままにできます。主な制限要因は、ネットワーク全体のスループット、ディスクへの持続的な書き込み速度、ファイルシステムのオーバーヘッド、そして再生や書き出しが受信中の録画と競合するかどうかです。

Reolinkの最新の解像度ガイドでは、解像度と圧縮がカメラのストレージ需要を変える仕組みが示されています。高解像度ストリームのビットレートは一定ではなく、シーンの複雑さやエンコード設定も影響します。

カメラ台数に一般的な数値を掛けるのではなく、合計ビットレートを測定してください。常時録画するすべてのストリームについて、予想される最大ビットレートを合計し、再生、書き出し、サムネイル、データベース処理、一時的なピークに備えた余裕を残します。これらの処理が重なった状態でも、ネットワークとストレージは飽和状態から十分離れている必要があります。

したがって、サーバーが主に圧縮済み映像を受信して書き込むだけなら、控えめなプロセッサーでも多くのストリームを録画できます。しかし、NVRがすべてのフィードをデコードし、フレームを拡大縮小し、プレビューを生成し、クライアント向けにトランスコードし、継続的なコンピュータービジョン処理を行う場合は、状況が変わります。

ハードウェアデコードは、AI検出より先にカメラ処理上限を左右する

複数の高解像度ストリームをソフトウェアで処理すると、ビデオデコードだけで汎用CPUに大きな負荷がかかることがあります。内蔵グラフィックスなどのハードウェアビデオエンジンを使えば、デコード処理の多くを取り除けます。そのため、CPUコア数が似ている2台のサーバーでも、対応できるNVRワークロードが大きく異なる場合があります。

Tom's Hardwareによる内蔵グラフィックスを搭載したIntel N100プラットフォームのレビューでは、低消費電力のホームサーバーで一般的に使われるハードウェアクラスが紹介されています。4つのCPUコアに加えてiGPUと高速なローカルストレージを備えています。重要なのはゲーム性能ではなく、メディアエンジンです。

物体検出は、デコードとは別の処理経路です。アクセラレーターが推論を効率的に処理できても、検出器に送る前にサーバーはフレームを受信してデコードする必要があります。Coral、GPU、その他のAIデバイスを追加したからといって、CPUやビデオ処理に関するすべてのボトルネックが解消されるわけではありません。

購入時のテストでは、まず検出を無効にして録画とデコードを測定します。次に、想定するFPSで検出を有効にし、CPU、GPU、アクセラレーターの使用率、フレームのドロップ、検出レイテンシーを確認します。こうすることで、実際にアップグレードが必要なハードウェア上の制限を切り分けられます。

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処理能力より先に、保存期間が大容量サーバーを必要とすることがある

ホームNVRは処理能力に十分な余裕があっても、希望する保存期間を維持できなければ適切な購入とはいえません。連続録画は持続的な書き込み処理であり、必要な容量は合計ビットレートと録画時間に比例して増加します。

Backblazeの監視映像ストレージ分析では、カメラ台数、ビットレート、保存期間がストレージ容量を決める仕組みが説明されています。ドライブベイの数を選んだり、小容量の録画ディスクで十分だと判断したりする前に、これらの変数を計算しておく必要があります。

ZimaSpaceのカメラ録画の分離に関する購入ガイドでは、信頼性に関する懸念も扱っています。ストレージが満杯になったり、分析処理が急増したりしたときに、NVRのワークロードが重要なホームオートメーションサービスを圧迫しないようにする必要があります。

2台構成のドライブでは保存期間の上限にすぐ達してしまう場合、CPU使用率が低くても、より多くのベイを備えた構成が妥当になることがあります。これはストレージ構成のアップグレードであり、カメラ処理プラットフォームにさらに高い処理能力が必要だという証拠ではありません。

何も起きていないシーンではなく、同時発生する処理をテストする

カメラ分析は、すべての映像に同時に動きや物体が映るわけではないため、負荷が変動します。静かな夜間に行ったテストでは、家族が帰宅し、車が駐車場を通過し、ペットが複数のゾーンを横切り、ライブ表示が同時に開かれたときに発生する負荷を見落とす可能性があります。

StorageReviewのNVRテストでは、複数のカメラを同時に録画する処理も、録画経路に十分な持続的スループットがあれば無理なく処理でき、再生やネットワークアクセスのための余裕も残せることが示されています。重要なのは、アイドル状態ではなく、複合した状態をテストすることです。

ライブダッシュボードを開き、複数のゾーンで動きを発生させ、物体検出を実行し、すべてのカメラが録画を継続している状態で、最近の映像を書き出すか再生して、最悪条件のシーンを作成します。デコードレイテンシー、推論レイテンシー、ドロップフレーム、ディスクキューの深さ、ネットワーク使用率を確認してください。

システムが安定していれば、カメラをもう1台追加するかどうかを、測定可能な容量判断として検討できます。共有リソースの1つがすでに飽和に近い場合は、カメラ台数だけを理由にNVR全体を交換するのではなく、まずそのリソースをアップグレードしてください。

録画規模と分析負荷でNVRをZimaハードウェアに割り当てる

少数のカメラをローカルに録画し、分析処理も限定的な小規模ホームNVRでは、ZimaBoard 2 1664が、より適したZimaBoard 2のモデルです。メモリ容量が大きいため、カメラソフトウェア、データベース、補助コンテナに余裕を持たせられます。ローカル検出を計画している場合は、PCIeスロットをアクセラレーター用に確保することもできます。

実際のストリームをテストせずに、ボードに固定のカメラ台数を割り当てないでください。解像度、コーデック、ビットレート、デコード経路、検出FPSによって負荷は大きく変わるため、普遍的なチャンネル数を設定することはできません。上記のワークシートと複合負荷テストを、導入可否の基準として使用してください。

保存期間を延ばしたい、ドライブベイを増やしたい、同時録画の負荷が高い、または家庭内ストレージの規模が大きいなど、マルチベイNASが必要になる別の理由がある場合は、ZimaCube 2にステップアップしましょう。Creator Packを選ぶのは、専用GPUによる計算処理が実際に分析要件となる場合に限ってください。NVRソフトウェアに「AI」という言葉が表示されるだけで選ぶ必要はありません。

最適なNVR購入とは、現実的に想定される最も忙しいカメラ環境のテストに合格し、ストレージ、ネットワーク、処理能力にも余裕を残せる最小構成です。カメラ台数は単なるラベルであり、実際のワークロードはストリームの処理経路によって決まります。

よくある質問

4Kカメラ1台は、1080pカメラ4台として数えるべきですか？

いいえ。画素数だけでサーバー負荷が決まるわけではありません。ビットレート、コーデック、フレームレート、サブストリームの設計、ハードウェアデコード、分析解像度など、さまざまな要素が関係します。解像度を固定のカメラ換算値に変換するのではなく、各カメラを測定した録画ストリームと検出ストリームとして扱ってください。

AIアクセラレーターを使うと、録画できるカメラ台数は増えますか？

必ずしも増えるわけではありません。アクセラレーターによって物体検出の処理能力は向上しますが、録画には依然としてネットワークとストレージのスループットが必要であり、ビデオデコードはCPUや内蔵グラフィックスに依存する場合があります。推論がボトルネックになっている場合に限り、処理上限を引き上げられます。