نوشته های برچسب خورده: تنظیمات دوربین مداربسته

کُدک های دوربین های مداربسته : انواع کدک ها و چگونگی عملکردهای آن ها

کُدک های دوربین های مداربسته بخش اصلی و مرکزی نظارت تصویری به شمار می آیند. نام هایی نظیر کُدک های H.264 ، H.265  و MJPEG عمومأ ذکر می شوند، اما کدک ها چگونه کار می کنند؟ چرا باید از آنها استفاده کنیم؟ هنگام استفاده از کدک ها با چه مسائلی ممکن است مواجه شوید؟ در مبحث ” کُدک های دوربین های مداربسته: انواع کدک ها و چگونگی عملکردهای آن ها ” این موضوع را به صورت کامل مورد بررسی قرار داده و به موضوعات زیر می پردازیم:

• مقایسه ی ویدئوی فشرده با ویدئوی غیر فشرده.
• مقایسه ی فشرده سازی بین فریمی با فشرده سازی درون فریمی.
• مقایسه ی Iفریم ها با  Pفریم ها.
• مقایسه ی کدک های ۲۶۴، H.265 و MJPEG با یکدیگر.
• ظهور ۲۶۵٫
• رشد کدک هوشمند.
• کدک های اختصاصی.
• کدک های مقیاس پذیر: JPEG2000 و SVC.
• کیفیت کدک ها.
• پشتیبانی از کدک ها در نظارت های تصویری.
• کدک های آینده.
• چه کدک هایی باید انتخاب شوند؟

مقایسه ی ویدئوی فشرده با ویدئوی غیرفشرده

به طور کلی، تمامی ویدئوهای دوربین های مداربسته فشرده می شوند. زیرا برای تصاویر ویدئویی غیر فشرده، نیازهای تجهیزات شبکه و تجهیزات ذخیره سازی به راحتی تا ۱۰۰ برابر افزایش پیدا می کند. در ابتدای دیجیتالی شدن تصاویر ویدئویی، این ویدئوها غیر فشرده بودند. سه عامل اصلی در حجم ویدئوی غیر فشرده دخالت دارد:

• محدوده ی مقادیر پشتیبانی شده برای هر پیکسل.
• تعداد کل پیکسل ها در هر فریم و تعداد کل فریم ها در هر ثانیه.

برای یافتن حجم کلی یک تصویر ویدئویی، باید این سه عامل را در یکدیگر ضرب کنید. در این جا در مورد تمام این موارد توضیح می دهیم.

مقادیر پیکسل کُدک های دوربین های مداربسته

در بحث کُدک های دوربین های مداربسته به هر پیکسل یک مقدار داده می شود که با یک عدد در داخل یک بازه مشخص می شود. این محدوده تعیین می کند که رنگ با چه دقتی تعریف شود و نیز به شدت بر اندازه و پهنای باند تأثیر می گذارد. برای مثال مقیاس خاکستری را در نظر بگیرید، که معمولا دارای محدوده مقادیر ۲۵۶(۸ بیت) است. که در آن صفر نشان دهنده ی رنگ سیاه و مقدار ۲۵۵ نشان دهنده ی سفید است و اعدادی که در این بازه وجود دارند سایه های خاکستری را نشان می دهند. البته امروزه تقریبا تمامی سیستم های نظارت ویدئویی از تصاویر ویدئویی رنگی پشتیبانی می کنند. بنابراین، محدوده ی مقادیر باید تمام رنگها را نمایش دهد. ۱۶ بیت یا ۶۵٫۵۳۶ اکنون رایج هستند.

مقادیر رزولوشن و فریم ریت

در مباحث کُدک های دوربین های مداربسته درک دو عامل دیگر آسان تر است. زیرا یکی از آن ها رزولوشن دوربین است که تعداد پیکسل های عمودی را در افقی ضرب می کند و دیگری نیز فریم ریت است که می توان به سادگی گفت: ۱ فریم در ثانیه، ۱۰ فریم در ثانیه، ۳۰ فریم در ثانیه و … . اکثر دوربین های مداربسته بین ۵ و ۱۵ فریم در ثانیه ضبط می کنند.

بیان مسئله

موضوعی که در اینجا بسیار اهمیت دارد این است که تصور درستی از میزان حجیم بودن تصویر ویدئویی غیر فشرده داشته باشیم. یک دوربین رنگی P1080  را در ۳۰ فریم در ثانیه فرض کنید. ضرب سه عامل ذکر شده باعث حجمی در حدود ۱ گیگابیت در ثانیه برای تصویر ویدئویی غیر فشرده دوربین P1080  با فریم ریت ۳۰ فریم در ثانیه می شود. با چنین نرخی، در طی یک روز به حدود ۱۲ ترابایت حافظه نیاز دارید تا این استریم ویدئویی ذخیره شود. در حالی که ظرفیت هارد دیسک ها در حال افزایش است، اما باز هم سیستمی با ۱۶ دوربین مداربسته بدون فشرده سازی استریم ویدئویی برای ذخیره سازی به مدت ۳۰ روز تقریبا به ۶ پتابایت حافظه نیاز خواهد داشت که با صدها هارد دیسک و هزینه ی صدها هزار دلاری تأمین خواهد شد.

اهمیت کُدک های دوربین های مداربسته

علی رغم حجم بسیار زیاد استریم ویدئویی غیر فشرده، استریم ویدئویی تولید شده در سیستم های نظارتی  با ۱۶ دوربین در رایانه های استاندارد یا حتی دستگاه های کوچک ذخیره می شوند. این اتفاق چگونه رخ می دهد؟ از طریق کُدک های دوربین های مداربسته. کدک (CODEC) مخفف عبارت  Compression and Decompressionاست. که عمل فشرده سازی عنصر اصلی در کاهش پهنای باند و مصرف حافظه است.

اختصاص دادن یک مقدار منحصر به فرد به هر پیکسل از هر فریم به طرز شگفت انگیزی اتلاف منابع است. زیرا بیشتر صحنه ها با تعداد کمی از رنگ های مشابه پر شده اند. کدک ها، با کاهش تعداد مقادیر ضبط شده و در عین حال دنبال کردن این که کدام پیکسل ها دارای مقادیر یکسان یا مشابه هستند، استریم ویدئویی را فشرده می کنند، و امکان انتقال مقادیر بیت به مراتب کمتری را فراهم می آورند.

مقایسه ی فشرده سازی بین فریمی با فشرده سازی درون فریمی

دو رویکرد اساسی در بحث کُدک های دوربین های مداربسته و فشرده سازی وجود دارد. این دو بحث شامل: فشرده سازی درون فریمی و فشرده سازی بین فریمی است. درک تمایز بین این دو اهمیت زیادی دارد، زیرا بر مصرف پهنای باند، نیازمندی های توان پردازشی و ریسک های کیفیتی تأثیر می گذارند. فشرده سازی درون فریمی در هر تک فریم (و نه چند فریم) انجام می شود برای مثال، کدک MJPEG . فشرده سازی بین فریمی هم در چند فریم و هم در تک تک فریم ها انجام می شود. برای مثال، کدک های H.264 ، H.265 وMJPEG .

تمامی کدک ها از فشرده سازی درون فریمی پشتیبانی می کنند. اما تنها برخی از آن ها هم از فشرده سازی درون فریمی و هم از فشرده سازی بین فریمی پشتیبانی می کنند.

فشرده سازی درون فریمی

فشرده سازی درون فریمی، در هر لحظه از زمان، تنها به یک فریم نگاه می کند و بهترین تلاش خود را برای فشرده سازی آنچه در آن تصویر وجود دارد، انجام می دهد. با این که استریم ویدئویی مجموعه ای از تصاویر است، اما فشرده سازی درون فریمی در هر لحظه تنها یک فریم را می بیند و استریم را نادیده می گیرد. فریم های مستقل در یک استریم کدک درون فریمی ظاهری مشابه با فریم های یک فیلم دارند.

مزیت این نوع از کُدک های دوربین های مداربسته سادگی آن از نظر محاسباتی است و استریم ویدئویی به میزان قابل توجهی فشرده می شود. برای مثال، یک استریم ویدئویی P1080  با فریم ریت ۳۰ فریم در ثانیه با استفاده از یک تکنیک فشرده سازی درون فریمی، نظیر  MJPEG، می تواند بیت ریت خود را از حدود ۱۰۰۰ مگابیت در ثانیه به حدود ۴۰ مگابیت در ثانیه کاهش دهد. با این حال، اگر مقایسه را بین فریم ها انجام دهید، می بینید که امکان فشرده سازی بیشتری وجود دارد.

فشرده سازی بین فریمی

با استفاده از فشرده سازی بین فریمی، نه تنها استریم ویدئویی درون فریم اینکد می شود، بلکه کدک فریم های مجاور را نیز با هم مقایسه می کند تا تصویر را بیشتر فشرده سازد. این کار به این دلیل امکان پذیر می شود که در بیشتر مواقع تغییرات خیلی کمی از یک فریم به فریم دیگر به وجود می آید. برای مثال، با استفاده از همان صحنه ی مربوط به دست تکان دادن سوژه، فشرده سازی بین فریمی تنها بازوی او را ارسال خواهد کرد.

به دلیل اینکه بخش های زیادی از صحنه ثابت باقی مانده است، ارسال فقط تغییرات صحنه صرفه جویی های قابل توجهی را در حافظه و پهنای باند ایجاد می کند. برای مثال، همان استریم ویدئویی P1080  با ۳۰ فریم در ثانیه، که در کدک درون فریمی MJPEG به حدود ۴۰ مگابیت در ثانیه پهنای باند نیاز داشت، با استفاده از کدک H.264 (کدکی که از هر دو نوع فشرده سازی بهره می برد) تنها به ۴ مگابیت در ثانیه نیاز خواهد داشت. با این حال، مهم ترین ایراد فشرده سازی بین فریمی این است که محاسبات زیادی دارد، که این موضوع ریسک های عملکردی و کیفیتی را افزایش می دهد.

مقایسه ی I فریم با P فریم

دو نوع فریم اصلی در مباحث کُدک های دوربین های مداربسته و فشرده سازی های بین فریمی، نظیر H.264 و H.265  وجود دارد. این دو نوع به شرح زیر هستند.

I فریم ها

اولین فریم در یک گروه از تصویرهای گرفته شده I فریم نامیده می شود. I فریم به معنی کدگذاری شده ی داخلی است و به طور کلی یک فریم کامل از استریم ویدئویی محسوب می شود. در نقطه ی مقابل P فریم ها قرار دارند که تنها تغییرات در صحنه ها را ضبط می کنند. فاصله ی بین دو I فریم با عنوان بازه ی I فریمGOV  (گروهی از ویدئوها)، یا GOP (گروهی از تصاویر) نام برده می شود. برای مثال، تصویر زیر I فریم یک منظره ی بیرونی را نشان می دهد.

P فریم ها

P فریم ها تصویر کامل I فریم قبلی را مرجع خود قرار می دهند تا تنها تغییرات صحنه ی کنونی را نسبت به آن ارسال کنند. این تغییرات می توانند تغییراتی کوچک، نظیر نویز دیجیتال یا حرکت شاخ و برگ درختان باشند یا تغییراتی بزرگ، نظیر حرکت دوربین PTZ از روی یک نقطه ی Preset به نقطه ی Preset بعدی را شامل شوند. P در کلمه ی P فریم در واقع حرف نخست کلمه ی Predictive به معنی پیش بینی است. در تصویر زیر می توانید تغییرات ارسال شده در یک فریم را مشاهده کنید. تنها برخی مناطق نزدیک جاده که از خودروها از آن عبور می کنند و حرکت شاخ و برگ درختان در سمت راست به عنوان تغییرات در فریم ارسال شده است.

سایر انواع فریم

توجه داشته باشید که به جز I فریم ها و P فریم ها، انواع دیگری از فریم های مانندSL ، B و SP نیز وجود دارند که البته در نظارت تصویری تقریبا بدون استفاده هستند. برخی از دوربین های تحت شبکه از B فریم پشتیبانی می کنند. اما به دلیل اینکه همه ی VMSها قادر به رمزگشایی آن ها نیستند، به طور کلی مورد استفاده قرار نمی گیرند.

کاربرد کدک استاندارد

امروزه بیشتر دوربین های مداربسته تولید شده از کُدک های دوربین های مداربسته H.264 استفاده می کنند، که علت آن مزایای این کدک از نظر صرفه جویی در پهنای باند و حافظه در قیاس با MJPEG و نیز وجود موانع بر سر پذیرش H.265 بوده است. با این حال، هنوز هم در برخی از تولیدات از MJPEG استفاده می شود. این اتفاق معمولا زمانی که در مشخصات مناقصات صریح استفاده از این کدک قید شده باشد یا در برخی از کاربری های تخصصی، نظیر LPR دوربین پلاک خوان یا سایر ابزارهای تحلیلی، رخ می دهد. با وجود این، تولید کنندگان شروع به محدود کردن پشتیبانی از MJPEG کرده اند و برخی مدل ها دیگر استریم ویدئویی MJPEG ارائه نمی کنند.

JPEG2000 نیز یک کدک بین فریمی مشابه با MJPEG ، اما مقیاس پذیر، است. عمده ی شهرت این کدک به دلیل استفاده ی اویجیلون (Avigilon) از آن است. اما در خطوط تولید H3 / H4 آن ها تقریبا از رده خارج شده است. برخی دیگر، نظیر مدل های Ampleye Nox-20 و Logipix همچنان از JPEG2000 استفاده می کنند.

کدک های اختصاصی

در صنعت نظارت تصویری، تعداد انگشت شماری کُدک های دوربین های مداربسته اختصاصی وجود داشته است، که تعداد اندکی از آن ها امروزه به کار می روند. در دوربین مداربسته آنالوگ قدیمی تر، همه ی اعمال رمزگذاری، ذخیره سازی و مدیریت استریم ویدئویی در یک دستگاه یعنی DVR انجام می گرفت، که این کار استفاده از یک کدک اختصاصی را ساده تر می ساخت، زیرا تولید کننده از ابتدا تا انتهای فرآیند را تحت کنترل داشت. با این حال، دوربین های IP استریم ویدئویی را خودشان اینکد می کنند و پس از آن باید این ویدئوی اینکد شده را به یک ضبط کننده یا  VMS(نرم افزار دوربین مداربسته) انتقال دهند تا امکان ذخیره سازی و مدیریت آن فراهم گردد. کدک های اختصاصی پیچیدگی اعمال ذخیره سازی، مدیریت و نمایش تصاویر ویدئویی را افزایش می دهند، زیرا هرکدام از آنها باید با VMS یکپارچه شوند.

هزینه ی بالای انجام این کار برای چند کدک اختصاصی بسیاری از تولید کنندگان دوربین IP را به ساخت کدک های خاص برانگیخته است.

کدک MxPEG موبوتیکس، یک استثناء

کدک MxPEG موبوتیکس (MOBOTIX) شناخته شده ترین کُدک های دوربین های مداربسته اختصاصی استفاده شده در حوزه ی نظارت ویدئویی است. این کدک در سال ۲۰۰۰ معرفی شد و از فشرده سازی بین فریمی پشتیبانی می کند، که نسبت به MJPEG بهبود داشته است، و در مقایسه با آن، مصرف پهنای باند را کاهش می دهد. با وجود این، به دلیل اینکه این کدک هم یک کدک اختصاصی است، تعداد کمی از سیستم های مدیریت ویدئویی سایر شرکت ها از آن پشتیبانی می کنند و به همین دلیل کاربران مجبور می شوند که یا از سیستم مدیریت ویدئویی موبوتیکس استفاده کنند یا دوربین های موبوتیکس را برای ضبط با کدک MJPEG تنظیم کنند. علاوه بر این، مصرف پهنای باند H.264 در مقایسه با استریم MxPEG معادل به مراتب کمتر است و به همین دلیل جذابیت استفاده از آن کاهش یافته است.

کدکهای هوشمند

در یک تا دو سال گذشته، کُدک های دوربین های مداربسته هوشمند H.264 و H.265 متداول شده اند و هدف آنها کاهش هرچه بیشتر بیت ریت در مقایسه با H.264 استاندارد است. چگونگی عملکرد دقیق این کدک های هوشمند با یکدیگر متفاوت است، اما آن ها به طور کلی از دو تکنیک استفاده می کنند، که در این بخش درباره ی آن ها توضیح می دهیم.

فشرده سازی هوشمند

در این روش، به جای اعمال یک سطح مشابه فشرده سازی برای کل صحنه، کُدک های دوربین های مداربسته هوشمند فشرده سازی را به صورت پویا و بر حسب میزان فعالیت در میدان دید دوربین مداربسته تنظیم می کنند. برای مثال، با نگاهی به تصویر زیر معلوم می شود می توانیم برای فردی که در حال صحبت کردن است فشرده سازی را بر روی سطح کم قرار دهیم تا کیفیت بالا حفظ شود. اما برای پس زمینه ی سفید، فشرده سازی را می توان در سطح بالا تنظیم کرد. زیرا نیازی به ضبط جزئیات دیوار سفید نداریم.

بازه ی پویای I فریم

دومین تکنیک به این صورت است که کُدک های دوربین های مداربسته هوشمند معمولا به صورت پویا و بر اساس فعالیت موجود در صحنه، بازه ی I فریم را تنظیم می کنند. بنا بر این، اگر در صحنه حرکت کم باشد یا اصلا حرکتی وجود نداشته باشد، دوربین I فریم ها را به صورت غیر متناوب (۵، ۱۰، ۲۰ ثانیه یا بیشتر) ارسال می کند. اما زمانی که فعالیتی در صحنه شناسایی شود، فورأ I فریم را ارسال می کند و به بازه های I فریم عادی (معمولا یک ثانیه) سوئیچ می کند. این کار تا زمانی که فعالیت در صحنه وجود دارد ادامه پیدا می کند. تصویر زیر، برگرفته از یک تحلیل گر استریم، تأثیرات بازه ی پویای I فریم را نشان می دهد:

مزایا

در آزمایش ها ، کُدک های دوربین های مداربسته هوشمند بیت ریت را به مقدار قابل توجهی حداقل ۱۵ درصد کاهش داده اند. اما در برخی از صحنه ها کاهش بیت ریت به بیش از ۹۵ درصد هم می رسید. این کدک ها بیشترین تأثیر را در صحنه های ثابت بر جای می گذارند. چرا که به دلیل عدم وجود فعالیت در صحنه، بازه های I فریم طولانی تر باقی می مانند و فشرده سازی نیز بیشتر می شود.

مقایسه ی کیفیت H.264 با MJPEG

در حالی که H.264 از پرکاربرد ترین کُدک های دوربین های مداربسته در حوزه ی نظارت تصویری است، اما به مدت چندین سال بحث های جدی درباره ی افت کیفیت در این کدک در مقایسه با MJPEG شکل گرفته بود و هنوز هم برخی معتقدند که کدک H.264 کیفیت پایین تری دارد. آزمایش های گسترده درباره ی مقایسه ی H.264 و MJPEG نشان می دهند که اگر کدک H.264 به شکلی مناسب پیکربندی شود، کیفیت تصویری همانند MJPEG ارائه می دهد.

با این حال، مسائلی وجود دارند که می توانند باعث کاهش کیفیت شوند. این مسائل عبارتند از:

• تنظیم سطوح بالای فشرده سازی: اگر سطوح فشرده سازی خیلی بالا تنظیم شوند، کیفیت تصویر ویدئویی تنزل پیدا می کند.
• صحنه هایی با پیچیدگی بالا: در بیشتر مواقع، مشکلات کیفیتی در صحنه های پیچیده ای که دارای فعالیت های زیادی هستند، نظیر تقاطع ها، در میان جمعیت مردم و غیره، مشاهده می شوند.
• تنظیم CBR پایین: اگر از بیت ریت ثابت یا همان CBR استفاده شود، اما بیت ریت خیلی پایین تعیین شده باشد، کیفیت تصویر ویدئویی کاهش پیدا خواهد کرد.

با این حال، در بسیاری از موارد، نتیجه ی آزمون های ما این بود که هنگام استفاده از تنظیمات پیش فرض باز هم کیفیت تصویر H.264 مشابه کیفیت تصویر MJPEG خواهد بود.

کدک های مقیاس پذیر

بیشتر کُدک های دوربین های مداربسته تنها از یک رزولوشن می توانند پشتیبانی کنند. برای مثال، تغییر رزولوشن از استریم ۲ مگاپیکسلی به ۱ مگاپیکسلی، با استفاده از کدک های MJPEG یا H.264، به اینکد کردن یک استریم ویدئویی کاملا جدید یا ترنسکدینگ (یعنی پردازش مجدد) استریم ۲ مگاپیکسلی برای تبدیل آن به استریم ۱ مگاپیکسلی نیاز دارد. با این حال، در برخی از موارد می خواهید رزولوشن استریم ویدئویی را بدون نیاز به استریمی جدید تغییر دهید. برای مثال، اگر بخواهید استریم ویدئویی را به یک کلاینت با پهنای باند کمتر (یعنی تلفن همراه) ارسال کنید یا بخواهید اندازه ی فضای ذخیره سازی را برای یک ویدئوی قدیمی کاهش دهید.

کلاس معینی از کُدک های دوربین های مداربسته به نام کدک های مقیاس پذیر وجود دارند که می توانند بدون تقاضای استریم جدید یا نیاز به پردازش مجدد استریم موجود، این تغییر رزولوشن را به صورت خودکار انجام دهند. کدک مقیاس پذیر می تواند اساسأ فریم های سطوح رزولوشنی را که می خواهد از استریم بگیرد، بر دارد. این ویژگی امکان اصلاح فریم ها یا رزولوشن را در طول زمان فراهم می کند و علاوه بر آن رزولوشن یا فریم ریت (تعداد فریم در ثانیه) را برای کلاینت های راه دور یا کلاینت های تلفن همراه تنظیم می نماید.

انواع کدک های مقیاس پذیر

دو کدک مقیاس پذیر شناخته شده وجود دارد:

• کدک SVC: که در حقیقت کدک ۲۶۴ به اضافه ی مقیاس پذیری است. بخش اضافه شده این است که مقیاس پذیری با مزایای مصرف پهنای باند  H.264ترکیب می شود. متأسفانه، تولید کنندگان بسیار کمی از این کدک پشتیبانی می کنند. بیشتر آن ها این کار را با استریم چندگانه (ارسال چند استریم تصویری با بیت ریت و رزولوشن متفاوت به صورت همزمان) انجام می دهند.
• کدک JPEG2000 : که در اصل همان MJPEG به اضافه ی مقیاس پذیری است. این کدک از گذشته توسط اویجیلون به کار رفته است. اما در دوربین های جدید از رده خارج شده است. مهم ترین ایراد JPEG2000 همانند MJPEG، افزایش شدید مصرف پهنای باند و حافظه ی مورد نیاز در مقایسه با ۲۶۴ است.

توسعه ی SVC بسیار آهسته بوده، و به رغم در دسترس بودن در برخی از دوربین ها (دست کم روی کاغذ) به مدت چندین سال، با اقبال ناچیزی مواجه شده است. با مزایای بیت ریت کُدک های دوربین های مداربسته هوشمند H.264 (که به ایجاد VMS جدید احتیاجی ندارند یا بسیار کم نیاز دارند) و پیشی گرفتن H.265، بعید به نظر می رسد SVC به عاملی مهم در کُدک های دوربین های مداربسته تبدیل شود.

ظهور H.265 و باز هم به صورت محدود

کدک H.265 در چند سال گذشته از مهم ترین کُدک های دوربین های مداربسته بوده است که گفته شده جایگزین H.264 خواهد شد و بیت ریت را یک ۵۰ درصد دیگر کاهش خواهد داد. با وجود این، موانع کلیدی ای وجود دارند که از پیاده سازی گسترده ی این کدک جلوگیری می کنند. از جمله:

• بهره های محدود: تغییر کُدک های دوربین های مداربسته از MJPEG به ۲۶۴ باعث کاهش فاحش بیت ریت اغلب بین ۵۰ تا ۷۵ درصد یا بیشتر شد. آزمایش ها بر روی H.265 نشان می دهند که با انتخاب این کدک به جای H.264 احتمالا ۱۵ تا ۳۰ در صد صرفه جویی بیشتر نسبت به H.264 به دست خواهد آمد. با توجه به این واقعیت و افزایش سریع اندازه و کاهش سریع هزینه ی هارد دیسک درایوها، مزایای H.265 به اندازه ی کدک های پیشین متقاعد کننده نیست.
• نیاز به توسعه: نکته ی دوم اینکه VMSها باید دیکد کردن ۲۶۵ را پیاده سازی کنند و این کار مستلزم صرف هزینه ی زیاد برای یک توسعه ی بیهوده است. زیرا تعداد کمی از مدل های H.265 کنونی پشتیبانی می کنند و میزان صرفه جویی در مصرف پهنای باند یا فضای ذخیره سازی محدود است.
• عدم تبعیت از ONVIF تا سال ۲۰۱۸: در نهایت، استفاده از دوربین های ۲۶۵ به این معنی است که انطباق کامل با ONVIF را، تا زمان تکمیل نمایه ی بعدی نادیده بگیرید. تولید کنندگان دوربین مداربسته ممکن است با استفاده از ویژگی ONVIF 2.4 کدک H.265 را پیاده سازی کنند، اما تا زمان تکمیل نمایه، هیچ آزمایش مطابقت پذیری نیاز نخواهد بود.

کُدک های دوربین های مداربسته در آینده

در حالی که تا کنون کُدک های دوربین های مداربسته بسیاری به عنوان کدک های جایگزین مطرح شده اند، بسیار بعید به نظر می رسد که کدک استاندارد نشده در حوزه ی نظارت تصویری به شکلی گسترده مورد استفاده قرار گیرند. برای مثال، برخی توسعه دهندگان مدعی شده اند که کدک اختصاصی آن ها در پهنای باند و فضای ذخیره سازی صرفه جویی زیادی می کند. با این حال، کدک های این چنینی باید هم توسط تولید کنندگان دوربین و هم توسعه دهندگان VMS در محصولات پیاده سازی شوند. از سوی دیگر، با توجه به کاهش قابل توجه بیت ریت توسط کُدک های دوربین های مداربسته هوشمند، که با بیشتر دستگاه های ضبط و VMS های کنونی سازگار هستند، سرمایه گذاری در توسعه ی کدک های جایگزین و افزودن کدک های اختصاصی حتی بعید تر به نظر می رسد.

برخی از کدک های VP8 و VP9 گوگل به عنوان احتمالات در حوزه ی نظارت تصویری، به ویژه به عنوان گزینه ی بی نیاز از هزینه ی مجوز برای H.265 (که از آن زمان هزینه ی مجوز این کدک نیز کاهش یافته است)، نام برده اند. با این حال، این کدک ها توجه تولید کنندگان را به خود جلب نکرده اند و تراشه های نظارت تصویری نیز برای سازگاری با آن ها تولید نشده اند و بنا بر این کششی برای استفاده از آن ها به وجود نیامده است.

چه نوعی از کُدک های دوربین های مداربسته باید انتخاب شوند؟

به عنوان روندی که امروزه نیز تداوم یافته است، بهترین ترکیب کُدک های دوربین های مداربسته برای بیشتر کاربردها را می توان کدک H.264 با پشتیبانی از کدک هوشمند دانست. زیرا کدک های هوشمند به مقدار قابل توجهی کارایی H.264  را بهبود می بخشند و معایب را به حداقل می رسانند. کدک H.265 نیز ممکن است جلب توجه کند. اما به دلیل محدودیت هایی که دارد، از سوی بسیاری کنار گذاشته خواهد شد. MJPEG همچنان برای کاربردهای تخصصی، که از ضعف کیفیت حاصل از فشرده سازی بین فریمی واهمه دارند (ترسی معمولا غیر منطقی)، همچنان به عنوان گزینه ی اصلی باقی خواهد ماند.

توجه: این متن برای اولین بار در سال ۲۰۱۳ منتشر شد، اما در سال ۲۰۱۷ به طور قابل توجهی بازنویسی شد تا پیشرفت های فناوری در H.265 و کدک های هوشمند در آن منعکس شود. برای اطلاع از موجودی و قیمت دوربین kdt با در تماس باشید. همچنین برای دریافت اطلاعات در خصوص دوربین مایل سایت مشاوران و بخش فروش ما آماده پاسخگویی به شما هستند. [/vc_column_text][/vc_column][vc_column width=”1/6″][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column width=”1/6″][/vc_column][vc_column width=”2/3″][cws_sc_vc_blog title=”مطالب مرتبط” post_tax=”post_tag” post__terms=”” post_post_tag_terms=”%d8%aa%d9%86%d8%b8%db%8c%d9%85%d8%a7%d8%aa-%d8%af%d9%88%d8%b1%d8%a8%db%8c%d9%86-%d9%85%d8%af%d8%a7%d8%b1%d8%a8%d8%b3%d8%aa%d9%87″ layout=”small” links_enable=”1″][/vc_column][vc_column width=”1/6″][/vc_column][/vc_row]

سرعت شاتر دوربین مداربسته و تاثیرات آن بر تاری تصویر

سرعت شاتر دوربین از جمله مباحثی است که در ارتباط با فن عکاسی تلقی می گردد. اما لزومی ندارد کاربران سیستم های نظارت تصویری و دوربین مداربسته کارشناس عکاسی باشند. ولی درک صحیح مبانی سرعت شاتر دوربین مداربسته برای جلوگیری از بروز مشکلات بزرگ ناشی از مشکلات نور کم، اهمیت زیادی دارد. در شرایط کم نوری، فیلم ویدئویی دوربین مداربسته ممکن است تار به نظر برسد و اشیاء حالت شبح گونه پیدا کنند. تمامی این اتفاقات ناشی از مشکل نوردهی است. مثال زیر می تواند بخشی از اهمیت این موضوع را منعکس نماید.

بررسی تفاوت سرعت شاتر و نوردهی در دوربین مداربسته

دو اصطلاح سرعت شاتر دوربین و نوردهی در بیشتر مواقع به جای هم استفاده می شوند، اما از نظر فنی یکسان نیستند. سرعت شاتر دوربین به مدت زمانی اشاره دارد که سنسور دوربین در معرض نور قرار می گیرد. نوردهی شامل ترکیب سرعت شاتر دوربین (چه مدت) و باز شدن آیریز (چقدر باز شدن) است. اما اغلب از آن استفاده ی سهل انگارانه به جای سرعت شاتر می شود، که باعث ایجاد سردر گمی می شود. در این نوشته ما روی سرعت شاتر متمرکز می شویم. برای جزئیات مربوط به آیریز و روزنه ی دید، به مباحث آیریز لنز و  F-Stopرجوع کنید.

سرعت خودکار در برابر سرعت دستی

پیش فرض دوربین های مداربسته به طور عمومی روی کنترل سرعت شاتر دوربین به صورت خودکار است. بدین معنا که دوربین ها سرعت شاتر خود را بدون نیاز به مداخله ی کاربر تنظیم می کنند. در صحنه های بسیار روشن، سرعت شاتر سریع تر خواهد بود، اما اگر صحنه کمی تاریک باشد، سرعت شاتر کاهش می یابد. کاربران معمولا می توانند سرعت های حداکثری و حداقلی را برای کنترل بهتر گستره ی تغییرات نوردهی دوربین مداربسته تنظیم کنند. با وجود این، در حالت عادی، نیازی به این کار نیست. مگر این که مشکلاتی بروز پیدا کنند یا تولید کنندگان از پیش فرض های ضعیف استفاده کنند (مانند سرعت شاترا Sens-Up آهسته در گزارش زیر). از جمله یکی از مطلوب ترین تنظیمات خودکار را می توان در دوربین مداربسته ویوتک مشاهده نمود.

در سال ۲۰۱۷، تقریبا تمام دوربین های مداربسته از سرعت شاتر خودکار استفاده می کردند. اما تنظیمات دستی هنوز در برخی از کاربردهای خاص، مانند ضبط تصویر و دوربین پلاک خوان خودرو و بینایی ماشین به کار می رود.

محدوده ی سرعت های شاتر دوربین

سرعت شاتر دوربین مداربسته را می توان از بی نهایت سریع (۱۰۰۰/۱ ، ۱۰۰۰۰/۱ ثانیه یا کمتر) تا بی نهایت آهسته (۲/۱ ثانیه یا بیشتر) تغییر داد. تحت شرایط عادی، به دلیل این که سرعت های شاتر به صورت خودکار کنترل می شوند، سرعت های بالای شاتر به ندرت تأثیرات منفی بر جای می گذارند. با وجود این، هنگام استفاده از یک سرعت نسبتا پایین شاتر (نظیر ۱۵/۱ ثانیه) ، تاری حرکت ممکن است کاملا قابل توجه باشد و جزئیات تار به نظر برسند. این آستانه ی تار شدن تصویر خیلی زیاد تغییر می کند و به سطح نور، سرعت سوژه و متغیرهای دیگر بستگی دارد و هیچ قانون قطعی و صریحی برای این که چه چیزی معنای “خیلی آهسته” می دهد وجود ندارد.

با تأکید توصیه می کنیم که از سرعت های شاتر کمتر از ۳۰/۱ ثانیه در بیشتر موارد استفاده نکنید. زیرا حتی سوژه هایی که آهسته حرکت می کنند نیز تار خواهند شد. این مورد از جمله مواردی است که در مورد دوربین مداربسته کی دی تی (KDT) نیز می بایست رعایت شود.

سرعت ثابت شاتر

دوربین IP یا همان دوربین مداربسته تحت شبکه بیشتر مواقع امکانات کنترلی پیشرفته ای را برای تثبیت سرعت شاتر دوربین مداربسته ارائه می کنند. با این حال، توصیه می کنیم، به جز در کاربردهای خاص، این کار را انجام ندهید. رایج ترین کاربرد نظارت تصویری برای سرعت شاتر ثابت ضبط پلاک خودرو است. تصاویر زیر دوربینی را در کاربرد تشخیص پلاک نشان میدهد که از سرعت شاتر پیش فرض ۳۰/۱ و ۵۰۰/۱ ثانیه استفاده کرده است. با استفاده از این پیش فرض ها، حتی در سرعت های آهسته (کمتر از ۱۰ مایل در ساعت)، دوربین قادر نیست تصویر پلاک را ضبط کند. در حالی که در سرعت ۵۰/۱ ثانیه، پلاک به طور واضح خوانا است.

ترفندهای تولید کننده در رابطه با سرعت های شاتر دوربین مداربسته

در سال ۲۰۱۷، بیشتر تولید کنندگان به دوربین های خود این امکان را دادند که به صورت خودکار سرعت شاتر را به صورت پیش فرض روی سرعت آهسته و مقدار ۳۰/۱ ثانیه تنظیم کنند. با وجود این، کاربران باید آگاه باشند که برخی از تولید کنندگان هنوز پیش فرض را روی شاتر آهسته تر می گذارند که ممکن است در نور کم، تاری قابل توجهی را به وجود آورد. علاوه بر این، تولید کنندگان ممکن است از تکنیک های دیگری استفاده کنند که در کاربرد عملی ارزش آن ها به اندازه ی سرعت شاتر است.

تکنیک هایی نظیر sense-up، تقویت کننده و یا ادغام فریم از جمله ی این روش ها هستند. کاربران باید از این اصطلاحات آگاهی داشته باشند، و زمانی که شک داشتند، این ویژگی ها را غیرفعال کنند تا چگونگی تغییرات عملکرد را ارزیابی کنند.

سایر مشکلات تاری

کاربران باید از سایر ویژگی های موجود در دوربین های IP، که ممکن است باعث تاری شوند، آگاه باشند. سطوح بالای کاهش نویز دیجیتال (DNR)، که در دوربین های مخصوص نور خیلی کم به کار می روند، ممکن است منجر به تاری شود. همچنین، استفاده از دوربین های دارای بازی دینامیکی بالا واقعی نیز ممکن است تاری تصویر به همراه داشته باشد. چرا که در این دوربین ها نوردهی های متعدد برای ایجاد تصویر با بازه دینامیک بالا (WDR)، با حرکاتی جزیی در این میان، ترکیب می شوند. این مسائل ممکن است به ظاهر بسیار شبیه تاری ناشی از شاتر باشند. اما این اتفاقات از دلایل مختلفی نشأت می گیرند. به همین دلیل، تکنسین ها باید تنظیمات متعددی را انجام دهند تا برای دستیابی به بهترین نتیجه تاری را از بین ببرند.

برای دریافت لیست قیمت همکار دوربین مداربسته با ما در تماس باشید.[/vc_column_text][/vc_column][vc_column width=”1/6″][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][cws_sc_vc_blog post_tax=”post_tag” post__terms=”” post_post_tag_terms=”%d8%aa%d9%86%d8%b8%db%8c%d9%85%d8%a7%d8%aa-%d8%af%d9%88%d8%b1%d8%a8%db%8c%d9%86-%d9%85%d8%af%d8%a7%d8%b1%d8%a8%d8%b3%d8%aa%d9%87″ layout=”small” links_enable=”1″][/vc_column][/vc_row]

میدان دید دوربین مدار بسته : بررسی ۵ شاخص تاثیر گذار در FoV

میدان دید دوربین مدار بسته یاFoV  (Field of View) به شکل فریبنده ای پیچیده است. در پایه ای ترین حالت، می توان گفت میدان دید همان چیزی است که دوربین می بیند و بنا بر این از نظر بصری بدیهی است. با این حال، هنگام آنالیز تصاویر، مقایسه ی دوبین ها یا در اشاره به کیفیت آن ها، ظرافت های میدان دید می توانند تأثیر زیادی داشته باشند. در این جا ما به بررسی ۵ شاخص تاثیر گذار در FoV خواهیم پرداخت.

مبحث های اثر گذار در بحث میدان دید دوربین های نظارتی

مبحث های اثر گذار در میدان دید دوربین مدار بسته شامل سر فصل های زیر است که در ادامه به صورت جداگانه بررسی می شوند.

1. مشخص کردن میدان دید.
2. محاسبه ی میدان دید.
3. اندازه گیری و مقایسه ی میدان دید درست.
4. میدان دید و فاصله از دوربین.
5. میدان دید و طول لنز.

مشخص کردن میدان دید : HFoV و AV

میدان دید افقی (HFoV) و زاویه ی دید (AoV) دو عبارت بسیار رایج برای مشخص کردن و برقراری ارتباط با میدان دید دوربین مدار بسته هستند. هر دوی این عبارت ها بر اساس درجه (نظیر °۶۰، °۱۲۰، °۱۸۰ و غیره) مشخص می شوند. هر دوی آن ها به محدوده ی پوشش افقی اشاره می کنند. در کاربردهای نظارت تصویری، می توان HFoV و AoV را به جای یکدیگر به کار برد. به جز این دو عبارت، دو اصطلاح دیگر نیز وجود دارد که خیلی کمتر مورد استفاده قرار می گیرند. این دو اصطلاح میدان دید عمودی  (VFoV) و میدان دید قطری (DFoV) هستند. این دو اصطلاح ممکن است در فهرست ویژگی های لنز ذکر شوند. اما نباید با ویژگی های HFoV یا AoV اشتباه گرفته شوند. چرا که این عبارات مشخصه هایی متفاوت را اندازه گیری می کنند.

پیشنهاد می شود که برای مشاهده ی شکل ظاهری میدان دیدهای متفاوت با طول لنزهای مختلف از ماشین حساب دوربین استفاده کنید. در تصویر زیر زاویه دیدهای °۶۰، °۱۲۰، °۱۸۰ جهت مقایسه آورده شده است.

محاسبه ی میدان دید

اولین گام، محاسبه ی میدان دید دوربین مدار بسته بر حسب درجه (۲) است. عامل برجسته و اساسی در این جا طول لنز (فاصله ی کانونی لنز) است. هرچه لنز بلندتر باشد، محدوده ای که دوربین می بیند، یا همان میدان دید دوربین مدار بسته ، محدودتر و باریک تر می شود. با توجه به میدان دیدی که مورد نیاز است، می توانیم طول مناسب لنز را انتخاب کنیم. می توانید اطلاعات بیشتر در مورد طول لنزها را با مطالعه ی مطالبی که این مفهوم را توضیح می دهد، دریابید. زمانی که مفهوم طول لنز را درک کردید، می توانید با استفاده از ماشین حساب میدان دید را محاسبه کنید. با این همه، محاسبه و درک میدان دید به تنهایی کافی نیست. زیرا باید بدانید که آن را چگونه به سایر دوربین ها و اشیاء موجود در میدان دید ربط دهید.

میدان دید و محیط تحت پوشش

به طور معمول، میدان دید دوربین مدار بسته تنها با استفاده از یک مؤلفه ى افقی بیان می شود. برای مثال، گفته می شود که HfoV شصت درجه است. با وجود این، تغییرات در HFoV به میزان دو برابر بر کل منطقه ی تحت پوشش تأثیر می گذارد. برای مثال، اگر HFov را نصف کنید، محیط تحت پوشش به اندازه ی چهار برابر کاهش می یابد. به همین ترتیب، دو برابر کردن HFoV باعث می شود محیط تحت پوشش به اندازه ی ۴۰۰٪ افزایش پیدا کند. در تصویر زیر می توانید HFoV ۱۲۰ درجه تا ۶۰ درجه را مقایسه کنید. توجه داشته باشید که تغییرات محیط تحت پوشش به اندازه ی چهار برابر است:

اندازه گیری و مقایسه ی میدان دید

رایج ترین مشکل در مبحث میدان دید دوربین مدار بسته مقایسه ی دوربین هایی با میدان دیدهای متفاوت است. حتی اگر دوربین ها یکسان باشند و به یک شیء واحد نگاه کنند، دوربینی که میدان دید عریض تری دارد همیشه نسبت به دوربین دیگر بدتر به نظر می رسد. به همین ترتیب، اگر می خواهید دوربین ضعیف تر به شکل غیر منصفانه بهتر از دوربین دیگر به نظر برسد، میدان دید آن را محدودتر و باریک تر کنید. در تصویر زیر، دو میدان دید که با هم عوض شده اند، مقایسه شده اند.

البته نیازی نیست فروشنده مهارت خاصی در فریب دادن مشتری داشته باشد. زیرا بیشتر مواقع مردم به سادگی دو دوربین مختلف را در دو زمان متفاوت آزمایش می کنند و متوجه تفاوت میدان دید دوربین ها نخواهند شد. میدان دید عریض تر می تواند نتیجه ی طول لنز کوتاه تر یا دورتر بودن سوژه نسبت به دوربین باشد. هر دوی این موارد را در این جا ارزیابی می کنیم.

میدان دید و فاصله تا هدف (سوژه)

هرچه سوژه از دوربین دورتر باشد، صحنه عریض تر به نظر می رسد. وقتی که سوژه از دوربین دورتر می شود، گرچه زاویه دید ثابت است، اما عرض تصویر بر حسب متر و فوت افزایش پیدا می کند. به طور کلی این امر یک قانون ریاضی است. می توانید این قانون را به شکل فیزیکی در تصویر زیر مشاهده کنید.

در این جا یک تصویر از زاویه ی هوایی برای شما در نظر گرفته ایم که همان صحنه را نشان می دهد.

به همین دلیل، سه درس مهم را باید به یاد داشته باشید:

• هیچ عرض میدان دید تک بعدی وجود ندارد. هر چند که مردم در شما باید بدانید هدفتان در کجای میدان دید قرار دارد. این که به سادگی بگویید “عرض میدان دید برابر با X است” گمراه کننده است.
• برای تعریف عرض میدان دید، باید فاصله ی سوژه را از دوربین را بدانید. برای تعریف مناسب عرض میدان دید باید بگویید که “عرض میدان دید در فاصله ی Y از دوربین برابر با X است.”
• مطمئن شوید که دورترین نقطه نسبت به دوربین را (که قرار است بر آن نظارت شود) شناخته اید. بر اساس تعریف، این مقدار عریض ترین میدان دید خواهد بود و احتمال زیادی وجود دارد که در این فاصله در به تصویر کشیدن جزئیات مشکلاتی وجود داشته باشد. برای مشخص کردن این که آیا میدان دید بیش از اندازه عریض است یا نه، از راهنمای پراکنش پیکسل در فوت (PPF) استفاده کنید.

میدان دید و طول لنز

نه تنها کوتاه تر بودن طول لنز باعث افزایش میدان دید دوربین مدار بسته می شود، بلکه به گسترش میدان دید با افزایش فاصله ی سوژه از دوربین نیز سرعت می بخشد. در این جا میدان دید لنز دوربین مداربسته فیش آی یا پانوراما را با لنز سوپر تله فوتو مقایسه می کنیم تا این قاعده را در عمل نشان دهیم:

برای دوربینی با لنز چشم ماهی ۳۶۰ درجه ای، هر یک فوت دورتر شدن سوژه از دوربین باعث افزایش میدان دید به میزان حدودا ۶ فوت می شود. چرا که میدان دید محیط دایره است. به این ترتیب، تنها با فاصله گرفتن ۱۰ فوتی سوژه، میدان دید دارای عرضی بیش از ۶۰ فوت خواهد بود.

از سوی دیگر، برای لنز سوپر تله فوتو، هر یک فوت فاصله گرفتن سوژه از دوربین باعث افزایش میدان دید به میزان حدود نصف یا یک چهارم فوت خواهد شد. به همین دلیل، با این لنز سوپر تله فوتو اگر یک سوژه حدود ۱۰ فوت عقب تر از یک سوژه ی دیگر باشد، هر دو در میدان دید دوربین مدار بسته بسیار مشابهی حضور خواهند داشت و جزئیاتی مشابه هم از آنها در تصویر ثبت می شود. این اتفاق دقیقا مخالف دوربین دارای لنز ۳۶۰ درجه ی چشم ماهی است.

برآیند بحث میدان دید و طول لنز

از بحث فوق موارد زیر را می توان دریافت:

• هنگام استفاده از لنزهای سوپر واید یا چشم ماهی بسیار دقت کنید. زیرا میدان دید به سرعت گسترش پیدا می کند و جزئیاتی محدود ازمنطقه ی تحت پوشش ارائه می دهند.
• از سویی دیگر، اگر چه گسترش عرض میدان دید در لنزهای سوپر تله فوتوآهسته است، اما کم شدن عمق میدان ریسکی جدی است. این نوع لنز ممکن است تعداد پیکسل های لازم در فوت یا همان پراکنش پیکسل در فوت (PPF) را ارائه کند، اما هنوز تصویر سوژه خارج از فوکوس خواهد بود.

باید توجه داشت که میدان دید در بیشتر دوربین هایی که لنزهای معمولی یا رایج در محدوده ی ۳ میلی متری تا ۸ میلیمتری دارند، به طور تقریبی به ازای هر یک فوت افزایش فاصله ی سوژه از دوربین به اندازه ی یک فوت عریض تر می شود. با این حال، در نهایت، تفاوت در گسترش میدان دید دوربین مدار بسته ممکن است به نحو قابل ملاحظه ای تغییر کند (یعنی بین لنزهای چشم ماهی و سوپر تله فوتو).

میدان دید و اندازه ی تصویرگر

اندازه ی سنسور دوربین های مداربسته نیز بر روی میدان دید دوربین مدار بسته تأثیرگذار است. با این حال، در عمل، برای نظارت تصویری، این موضوع به عنوان یک عامل اساسی در نظر گرفته نمی شود. زیرا تفاوت در اندازه های سنسور دوربین های مداربسته به نسبت کم است. به خاطر داشته باشید که، با برابر بودن سایر عوامل، هرچه سنسور دوربین های مداربسته بزرگتر باشد، میدان دید دوربین مدار بسته نیز عریض تر و گسترده تر خواهد بود.

[/vc_column_text][/vc_column][vc_column width=”1/6″][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][cws_sc_vc_blog title=”مطالب مرتبط” post_tax=”post_tag” post__terms=”” post_post_tag_terms=”%d8%aa%d9%86%d8%b8%db%8c%d9%85%d8%a7%d8%aa-%d8%af%d9%88%d8%b1%d8%a8%db%8c%d9%86-%d9%85%d8%af%d8%a7%d8%b1%d8%a8%d8%b3%d8%aa%d9%87″ layout=”small” links_enable=”1″][/vc_column][/vc_row]

بازه دینامیک بالا : کیفیت بالا در شرایط سخت نوری

بازه دینامیک بالا یا  WDR (Wide Dynamic Range) در دوربین مدار بسته برای ضبط تصاویری با کیفیت بالا در شرایط سخت نوری، بسیار مهم و حیاتی است. با این حال، بدون وجود استانداردهای واقعی، هر تولید کننده ای می تواند مدعی داشتن WDR باشد. چه بسا بسیاری از آن ها این کار را می کنند، حتی اگر عملکرد واقعی ضعیف باشد، که این ادعاها باعث ایجاد سر در گمی، حتی برای کاربران با تجربه، شده است. در این نوشته مسائل مربوط به بازه دینامیک بالا یا  WDR را به تفکیک بررسی می کنیم و موضوعات زیر را توضیح می دهیم.

سرفصل های مرتبط با مباحث بازه دینامیک بالا یا WDR

• وضعیت بازه دینامیک بالا یا WDR در سال های اخیر.
• WDR چیست؟
• تفسیر مشخصات WDR.
• چگونه WDR را اندازه گیری کنید؟
• چالش های دوربین WDR .
• پیاده سازی های WDR واقعی.
• نگرانی ها درباره ی WDR جعلی.
• ابهام درباره ی واژه شناسی تولید کنندگان.

وضعیت WDR در سال های اخیر

وضعیت بازه دینامیک بالا در سال های اخیر به این ترتیب بوده که روندهای سال های آغازین استفاده از این فن  همچنان ادامه یافته است. این روند را می توان طی مراحل زیر توصیف نمود.

WDR یا بازه دینامیک بالا واقعی ارزان شده است

روزگاری بازه دینامیک بالا یا همان  WDR واقعی یک ویژگی برتر به شمار می آمد. اما اکنون حتی مدل های ارزان هم عملکرد قابل مقایسه با مدل های رده بالا دارند و با مقایسه بین دوربین مداربسته ارزان نظیر مدل های ۴ مگاپیکسلی هایک ویژن (Hikvision) و داهوا (Dahua) یا سری جدید M30 اکسیس (همگی با قیمت کمتر از ۲۰۰ دلار) با مدل های معمولی WDR که در گذشته که بیش از ۵۰۰ دلار قیمت داشتند، می بینیم که قیمت ها به صورت قابل توجهی کاهش یافته است.

WDR آنالوگ HD

علاوه بر این، هم اکنون می توان بازه دینامیک بالا یا WDR را بر روی بسیاری از مدل های آنالوگ HD نیز پیدا کرد. این در حالی است که پیش از این کسانی که به عملکرد بهتر WDR نیاز داشتند، باید به سراغ استفاده از دوربین تحت شبکه می رفتند. این امر هزینه ی استفاده از WDR را باز هم پایین می آورد. زیرا برخی از این مدل ها را می توان با قیمت هایی کمتر از ۱۰۰ دلار نیز خریداری کرد.

هر چند که WDR را به سختی می توان یک ویژگی عمومی نامید و عملکرد آن هنوز هم به میزان گسترده ای متغیر است، اما انتظار داریم با تداوم بهبود سنسور دوربین های مداربسته و SoC ها، این تحول به سمت کاهش هزینه ی WDR همچنان ادامه پیدا کند.

WDR چیست؟

WDR مخفف عبارت Wide Dynamic Range (بازه دینامیک بالا) است و اساسا به معنای توانایی تولید تصویر با کیفیت بالا در طیف وسیعی از سطوح روشنایی است. برای مثال، در تصویری که می بینید، مرکز صحنه به خاطر تابش نور خورشید در پشت شخص وارد شونده بسیار روشن است. این در حالی است که دو طرف راهرو تاریک شده اند و دیوار پشتی (روبروی دوربین) تاریک تر است. زیرا در این حالت هیچ نور مستقیمی را دریافت نمی کند. در این جا چگونگی اندازه گیری این سطوح نور را به دقت مورد بررسی خواهیم داد.

ویژگی WDR می تواند تفاوت های زیادی را در صحنه هایی که سطوح نور کاملا متفاوتی دارند، رقم بزند. در این جا مثالی از یک فرد در حال حرکت درون یک راهرو داریم. دوربین مداربسته بدون WDR تنها جزئیات کلی را نشان می دهد. اما با آن نمی توان چهره را تشخیص داد. این در حالی است که دوربین با WDR واقعی به وضوح چهره ی سوژه، حالت مو، و … را به ما نشان می دهد.

چالش های دوربین با بازه دینامیک بالا

دوربین های مداربسته معمولی، به دلیل وابستگی به نوردهی منفرد، به طور معمول در صحنه هایی که طیف وسیعی از سطوح روشنایی وجود دارد، مشکل پیدا می کنند. دوربین ها برای خلق تصویر به نور نیاز دارند. با این حال، نور بیش از حد باعث شسته شدن تصویر می شود. همان گونه که اگر نور خیلی کم باشد تصویر بسیار تاریک می شود. اگر صحنه ای با روشنایی یکنواخت داشته باشید، هیچ مشکلی وجود ندارد. در این حالت، دوربین مداربسته به سادگی اندازه باز شدن و سرعت شاتر خود را برای دریافت نور مناسب تنظیم می کند. به همین دلیل است که تولید کنندگان معمولا دوربین های خود را در صحنه هایی با نور پردازی یکنواخت برای تبلیغ آن قرار می دهند.

با وجود این، اگر صحنه ای دارای یک طیف گسترده از سطوح روشنایی باشد، دوربین مداربسته یک چالش جدی پیش رو خواهد داشت. اگر برای ثبت بهینه مناطق روشن تر مقدار نور دریافتی را محدود کند، مناطق کم نورتر بیش از اندازه تاریک خواهند بود. از سوی دیگر، اگر برای ثبت بهینه بخش های تاریک تر رویکرد معکوس را انتخاب کند، بخش روشن شسته می شود. تصویر زیر این موازنه ی دشوار را نشان می دهد. بنابراین، برای غلبه بر این مشکل باید کاری انجام داد.

اندازه گیری WDR

دانستن اینکه وسعت سطوح روشنایی موجود در یک صحنه چقدر است اهمیت زیادی دارد. واحد مورد قبول برای اندازه گیری این پارامتر در نظارت ویدئویی دسی‌بل است (برای مثال، ۵۸ دسی‌بل ، ۱۱۳ دسی‌بل ، و غیره). سطوح بالاتر دسی‌بل به معنی عملکرد قوی تر بازه دینامیک بالا یا WDR  است. متأسفانه این اندازه گیری ها استاندارد سازی نشده اند و تعیین آن در اختیار خود تولید کنندگان است. بنابراین، نباید چندان به آن ها اعتماد کرد. تأسف بار تر این که تولید کنندگان ممکن است درجات متفاوت بازه دینامیک بالا یا WDR  را ارائه دهند که این امر باعث بغرنج تر شدن وضعیت می شود.

در حالی که خود اندازه گیری های دسی‌بل به نسبت مرموز و مبهم هستند یعنی به صورت فیزیکی معنی آن ها قابل درک نیست. اما این اندازه گیری ها مبتنی بر یک سناریوی آزمایش خاص هستند. برای این کار، از یک نمودار سیاه و سفید با سایه های متعدد، از سفید تا سیاه، استفاده می شود. هر چه سطوحی که یک دوربین می تواند نمایش دهد یا ضبط کند، بیشتر باشد، رتبه ی دسی‌بل آن بالاتر می رود و عملکرد بازه دینامیک بالا یا WDR  آن باید بهتر باشد. در این جا یک تصویر نمونه از ابزار اندازه گیری WDR متعلق به Pixim را مشاهده می کنید. متأسفانه این آزمایش به صحنه های عالم واقع قابل تعمیم نیست و تضمینی وجود ندارد که این روش را تولید کنندگان برای اندازه گیری WDR مورد استفاده قرار دهند.

تفسیر مشخصات WDR

هرگز نباید به مشخصات دسی بل تعیین شده توسط تولید کننده اعتماد کنید. زیرا این مشخصات توسط خود تولید کننده تخصیص داده می شوند و اعتبار آن ها مستقلا سنجیده نمی شود. با این حال، باز هم الگوهایی وجود دارد که باید در نظر بگیرید. این الگو به شرح زیر هستند.

WDR ۷۰ دسی‌بل یا کمتر

رتبه بندی بازه دینامیک بالا یا WDR  ۷۰ دسی‌بل یا کمتر تقریبا همیشه به این معنی است که دوربین از WDR  واقعی پشتیبانی نمی کند. زیرا تولید کنندگان می دانند رتبه بندی دوربین در این سطح پایین تضمین خواهد کرد که دوربین از نظر مقیاس WDR در سطح پایینی قرار دارد. دوربین های مداربسته معمولی، یعنی دوربین های بدون WDR، در بیشتر مواقع در محدوده ی ۵۵ تا ۷۰ دسی بل رتبه بندی می شوند.

WDR بیش از ۱۰۰ دسی‌بل

امتیاز بازه دینامیک بالا یا WDR  بیش از ۱۰۰ دسی‌بل معمولا -ولی نه همیشه به این معنی است که دوربین از WDR واقعی با نوردهی چندگانه پشتیبانی می کند. باز هم باید گفت که اگر چه تولید کنندگان برای تعیین رتبه ی WDR آزاد هستند، هیچ تضمینی برای صحت رتبه بندی وجود ندارد.

رعایت جانب احتیط از سوی تولید کنندگان

در همین ارتباط، برخی از تولید کنندگان در رتبه بندی بازه دینامیک بالا یا WDR  خود جانب احتیاط را رعایت می کنند. برای مثال، سونی (SONY) بسیاری از دوربین های WDR واقعی خود را تنها با ۹۰ دسی بل ذکر می کند. در حالی که این امر به این معنی نیست که این دوربین ها از محصولات تولید کننده ی دیگری که به دوربین های خود ۱۲۰ دسی بل با ۱۳۰ دسی بل اختصاص داده است، ضعیف تر باشد. برای تأیید چنین امتیاز هایی به آزمایش های واقعی نیاز است.

WDR دسی بل پایین تر

در همین چند سال گذشته، شاهد تولید کنندگانی بوده ایم که با تخصیص رتبه بندی های ۱۳۰ یا حتی ۱۴۰ دسی بل رقابت در این دوربین مداربسته عرصه را شتاب بخشیده اند. با وجود این، در آزمایش ها مشخص شده است که دوربین هایی با مشخصات دسی بل پایین تر (حتی ۹۰ دسی بل) ممکن است در شرایط واقعی حتی کارایی بیشتری نسبت به این مدل ها داشته باشند.

یک رویکرد جایگزین

در آزمایش های انجام شده، روش جایگزینی را برای اندازه گیری میزان بازه دینامیک بالا یا WDR  صحنه در شرایط واقعی ابداع شده است. در این رویکرد جایگزین با استفاده از دستگاه لوکس متر روشن ترین و تاریک ترین نقاط هر صحنه ثبت می شود. نسبت این دو، شاخصی قوی از میزان چالش برانگیز بودن صحنه است. در راهرویی که به سمت فضای بیرون باز می شود، با ورودی کوچک به یک فضای سرپوشیده، بازه دینامیکی معمولا بالا است، که این امر در تصویر نشان داده شده است.

با یک ورودی باز که ۱۳۰۰ لوکس نور دارد و کناره های داخلی در که در حدود ۲۰۰ لوکس نور دارند، نسبت بازه دینامیک بالا یا WDR  در حدود ۶٫۵ برابر است. هرچه نسبت WDR به ۱ نزدیکتر شود، کمتر احتمال می رود که قابلیت  WDR مورد نیاز باشد. علاوه بر این، هر چه این نسبت مقدار کمتری داشته باشد، به قابلیت WDR کم قدرت تری نیاز خواهد بود. و حتی با وجود روش ما نیز باید سطوح روشنایی را اندازه گیری کنید، که این کار می تواند توسط یک نورسنج ۱۰۰ تا ۱۵۰ دلاری انجام شود. به هر صورت، مطمئن شوید که این کار را زمانی انجام می دهید که نور خورشید در شدیدترین حالت باشد. زیرا نسبت WDR در طول روز و با حرکت خورشید تغییر می کند.

رزولوشن و WDR

به طور کلی، با برابر بودن سایر عوامل، رزولوشن بالاتر باعث بهبود عملکرد بازه دینامیک بالا یاWDR  می شود. البته این بهترین با پیچیده ترین رویکرد نیست. با این حال، افزایش تعداد پیکسل ها کمک می کند تا جزئیات دقیق تری حتی در مناطق تاریک تر یا روشن تر  ثبت شود. یک نمونه آزمایشی های در زیر نشانگر این شواهد است. حتی اگر از WDR واقعی استفاده کنید، باز هم ضعیف ترین عملکرد مربوط به دوربین SD است. کیفیت دوربین ۵ مگاپیکسلی بدون WDR به سادگی از SD فراتر می رود، زیرا این دوربین جزئیات بیشتری را ثبت و ضبط می کند. در نهایت هم دوربین اچ دی با WDR بهترین عملکرد را دارد.

توجه داشته باشید که بازه دینامیک بالا یاWDR  با نور دهی چندگانه عموما برای صحنه های دارای بازی دینامیک بسیار بالا ترجیح داده می شود. زیرا افزایش رزولوشن را نمی توان به سادگی با WDR امروزی مقایسه کرد. با وجود این، با برابر بودن همه ی شرایط، دوربینم مداربسته بدون WDR با رزولوشن بالاتر عملکرد بهتری از مدل دارای رزولوشن پایین تر خواهد داشت.

پیاده سازی های بازه دینامیک بالا یاWDR واقعی در برابر جعلی

از آنجایی که چالش اصلی در صحنه های بازه دینامیک بالا یاWDR  اعمال تنظیمات مناسب نور دهی برای ضبط تصویر در مناطق تاریک و روشن است، رایج ترین راه حل استفاده از نور دهی چندگانه و سپس ترکیب آن ها برای خلق تصویری با کیفیت بهتر است. نور دهی کوتاه مدت مناطق روشن تر و نوردهی طولانی تر مناطق تاریک تصویر را ضبط می کند. به توصویر زیر توجه کنید.

در این آزمایش، این نور دهی چندگانه نقطه ی قوت اصلی دوربین های بازه دینامیک بالا یاWDR  با عملکرد بالا است. در حالی که با استفاده از دوربین های WDR با نور دهی چندگانه را توصیه می شود. اما باید بدانید که این کافی نیست. تعداد نور دهی های مورد استفاده و سایر تکنیک های پردازش تصویر پیاده سازی شده نیز می توانند تفاوت ایجاد کنند. با وجود این، معمولا هیچ کدام از این موارد توسط تولید کنندگان فاش و اعلام نمی شود.

نوردهی چندگانه به عملکرد در نور کم آسیب می زند

ایراد رایج پیاده سازی WDR  با نور دهی چندگانه عملکرد ضعیف تر در شرایط کم نور است. استفاده از نور دهی چندگانه معمولا امکان تنظیم سرعت شاتر را فراهم می آورد. با این حال، زمانی که محیط تاریک است، سرعت آهسته تر شاتر باعث ورود نور بیشتر می شود و یک تصویر روشن تر تولید می کند. هر چند میزان روشنایی تصویر بیش از اندازه خواهد بود و باعث تاری حرکت نامطلوبی خواهد شد.

هنگام استفاده از دوربین های بازه دینامیک بالا یاWDR  ، اطمینان بیابید که WDR در طول شب غیر فعال است تا از حداکثر عملکرد در نور کم بهره مند شوید. برخی دوربین ها این عمل را به صورت خودکار انجام می دهند. از جمله این نمونه ها می توان به دوربین مداربسته ویوتک اشاره نمود که توسط نمایندگی ویوتک توزیع می شود. تنظیمات برخی دیگر به صورت دستی است و تعداد اندکی هم هیچ گزینه ای برای این کار ندارند. در صورتی که اولویت کار دوربین در شرایط کم نور باشد، این ویژگی به عنصری مهم تبدیل می شود.

روش های WDR جعلی

دو تکنیک شبیه بازه دینامیک بالا یاWDR  دیگر وجود دارد که اغلب از سوی تولید کنندگان به عنوان روش های جایگزین WDR با نور دهی چندگانه ادعا شده اند. با این حال، آزمایش ها نشان داده اند که این تکنیک ها حتی با دوربین های دارای WDR واقعی و عملکرد ضعیف هم قابل مقایسه نیستند.

جبران نور پس زمینه

BLC (Backlight Compensation) یا جبران نور پس زمینه به سادگی نور دهی (تکی) دوربین مداربسته را تنظیم می کند. این کار تنها زمانی مفید است که بخواهید فقط مناطق روشن یا تاریک صحنه را ضبط کنید، نه هر دوی آن ها. با این روش با استفاده از BLC، نور یک قسمت از صحنه را در ازای بدتر شدن نور بخش دیگر بهتر می کنید.

WDR دیجیتال

بازه دینامیک بالا یاWDR  دیجیتال، که با عناوین  EWDR، DWDR  یا WDR الکترونیکی نیز شناخته می شود، به طور کلی تنظیم کنتراست تصویر بر روی چند قسمت از صحنه است. هر چند که ممکن است WDR دیجیتال در برخی صحنه ها بهتر از انجام ندادن هیچ کاری باشد. اما باز هم باید گفت که این روش ها هنوز قابل مقایسه با WDR واقعی نیستند. توجه داشته باشید که بسیاری از تولید کنندگان، WDR دیجیتال را در کنار WDR واقعی ارائه می دهند و کاربران ممکن است به راحتی این دو را با هم اشتباه بگیرند. برای مثال،  Dynamic Capture  اکسیس در مقابل Dynamic Contrast. مراقب کاربرد این واژگان باشید. همچنین، فریب اطلاعات غلط در مورد WDR را نخورید.

تولید مشابه WDR و بدون WDR

هنگامی که تولید کنندگان WDR واقعی را ارائه می دهند، معمولا آن مدل در مقایسه با مدل های بدون بازه دینامیک بالا یاWDR  عملکرد بهتر قابل ملاحظه ای در شرایط نوری سخت ارائه می دهد. از سوی دیگر، در بیشتر مواقع این مدل ها هزینه های چند صد دلاری بیشتری نسبت به مدل های بدون WDR دارند. در این جا اکسیس با WDR و بدون WDR مقایسه شده است.

با P1314 و در این جا هم یک مقایسه در مورد برند سونی است.

تصاویر اکسیس و سونی را با یکدیگر مقایسه نکنید. زیرا این تصاویر از آزمایش های مختلف و در زمان های متفاوت گرفته شده اند و هر دوی این شرکت ها مدل های جدیدتری را به بازار عرضه کرده اند. این تصاویر فقط به عنوان نمونه هایی از تفاوت های مدل های ارائه شده آورده شده است.

مشخصات دروغین WDR دوربین مداربسته

به دلیل اینکه تولید کنندگان ممکن است در مورد پشتیبانی از بازه دینامیک بالا یاWDR  اطلاعاتی مبهم ارائه دهند، در این بخش لیستی از تولید کنندگان ارائه شده است که نشان می دهد کدام تولید کنندگان از WDR واقعی WDR با نور دهی چندگانه استفاده می کنند و کدام ها از WDR جعلی و WDR دیجیتال یا الکترونیکی یا هر دوی آنها پشتیبانی می کنند. همچنین، نکات مربوط به ویژگی های بازاریابی، قراردادهای نام گذاری و … را ارائه می کنیم. تمامی این ۱۵ تولید کننده دارای دوربین هایی هستند که از WDR پشتیبانی می کنند. این در حالی است که حدود نیمی از آن ها دوربین هایی نیز دارند که از WDR دیجیتال پشتیبانی می کند.

[/vc_column_text][/vc_column][vc_column width=”1/6″][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_column_text]در صورت نیاز برای تعمیر دوربین مدار بسته با ما در ارتباط باشید.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][cws_sc_vc_blog title=”مطالب مرتبط” post_tax=”post_tag” post_post_tag_terms=”%d8%aa%d9%86%d8%b8%db%8c%d9%85%d8%a7%d8%aa-%d8%af%d9%88%d8%b1%d8%a8%db%8c%d9%86-%d9%85%d8%af%d8%a7%d8%b1%d8%a8%d8%b3%d8%aa%d9%87″ layout=”small” links_enable=”1″][/vc_column][/vc_row]