سنسور دوربین های مداربسته

سنسور دوربین های مداربسته

توسط مقالات
[vc_row][vc_column width=”1/6″][/vc_column][vc_column width=”2/3″][vc_column_text]

سنسور دوربین های مداربسته

سنسور دوربین های مداربسته از جمله دیگر بخش های دوربین مدار بسته است که به هنگام انتخاب تجهیزات می بایست به مشخصات آن توجه نمود. در این نوشته ما مسائل و محرک های اساسی در ارتباط با سنسور دوربین نظارت تصویری را توضیح می دهیم.

سر فصل های عمده در باب سنسور دوربین های مداربسته

سنسور دوربین های مداربسته

سنسور دوربین های مداربسته در برابر تصویرگرهای دوربین های مداربسته

دست اندرکاران این صنعت این قطعات را به تناوب سنسور دوربین های مداربسته یا تصویرگر دوربین های مداربسته می نامند. هنگام اشاره به دوربین های مداربسته، این دو به معنای یک چیز هستند. گر چه، از لحاظ فنی، تصویرگر (Imager) نوع خاصی از سنسور است. به همین دلیل، هنگام سخن گفتن درباره ی دوربین های نظارتی ، بیشتر از عبارت تصویرگر استفاده می کنیم.

CCD در برابر CMOS

دو نوع اصلی سنسور دوربین های مداربسته در طول زمان CCD و CMOS بوده اند. امروزه تقریبا همه ی دوربین های نظارت تصویری از بهترین دوربین مدار بسته تا بدترین، از CMOS استفاده می کنند. این روند در تضاد با یک دهه ی قبل است. زمانی که CCD ها در سنسور ها غالب بودند و CMOS به عنوان جایگزینی با هزینه ی پایین تر و کیفیت پایین تر در نظر گرفته می شد.

به دلیل اینکه CCD روزگاری بهتر بوده است، هنوز هم درباره ی CMOS پیشداوری می شود. با این حال، این تصور اشتباه مربوط به گذشته و در عمل غیر ممکن است. اگر شما فقط سنسورCCD  را انتخاب کنید، تقریبا تمام دوربین های مدرن نظارت تصویری، از جمله برندها و مدل های سطح بالا را از دست می دهید.

 

تولید کنندگان سنسور

تنها تعداد کمی تولید کننده های مهم سنسور دوربین های مداربسته وجود دارد. مهم ترین آن ها اومنی ویژن (OmniVision) ، آپتینا (Aptina) و سونی (SONY) هستند. تولید کنندگان سنسور، نظیر تولید کنندگان دوربین، انواع مختلفی از مدل ها با اندازه های مختلف، حداکثر رزولوشن، فریم ریت و قابلیت های WDR را ارائه می دهند.

 

اعلام نام تولید کننده ی سنسور از سوی تولید کنندگان

تولید کنندگان و نماینده دوربین مداربسته معمولا نام تولید کننده ی سنسور دوربین های مداربسته و مدل هایی که استفاده می کنند را مخفی می کنند. بنابر این، مقایسه ی دو دوربین بر اساس سنسور آن ها آسان نیست. بعضی از تولید کنندگان نام تولید کننده ی سنسور را ذکر می کنند، اما به مدل خاصی اشاره نمی کنند. برای مثال، حتی اگر بدانید که این سنسور تولید شرکت اومنی ویژن (OmniVision) است، باز هم اومنی ویژن ده ها مدل سنسور را با اختلاف قیمت و عملکرد متفاوت می سازد. علاوه بر این، حتی اگر می دانستید که ۲ دوربین از سنسور دقیقا مشابه استفاده می کنند (که در عمل کم اتفاق می افتد)، تفاوت در تنظیمات، کد گذاری و فشرده سازی می تواند منجر به تفاوت های فاحش در کیفیت شود.

 

اعلام نام تولید کننده ی سنسور از سوی تولید کنندگان سنسور دوربین های مداربسته

سنسور و رزولوشن

سنسور دوربین های مداربسته از نظر حداکثر رزولوشن مورد پشتیبانی متفاوت هستند. این امر رزولوشن کلی دوربین را محدود می کند. برخی از سنسور ها دارای حداکثر رزولوشن  VGA،۱٫۳ مگاپیکسل، ۳ مگاپیکسل ، ۵ مگا پیکسل، و … هستند. اخیرا سنسورهای ۴K و ۱۰ مگاپیکسل عرضه شده اند که به تقویت دوربین های ۴K کمک می کنند.

 

اندازه ی سنسور

سنسور دوربین های مداربسته می توانند از بسیار بزرگ ( برای مثال، DSLR ها) تا بسیار کوچک (برای مثال، تلفن های همراه) متغیر باشند. سنسور دوربین های مداربسته معمولا در ابعاد متوسط و کوچک اما معمولا بزرگتر از سنسور تلفن همراه تولید می شوند. تصویر زیر ابعاد سنسور های مختلف را نشان می دهد. دو سنسور بزرگ تر در سمت چپ و مرکز برای نظارت غیر معمول هستند. تصویر سمت راست (۱٫۸/۱ اینچ) در واقع هنوز هم برای دوربین های نظارتی معمولی نسبتا بزرگ است.

اندازه ی سنسور دوربین های مداربسته

در نظارت تصویری، ۹۵ درصد از دوربین ها سنسور هایی دارند که اندازه ی آن ها بین ۲/۱ اینچ و ۴/۱ اینچ است. رایج ترین اندازه ی سنسور در نظارت تقریبا ۳/۱ اینچ است و سنسور های ۲٫۷/۱ اینچی و ۲٫۸/۱ اینچی نیز رایج هستند. پیش از این، مدل های با رزولوشن پایین تر (P720، ۱٫۳ مگا پیکسل و پایین تر) بیشتر مواقع از سنسور های کوچکتر ۴/۱ اینچی استفاده می کردند. اما حتی این مدل ها نیز معمولا امروزه از سنسورهای ۳/۱ اینچی استفاده می کنند. در طی چند سال گذشته، میانگین اندازه ی سنسور به نسبت افزایش یافته است. با افزایش رزولوشن ها به ۳ مگا پیکسل، ۴ مگا پیکسل، ۵ مگا پیکسل و ۴K اندازه ی تصویرگر بزرگ تر از ۳/۱ اینچ نیز بیش از پیش در حال رواج یافتن است.

 

رواج سنسور های ۲/۱ اینچی P1080

مهم ترین تغییری که در سال های اخیر در اندازه ی سنسور دوربین های مداربسته مورد استفاده رخ داده است، افزایش استفاده از سنسور های۲/۱ اینچی P1080 است. امروزه بسیاری از تولید کنندگان رده بالا با استفاده از یک سنسور در حدود ۲/۱ اینچی (یا ۱٫۸/۱ اینچ، ۱ / ۱٫۹ اینچ، و …) محصولات خود را تولید می کنند که هدف از ساخت آن ها عملکرد بالا در شرایط فوق العاده کم نور است.

رواج سنسور های ۲/۱ اینچی P1080 سنسور دوربین های مداربسته

سنسور های بزرگتر از ۲/۱ اینچ

سنسور دوربین های مداربسته بزرگتر از ۲/۱ اینچ هنوز هم در صنعت نظارت تصویری بسیار نادر هستند و فقط چند گزینه ی محدود در این مورد وجود دارد. سری Pro دوربین های اویجیلون به دلیل استفاده از سنسور های بزرگ شناخته شده هستند. همچنین، برخی دوربین های دیگر نیز با چنین سنسور هایی در دسترس هستند یا تولید آنها اعلام شده است، از جمله مدل VB770 سونی که ۳۵ میلیمتری است. و مدل APS-C اکسیس/کانن، که در سال ۲۰۱۷ به بازار عرضه شده اند.

 

اعلام اندازه ی سنسور

اندازه ی سنسور دوربین های مداربسته (بر خلاف نام و مدل تولید کننده ی سنسور) تقریبا همیشه توسط تولید کنندگان دوربین در برگه ی مشخصات فنی ذکر می شود. در این جا مثالی از میزان جزئیاتی که معمولا ارائه می شود، ذکر شده است.

اعلام اندازه ی تصویرگر

اندازه ی سنسور دوربین های مداربسته (بر خلاف نام و مدل تولید کننده ی سنسور) تقریبا همیشه توسط تولید کنندگان دوربین در برگه ی مشخصات فنی ذکر می شود در این جا مثالی از میزان جزئیاتی که معمولا ارائه می شود، ذکر شده است.

اعلام اندازه ی تصویرگر

اندازه ی پیکسل

سنسور ها از نظر اندازه ی پیکسل ها متفاوت هستند. اندازه ی پیکسل ها با واحد میکرون اندازه گیری می شود. اندازه ی پیکسل در بهترین حالت توسط اندازه ی سنسور دوربین های مداربسته و تعداد پیکسل ها (یا رزولوشن) تعیین می شود. هر چه سنسور بزرگتر باشد، با برابر بودن سایر شرایط، پیکسل ها نیز بزرگتر خواهند بود. با وجود این، اگر پیکسل های بیشتری اضافه کنید (برای مثال تغییر از SD بهHD ) و اندازه ی سنسور تغییر نکند، اندازه ی پیکسل کاهش می یابد. در این جا گزیده ای از تولیدات یکی از تولید کنندگان سنسور به همراه اندازه ی تصویر و اندازه ی پیکسل در کنار هم آمده است.

اندازه ی پیکسل سنسور دوربین های مداربسته

 

افراد زیادی پیکسل های بزرگ تر را ترجیح می دهند. زیرا با برابر بودن سایر شرایط، پیکسل بزرگتر می تواند نور بیشتری را جذب کند و به همین دلیل در شرایط کم نور تصاویری روشن تر و بهتر ارائه می دهد. با وجود این، بسیاری از عوامل دیگر نیز بر عملکرد دوربین در نور کم تأثیر گذار هستند و بنا بر این نمی توان به سادگی نتیجه گرفت که یک دوربین بر اساس اندازه ی پیکسل از دوربین دیگر بهتر است. در ضمن، تقریبا هیچ گاه اندازه ی پیکسل توسط تولید کنندگان دوربین اعلام نمی شود. بنابر این بهترین کار این است که با در نظر گرفتن رزولوشن و اندازه ی سنسور دوربین های مداربسته هر مدل، آن را تخمین بزنیم.

 

اندازه ی پیکسل ۴K

دوربین های ۴K به صورت فزاینده رواج می یابند. اگر چه این دوربین ها در حدود ۴ برابر نسبت به دوربین های P1080 پیکسل بیشتری دارند و سنسور های ۴K به طور معمول بزرگ تر از ۴K های P1080 هستند، به طور کلی اندازه ی پیکسل دوربین های ۴K کمتر است. این امر می تواند باعث اخلال در عملکرد در شرایط کم نور شود. همچنین، همان گونه که توضیح خواهیم داد، محدودیت در پردازش تصویر نیز باعث اختلال در تصاویر گرفته شده با دوربین های ۴K می شود.

اندازه ی پیکسل ۴K سنسور دوربین های مداربسته

اندازه ی سنسور و عرض میدان دید

اندازه ی سنسور دوربین های مداربسته تأثیر نسبتا کمی بر عرض میدان دید دارد. اصلی ترین عنصر تعیین کننده ی میدان دید، فاصله ی کانونی لنز (برای مثال: ۳ میلی متر، ۱۰ میلی متر، ۳۰ میلی متر، و غیره) است. با وجود این، هرچه سنسور بزرگتر باشد، با برابر بودن سایر شرایط، میدان دید هم گسترده تر خواهد بود. از سوی دیگر، اندازه ی سنسور ها در صنعت نظارت ویدئویی چندان متنوع نیست. بنا بر این، حتی با تفاوت قابل ملاحظه ی اندازه ی سنسور ها، میدان دید فقط کمی تغییر می کند.

اندازه ی سنسور و عرض میدان دید

 

به طور کلی اندازه سنسور دوربین های مداربسته دغدغه ی جدی نیست، اما باز هم بهتر است از آن آگاه باشید.

سنسور و کدک ها

هیچ ارتباطی میان سنسور دوربین های مداربسته با فشرده سازی ویدئویی برای مثالH.264   ، MJPEG و … وجود ندارد. سنسور ها قطعا با آنچه ضبط می کنند بر روی کیفیت تصویر تأثیر گذار هستند. اما سنسور تصویر ویدئویی را بدون فشرده سازی به رمزگذار  (Encoder  ) یا SoC می فرستد تا فشرده سازی را انجام دهد.

سنسور و عملکرد در شرایط کم نور

علاوه بر تصور اشتباه درباره ی CCD و  CMOS، قوی ترین و اشتباه ترین باور در مورد سنسور دوربین های مداربسته این است که سنسور های بزرگ تر همیشه عملکردی بهتر در نور کم دارند. اگر چه بزرگتر بودن سنسور در این شرایط کمک کننده است، اما موارد کلیدی دیگری وجود دارند که معمولا مهم تر هستند. از جمله پردازش تصویر در نور کم توسط رمزگذار (Encoder) یا پردازنده ی دوربین.

با وجود این، دوربین های جدید P1080  با سنسور ۲/۱ اینچی، که مختص عملکرد در نور کم طراحی شده اند، به طور معمول از بهترین دوربین های P1080  با سنسور ۳/۱ اینچی عملکرد بهتری دارند. زیرا این مدل ها معمولا پردازشگری مشابه (یا حتی بهتر) نسبت به پردازشگر مورد استفاده در مدل های ۳/۱ اینچی دارند و سنسور های ۲/۱ اینچی با حساسیت بهتر خود باعث عملکرد بهتر این دوربین ها می شوند.در این زمینه آزمایش هایی را با بررسی نمونه هایی از دوربین های Q1635 2/1 اینچی اکسیس (Axis) ،  Starlight2/1 اینچ داهوا (Dahua) ،Darkfighter  هایک ویژن (Hikvision) و  Wisenet III2/1 اینچی سامسونگ (samsung) انجام شده است.

سنسور دوربین های مداربسته و عملکرد در شرایط کم نور

علاوه بر این، تعدادی دوربین با سنسور ۲/۱ اینچی بدون امکانات پردازش تصویر وجود دارد، که عملکرد بسیار ضعیفی در نور کم دارند. همچنین، تعدادی دوربین ۴K دارای تصویرگرهای ۲/۱ اینچی یا بزرگ تر وجود دارند، اما باز هم در نور کم عملکرد ضعیفی دارند. زیرا اندازه ی پیکسل آن ها به نسبت کوچک است و این دوربین ها فاقد قدرت پردازش لازم برای بهبود چنین رزولوشن های زیادی هستند.[/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]

پراکنش پیکسل در فوت (PPF) / پراکنش پیکسل در متر (PPM)

پراکنش پیکسل در فوت (PPF) / پراکنش پیکسل در متر (PPM)

توسط مقالات
[vc_row][vc_column width=”1/6″][/vc_column][vc_column width=”2/3″][vc_column_text]

پراکنش پیکسل در فوت (PPF) / پراکنش پیکسل در متر (PPM)

پراکنش پیکسل در فوت (PPF) یا تعداد پیکسل ها در هر متر اساسی ترین و ارزشمندترین معیارها برای مشخص کردن کیفیت تصویر در دوربین مداربسته محسوب می شود. با این وجود معیارهایی این گونه در این حوزه معیارهایی ناقص به شمار می آیند. این معیار با یک عدد (نظیر ۱۰۰ PPF،۱۰ PPF ،۱۰ PPF و غیره) اطلاعاتی مهم درباره ی کیفیت تصویر دوربین مداربسته ارائه می دهد.

 

پراکنش پیکسل در فوت به عنوان یک معیار شناخته شده

پراکنش پیکسل در فوت (PPF) یا همان  Pixels Per Foot ، به چندین دلیل، به معیاری جا افتاده و مهم تبدیل شده است. این دلایل به شرح زیر است:

  • پشتیبانی گسترده از سوی تولید کنندگان دوربین: بیشتر تولید کنندگان دوربین و نمایندگی دوربین مداربسته از این معیار استفاده می کنند.
  • مشخصات مشترک A & E (معماران و مهندسان) : معمولا معماران و مهندسانی که طراحی پروژه های بزرگی را بر عهده دارند از PPF و PPM به عنوان مبنای طراحی ها و برنامه های نظارت تصویری استفاده می کنند.
  • نیاز به یک معیار: با رزولوشن های قابل انتخابی که امروزه وجود دارد.

از امگا پیکسل تا ۱۲ مگاپیکسل و فراتر از آن)، معیارهای قدیمی که از درصد پوشش صفحه ی نمایش استفاده می کردند دیگر بی معنی اند. PPF این خلأ را پر کرده است.

 

هدف از  PPF

پراکنش پیکسل در فوت (PPF) یک معیار تکی (نظیر ۱۰، ۵۰، ۹۰ و غیره) است. این معیار باید سطح خاصی از کیفیت را مشخص کند. برای مثال، دوربین مداربسته پارکینگ باید کیفیت ۵۰ پیکسل در فوت را ارائه دهد. با استفاده از این معیار باید بتوانیم یک رزولوشن مناسب و درست را برای صحنه انتخاب کنیم، به جای این که با حدس و گمان بخواهیم کاری انجام دهیم یا فقط رزولوشن بالاتر را انتخاب کنیم، تصویر نهایی، بر اساس این معیار، از سطح کیفی قابل پیش بینی برخوردار خواهد بود.

پراکنش پیکسل در فوت (PPF) یک معیار تکی

مشکلات PPF

متأسفانه، معیار پراکنش پیکسل در فوت (PPF) هم از مشکلات زیادی برخوردار است که باید آن ها را مورد توجه قرار داد این مشکلات را می توان تحت عناوین زیر توصیف نمود:

  • فرض را بر روشنایی متعادل می گذارد و از تأثیر نور شدید خورشید چشم پوشی می کند.
  • نور روز را در نظر می گیرد و تأثیر ساعات شب یا شرایط کم نوری را نادیده می گیرد.
  • به تفاوت لنزها و فشرده سازی ها بی اعتنا است.
  • به این مسئله که نیازها به کیفیت تصویر ذهنی و قابل بحث هستند بی اعتنا است.
  • در تعیین معیارهای مرتبط و حیاتی برای تکمیل پراکنش پیکسل در فوت (PPF) شکست خورده است. با این همه، باز هم PPF برای تخمین و برنامه ریزی با ارزش است. فقط نباید آن را سهل انگارانه و کورکورانه به کار ببریم.

در اینجا این موارد را توضیح میدهیم:

  • چگونگی محاسبه ی PPF.
  • چگونگی شناخت محدودیت های PPF و انجام تنظیمات.
  • بهترین نحوه ی استفاده از PPF برای بهره وری بهتر.

 

توصیه های کلیدی در مورد پراکنش پیکسل در فوت (PPF)

در رابطه با پراکنش پیکسل در فوت (PPF) مواردی موجود دارد که توجه به آن ها از جمله اصول کلیدی محسوب می شود. این موارد کلیدی در ادامه مورد بررسی قرار خواهد گرفت:

  • PPF بیش از آنکه علم باشد هنر است. اگر گمان می کنید یک عدد به تنهایی می تواند موضوع پیچیدهای نظیر کیفیت تصویر را مشخص کند، خودتان را فریب داده اید.
  • محدودیت های اصلی PPF ها را بشناسید. با این شناخت می توانید از اشتباهات جلوگیری کنید.
  • از PPF به عنوان یک مبنا برای دستیابی به برداشتی از عملکرد بالقوه استفاده کنید و سپس به حل مشکلات خاص بپردازید.
  • در صنعت نظارت تصویری، تقریبا هیچ وقت نمی توانید سطوح کیفیت را در ۲۴ ساعت شبانه روز، هفت روز هفته و ۳۶۵ روز سال تضمین کنید.
  • محدودیت ها را به کارفرما و کاربران گزارش و سطح انتظارات مناسب را مشخص کنید.
  • محاسبات PPF را برای بهبود برآوردهای خود انجام دهید. اما از ذکر آنها در بخش مشخصات محصول خودداری کنید. به جای این کار، رزولوشن و خصوصیات کلیدی دوربین مداربسته (نظیر WDR، عملکرد در شرایط کم نور و غیره) را مشخص کنید.

توصیه های کلیدی در مورد پراکنش پیکسل در فوت (PPF)

به کارگیری پراکنش پیکسل در فوت (PPF)  در مقابل پراکنش پیکسل در متر (PPM)

توجه داشته باشید که ما در اینجا از معیار PPF استفاده می کنیم. اما در برخی مواقع نیز از متریک معادل PPF، یعنی PPM (پراکنش پیکسل در متر)، استفاده می شود. به هر حال، استفاده از PPF، حتی در مناطقی که استانداردها بر اساس سیستم متریک است، رایج تر است. در جدول ارائه شده برخی مقادیر استاندارد PPF نشان داده شده است که می توانید از آن به عنوان مرجعی برای تبدیل PPF به PPM استفاده کنید.

به کارگیری پراکنش پیکسل در فوت (PPF)  در مقابل پراکنش پیکسل در متر (PPM)

 

چگونگی محاسبه ی تراکم پیکسل

محاسبه ی تراکم پیکسل به دو ورودی و عامل بستگی دارد:

  1. تعداد پیکسل های افقی در استریم ویدئویی با دوربین.
  2. عرض میدان دید دوربین در نقطه ی مورد نظر.

 

تعداد پیکسل افقی

دقت کنید که تعداد پیکسل افقی را به درستی تعیین کنید و آن را با تعداد پیکسل عمودی با رزولوشن کلی اشتباه نگیرید. برای مثال، یک دوربین P720  دارای رزولوشن کلی ۱ مگاپیکسل (از نظر فنی ۰٫۹۲۶ مگاپیکسل) است. اما تعداد پیکسل افقی آن ۱۲۸۰ و تعداد پیکسل عمودی آن ۷۲۰ پیکسل است که نمایش معمول تر آن به صورت ۷۲۰ × ۱۲۸۰ است. در این جا، اولین عدد از این جفت (که ۱۲۸۰ است) برای اندازه گیری و محاسبه PPF شمارش می شود. در جدول زیر تعداد پیکسل افقی برای رزولوشن های رایج ارائه شده است.

تعداد پیکسل افقی

 

انتخاب عرض میدان دید

در بخش دوم محاسبات به محاسبه ی عرض میدان دیدی که قرار است پوشش داده شود، می پردازیم. در تصویر زیر یک سناریوی ساده را برای تعیین میدان دید نشان داده شده است. به شکل خیلی ساده، فاصله عرضی یک نقطه تا نقطه مورد نظر (نظیر ورودی پارکینگ) را اندازه گیری می کنیم.

انتخاب عرض میدان دید

 

تعیین عرض میدان دید برای مناطق بزرگتر و مناطق باز نظیر پارکینگ ها و محوطه ها ممکن است پیچیده تر باشد. گرچه هر دوی این میادین دید ممکن است «صحیح» باشند، اما این امر به چند عامل وابسته است. این عوامل در زیر ارزیابی می شوند.

  • آیا دوربین های دیگری نیز این منطقه را پوشش می دهند؟

اگر دوربین مداربسته دیگری در سمت راست این دوربین (که به خودروهای واقع در سمت راست پایین تصویر نزدیک تر است) قرار داده شده باشد، ممکن است استفاده از میدان دید کم عرض تر ۱۰۰ فوتی برای محاسبات بهتر باشد. اگر دوربین دیگری برای پوشش وجود نداشته باشد، می توان از میدان دید ۲۰۰ فوتی استفاده کرد.

  • چه محدودیت های رزولوشنی در این جا وجود دارد؟

اگر انتخاب دوربین به دلیل رزولوشن محدود شده باشد، باید این مسئله را هنگام انتخاب میدان دید افقی در نظر داشته باشیم. اگر به انواع دوربین مداربسته با قابلیت عملکرد در شرایط فوق العاده کم نور نیاز باشد -که معمولا به رزولوشن P1080 محدود می شوند – این مسئله خود را بیشتر نمایان می سازد. اما اگر بتوان از دوربین های ۴K  یا ۱۲ مگا پیکسلی استفاده کرد، استفاده از میدان های دید گسترده تر نیز امکان پذیر می شود. توصیه می کنیم اگر از عرض میدان دید اطمینان کافی ندارید، از میدان های دید عریض تر استفاده کنید تا به این ترتیب PPF  تخمین زده شده، پایین نباشد.

انتخاب عرض میدان دید

فرمول محاسبه پراکنش پیکسل در فوت (PPF)

پس از آن که پیکسل های افقی دوربین را تعیین کرده و عرض میدان دید خود را نیز اندازه گیری کردید، به دست آوردن پراکنش پیکسل در فوت (PPF)  به سادگی یک عمل تقسیم است. این فرمول به شرح زیر عمل می کند.

فرمول محاسبه پراکنش پیکسل در فوت (PPF)

 

در این جا به تعدای مثال ذکر می کنیم در رابطه با ای موضوع پرداخته می شود.

مثال۱٫ شما از یک دوربین P720 برای پوشش تصویری یک ورودی با عرض ۱۰ فوت استفاده می کنید. در این جا پراکنش پیکسل در فوت (PPF) برابر با ۱۲۸ است. زیرا تعداد پیکسل افقی ۱۲۸۰ و عرض میدان دید نیز برابر با ۱۰ است و PPF  برابر با ۱۲۸۰ تقسیم بر ۱۰ خواهد بود.

مثال۲٫ شما یک دوربین ۵ مگاپیکسل برای پوشش تصویری محوطه ی یک پارکینگ با عرض ۱۰۰ فوت دارید. پراکنش پیکسل در فوت (PPF) در این مثال تقریبا برابر با ۲۶ است. زیرا تعداد پیکسل های افقی ۲۵۹۲ و عرض میدان دید نیز برابر با ۱۰۰ است. در نتیجه، PPF برابر با ۲۵۹۲ تقسیم بر ۱۰۰ می شود.

مثال۳٫ یک دوربین P1080 می خواهد بر یک ورودی خودرو با عرض ۴۰ فوت نظارت داشته باشد. پراکنش پیکسل در فوت (PPF) در این جا برابر با ۴۸ است. زیرا تعداد پیکسل های افقی ۱۹۲۰ و عرض میدان دید نیز برابر با ۴۰ است و در نتیجه، پراکنش پیکسل در فوت (PPF)  برابر با ۱۹۲۰ تقسیم بر ۴۰ می شود.

 

با افزایش عرض میدان دید و فاصله از دوربین، پراکنش پیکسل در فوت (PPF) کاهش می یابد

باید بدانید که دوربین ها ی مداربسته «تنها» یک PPF ندارند. PPF به این که سوژه ی مورد نظر تا چه حد از دوربین فاصله دارد، وابسته است. برای مثال، با استفاده از ماشین حساب دوربین IPVM ، می توانیم نشانگر ماوس را بر روی میدان دید دوربین حرکت دهیم تا PPF را برای نقطه ی مورد نظر نشان دهد. با این عمل مشاهده می کنیم که وقتی به هدف مورد نظر نزدیک می شویم، PPF  کاهش می یابد و به مقدار ۱۷ می رسد. اما با نزدیک شدن به دوربین پراکنش پیکسل در فوت (PPF) به سرعت به ۱۰۰، ۲۰۰ یا ۳۰۰ افزایش پیدا می کند. نکته ی مهم دیگر این است که با گسترش میدان دید نیز سطح PPF کاهش می یابد. باعریض تر کردن محدوده ی میدان دید، می توانیم کاهش PPF را مشاهده کنیم.

 

تأثیر میدان دید چشم ماهی

هنگام استفاده از دوربین مداربسته فیش آی باید مراقب عرض میدان دید باشید. دلیل این هشدار این است که پراکنش پیکسل در فوت (PPF) به شدت و بسیار سریع تر از دوربین های استاندارد کاهش می یابد. برای مثال، تصور کنید که دو دوربین ۵ مگاپیکسلی داریم که یکی از آنها پانورامایی چشم ماهی (با میدان دید افقی ۳۶۰ درجه) است و دیگری نیز دوربینی است که از ۶۰ درجه میدان دید افقی بهره می برد. اکنون می خواهیم یک سوژه را در فاصله ی ۲۰ فوتی از هر دوربین ببینیم. با پانورامای ۵ مگاپیکسلی برای سوژه ای که در فاصله ی ۲۰ فوتی از دوربین قرار دارد، PPF حدود ۲۱ است. با لنز ۶۰ درجه ی معمولی ۵ مگاپیکسلی برای سوژه ای که در فاصله ی ۲۰ فوتی از دوربین قرار دارد، PPF  برابر با ۱۳۰ است. این یک تفاوت عملی بزرگ است.

هر چند که پانوراما «همه» جهات را می بیند، اما افراد در فاصله ی ۲۰ فوتی همانند نقطه هایی به نظر می رسند. در سوی مقابل، لنز «معمولی» تصاویری با کیفیت بسیار نزدیک به عکس گذرنامه ای را در منطقه ی بسیار محدودتر تحت پوشش خود ارائه می دهد.

تأثیر میدان دید چشم ماهی پراکنش پیکسل در فوت (PPF)

شناخت محدودیت های پراکنش پیکسل در فوت (PPF)

حتی پس از محاسبه ی پراکنش پیکسل در فوت (PPF) ، مسائل متعددی وجود دارد که در عمل بر روی کیفیت تصاویر ارائه شده تأثیر می گذارند. در اینجا این مسائل را بررسی می کنیم.

  • تأثیر نور پردازی نامساعد و صحنه های WDR.
  • دید در شرایط کم نور یا دید در شب.
  • تأثیر تنظیم کیفیت تصویر و فشرده سازی.
  • تفاوت کیفیت لنز.
  • نیازمندی های کیفیت تصویر ذهنی.
  • معیارهای مکمل پراکنش پیکسل در فوت (PPF).

 

شناخت محدودیت های پراکنش پیکسل در فوت (PPF)

  • محدودیت های WDR

فرض پراکنش پیکسل در فوت (PPF) این است که تمامی پیکسل ها مشابه هستند. اما توان تفکیک پذیری به شکل قابل توجهی متفاوت است. توانایی اداره ی نور پس زمینه ی روشن یا نور خورشید نمونه ای کلیدی است.

 

در تصویر زیر، هر دو دوربین رزولوشن مشابهی دارند، همان میدان دید را پوشش می دهند و در یک زمان نیز گرفته شده اند. با وجود این، به نظر می رسد تصویر سمت راست دارای سطح PPF دو برابری نسبت به تصویر دیگر است. گرچه PPF هر دو مشابه است، اما دوربین سمت راست دارای WDR قوی تر و مؤثرتری بوده است. این مسئله حتی در صحنه هایی با تغییرات جزئی سطوح نور نیز وجود دارد.

محدودیت های WDR

در تصویر زیر، منطقه ی A دارای پراکنش پیکسل در فوت (PPF) پایین تری نسبت به منطقه ی B است. با وجود این، منطقه ی A به وضوح جزئیات بیشتری را به تصویر می کشد. زیرا منطقه ی B در ناحیه ای است که سایه دارد و دوربین به شکلی ویژه باید برای ثبت آن تلاش کند.

محدودیت های WDR

 

  • محدودیت های نور کم

حتی در شرایط کم نوری متوسط و در حد ۴۰  لوکس کنترل خودکار بهره وری دوربین افزایش می یابد و نویز دیجیتالی باعث کاهش کیفیت تصویر خواهد شد. این امر را می توانید در تصاویر متوالی مثال مشاهده کنید. در این جا سوژه را در یک نقطه و طی چند ساعت از روز تا شب مشاهده می کنید. سطح نور تقریبا از ۷۰۰۰  لوکس در سمت چپ شروع و در کمتر از ۱ لوکس در سمت راست پایان می یابد.

 

محدودیت های نور کم

حتی بهترین دوربین مدار بسته نیز در صحنه ای که استانداردهای معمول آن را تاریک نمی دانند، جزئیات کمتری را ضبط می کنند و نویز بیشتری را نسبت به زمان روز نشان می دهند. با وجود این، دستورالعمل های پراکنش پیکسل در فوت (PPF) تولید کننده نیز تقریبا هرگز این محدودیت بحرانی را به وضوح شرح نمی دهد.

در ماشین حساب دوربین IPVM، نمونه هایی که در صحنه های روز و شب واقعی و در صحنه های دنیای واقعی به تصویر کشیده شده اند (شامل پراکنش پیکسل در فوت (PPF) در لحظه ی واقعی)، قرار گرفته است تا کاربران بتوانند پارامترهای دوربین های خود را تنظیم کنند.

محدودیت های نور کم

  • تفاوت ها در فشرده سازی

شاید پیچیده ترین عنصر در ارتباط با پراکنش پیکسل در فوت (PPF) تنظیمات فشرده سازی باشد. حتی اگر از رزولوشن و کدک یکسانی استفاده شده باشد، میزان فشرده سازی می تواند به شدت متفاوت باشد. در این تصویر می توانید این تفاوت را مشاهده کنید.

تفاوت ها در فشرده سازی

 

گرچه به نظر می رسد پراکنش پیکسل در فوت (PPF) تصویر B بسیار پایین تر از تصویر A باشد، اما چنین چیزی نیست. هر دو تصویر با یک دوربین گرفته شده اند و تنها تفاوت این دو، فشرده سازی بر روی تصویر B است. آنچه بر ابهام ها می افزاید این است که تولید کنندگان از تنظیمات فشرده سازی پیش فرض بسیار متفاوتی نسبت به یکدیگر استفاده می کنند و همچنین اصطلاحات مختلفی را برای سطوح مختلف کیفیت به کار می برند. کاربران باید سطوح فشرده سازی را به دقت بررسی و در صورت لزوم فشرده سازی را اندازه گیری کنند تا از بروز این مشکلات احتمالی جلوگیری کنند.

 

  • تفاوت های لنزها

بسیاری معتقدند که انتخاب لنز صرف نظر از پیکسل های ارائه شده، می تواند تفاوت زیادی را در کیفیت تصویر به وجود آورد. با وجود این، در آزمایش هایی انجام شده، کارشناسان دریافته اند که با وجود تفاوت های کیفی ظریفی که در برخی از لنزها قابل مشاهده است، کیفیت لنز به ندرت به یک نگرانی عمده تبدیل می شود. عوامل دیگری نظیر ضریب اف (F-stop)، سنسور دوربین های مداربسته و قابلیت های پردازشی به احتمال بسیار بیشتری بر کیفیت تصویر تأثیر می گذارند.

 

  • کیفیت تصویر ذهنی

عنصری که شاید بیش از همه در محاسبات پراکنش پیکسل در فوت (PPF) نادیده گرفته می شود این است که سطح کیفی مطلوب تا چه اندازه ذهنی است. درست همان گونه که می گوییم «زیبایی در چشم بیننده است»، ممکن است از نظر شخصی منطقی یک سطح کیفی مشخص برای شناسایی سوژه کافی باشد. در حالی که شخصی دیگر بر این عقیده باشد که به پیکسل های بیشتری در این مورد نیاز است.

 

مثالی برای درک بهتر کیفیت تصویر ذهنی

یک مشتری می خواهد یک سوژه ی انسانی را شناسایی کند. کدام یک از سه سطح پراکنش پیکسل در فوت (PPF) این تصویر مطلوب است؟

مثالی برای درک بهتر کیفیت تصویر ذهنی

 

 

هیچ یک از این تصاویر جزئیات چهره را نشان نمی دهد و همه ی آن ها تنها یک طرح اولیه را نشان می دهند. با وجود این، برخی از کاربران تصاویر ۱۸ یا ۲۵ پراکنش پیکسل در فوت (PPF) را ترجیح می دهند. زیرا آن تصاویر بیش از یک لکه ی متحرک را نشان می دهند. وضعیت مشابه همین مورد معمولا هنگامی رخ می دهد که بخواهیم تصمیم بگیریم که چه تعداد پیکسل برای شناسایی یک فرد خاص مورد نیاز است. برای این منظور تصاویر زیر را با هم مقایسه کنید.

 

مثالی برای درک بهتر کیفیت تصویر ذهنی

برخی اشخاص می گویند پراکنش پیکسل در فوت (PPF) حدود ۴۰ در تصویر سمت چپ بیش از حد تار است و می خواهند تصویری واضح تر داشته باشند. از نظر افراد دیگر این تصویر به اندازه ی کافی خوب است. به ویژه اگر فرد مورد نظر آشنا باشد. نظیر یک کارمند یا مشتری آشنا، صرف نظر از این که از نظر متخصص چه چیزی کافی است، خریدار یا تصمیم گیرنده باید تأیید نهایی را مبنی بر سطح کیفیت کافی انجام دهد.

  • معیارهای مرتبط و حیاتی

در زمان خرید دوربین مداربسته ، پراکنش پیکسل در فوت (PPF) به تنهایی نمی تواند اطلاعات کافی را برای یک انتخاب درست و مناسب ارائه دهد. همین امر نیز به سر در گمی یا انتخاب از روی حدس و گمان منجر می شود. هنگام استفاده از PPF معیارهای مرتبط زیر نیز باید مورد استفاده قرار گیرند.

  • عرض میدان دید: بیشتر مشخصات دوربین ها در تعیین چگونگی میدان دید ناکام هستند و فقط PPF هدف را ارائه می کنند. این امر می تواند باعث ایجاد سردرگمی شود. زیرا برخی از میدان دیدهای محدودتر یا عریض تر نسبت به دیگران استفاده می کنند. به جای این کار، به طور مشخص ذکر کنید که عرض میدان دید چقدر است. برای مثال، ۵۰ PPF در ۴۰ فوت، و غیره .
  • فاصله تا سوژه: دانستن این که دوربین برای ارائه ی PPF داده شده به چه فاصله ای نیاز دارد، بر انتخاب لنز و نیز عرض میدان دید تأثیر می گذارد. به خاطر داشته باشید که هر چه سوژه دورتر از دوربین باشد، PPF پایین تر خواهد بود.
  • زاویه ی دید دوربین: در نهایت، صرف نظر از این که تعداد پیکسل ها چقدر باشد، اگر دوربین زاویه ی دید زیادی به صورت عمودی یا افقی داشته باشد، جزئیات کلیدی نظیر چهره ها یا کاراکترهای پلاک خودرو را از دست خواهید داد. در آزمایشی که برای ارتفاع دوربین و کیفیت تصویر انجام داده شده است، مشخص شد که زاویه ی ۱۵ درجه یا کمتر از آن، برای ثبت تصاویر ایده آل از چهره مناسب است.

راهنمای اندازه گیری میدان دید

به دلیل اینکه پس از معرفی دوربین های مگاپیکسل رزولوشن افزایش قابل توجهی یافته است، انتخاب پراکنش پیکسل در فوت (PPF) مناسب برای محوطه های کوچکتر، بسیار آسان شده است. برای مثال، در محوطه هایی با عرض ۲۰ فوت یا کمتر، یک دوربین P1080 می تواند نزدیک به ۱۰۰ PPF را ارائه کند. این مقدار، بیش از تعداد پیکسل های کافی برای ثبت یک تصویر با کیفیت بالا در نور روز است. در سوی مقابل، اگر از یک دوربین SD استفاده می کنید، برای داشتن PPF مشابه، باید عرض میدان دید خود را به عرض ۶ فوت محدود کنید، که به معنی کاهش ۷۰ درصدی عرض میدان دید نسبت به حالت قبل است.

در سطوح پراکنش پیکسل در فوت (PPF) تا این حد بالا، تنها مسائل باقی مانده مربوط به تصمیم گیری در مورد عملکردهایی نظیر کارکرد در شرایط کم نور و عملکرد WDR است. به خاطر داشته باشید که همچنان کیفیت تصویر با نور شدید آفتاب یا در نور کم کاهش پیدا می کند، اما تعداد زیاد پیکسل ها باعث ایجاد حاشیه ی امن برای خطا  می شود.

 

میدان دیدهای بزرگ تر؛ وضعیت سخت تر

با این حال، برای میدان دیدهای عریض با بیش از ۲۰ تا ۴۰ فوت عرض، وضعیت بسیار پیچیده تر می شود. تغییر دوربین از یک دوربین P1080  به یک دوربین ۵ مگاپیکسلی، فقط تعداد پیکسل های افقی را اندکی (در حدود ۳۵ درصد افزایش می دهد. نکته ی دیگر به همان اندازه مهم این که عملکرد در شرایط کم نور و عملکرد WDR دوربین ۵ مگاپیکسلی نسبت به یک دوربین P1080 ضعیف تر است.

در مورد تعیین پراکنش پیکسل در فوت (PPF) برای محوطه های بزرگ باید بسیار مراقب باشید. زیرا می تواند مشکلاتی را ایجاد کند. برای مثال، فرض کنید در محوطه ای به عرض ۱۰۰ فوت، می خواهید ۴۰ PPF داشته باشید. برای انجام این کار، به ۴۰۰۰ پیکسل افقی نیاز دارید. از نظر فنی، یک دوربین ۱۴ مگا پیکسلی (با داشتن حدود ۴۵۰۰ پیکسل افقی) به مانند دو دوربین ۵ مگاپیکسلی مناسب است. البته بهترین راه حل ممکن هنوز هم استفاده از دو دوربین P1080  است. در این حالت، با این که PPF کلی اندکی کمتر است، اما در مجموع ممکن است این دوربین ها در ویژگی هایی مانند WDR  عملکرد در شرایط کم نور، فریم ریت ، امکان انتخاب محصول و … بهتر باشند.

 

راهنمای پراکنش پیکسل در فوت (PPF) ارائه شده توسط تولید کنندگان

با توجه به همه ی این موارد، باید آن ها را با راهنماهای پراکنش پیکسل در فوت (PPF) تولید کنندگان مقایسه کنید. به یاد داشته باشید که این معیارها شرایط روشنایی متوازن را در نظر می گیرند و توجهی به تأثیر نور شدید خورشید یا حتی تاریکی جزئی نظیر سایه را ندارند. در این رابطه راهنماهای رایج منتشر شده به شرح زیر هستند.

  • کیفیت بالا

تولید کنندگان پیشنهاد می کنند که از پراکنش پیکسل در فوت (PPF) بین ۴۰ و ۱۵۰ استفاده شود. حتی در شرایط ایده آل، بعید است PPF ۴۰ جزئیات دقیقی برای شناسایی به ویژه برای شماره ی پلاک ارائه دهد. در سوی مقابل، PPF ۱۵۰ هم احتمالا بیش از حد بالا است، مگر این که نور خیلی ضعیف باشد یا این که نیاز به دیدن جزئیات بسیار دقیق (نظیر شماره ی سریال روی اسکناس) باشد.

  • کیفیت متوسط

به راحتی می بینید که یک شیء (انسان، خودرو) در محل وجود دارد، اما همه جزئیات قابل شناسایی نیست. تولید کنندگان برای چنین حالتی معمولا PPF بین ۲۰ تا ۴۰ را توصیه می کنند. تا زمانی که نورپردازی ایده آل باشد، این توصیه به نسبت واقعی و درست است.

  • کیفیت پایین

تولید کنندگان برای این کار، پراکنش پیکسل در فوت (PPF) بین ۳ تا ۱۰ را پیشنهاد می کنند. باید مراقب باشید، زیرا در این سطح پایین، عمل شناسایی خیلی دشوار خواهد بود، مگر این که از قبل بدانید که آنها وجود دارند یا این که به دنبال آنها باشید. البته، این PPF  نیز برای شرایط روشنایی ایده آل است. در مجموع، اگر شما در کمتر از ۱۰ PPF داشته باشید، احتمالا بسیاری از اشیاء را از دست خواهید داد. با وجود این، برخی از عملکردهای تحلیلی تنها به چند PPF برای عملکرد خود نیاز دارند، بنابراین همچنان می توان از این سطح PPF استفاده کرد.

[/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=”cctv” layout=”small” links_enable=”1″ total_items_count=”5″][/vc_column][/vc_row]
فریم ریت (Frame Rate) و نقش آن در دوربین های مداربسته

فریم ریت (Frame Rate) و نقش آن در دوربین های مداربسته

توسط مقالات

فریم ریت (Frame Rate) به عبارتی یکی از مهمترین عناصر تعیین کننده کیفیت تصویر دوربین های مداربسته است. از این رو گفتنی است که برای دستیابی به کیفیت خوب، باید سرعت سوژه ها (که معمولا افراد هستند) مشخص باشد. بدین ترتیب در این مبحث به صورت جداگانه به هر یک از سوژه ها پرداخته خواهد شد.