پهنای باند و ذخیره سازی دوربین مداربسته

مقدار پهنای باند استفاده شده توسط یک دوربین مداربسته به طور مستقیم متناسب با کیفیت تصویر آن است. هرچه کیفیت بالاتر باشد، پهنای باند انتقال و همچنین نیاز به فضای ذخیره سازی بیشتر باشد.

در این مقاله به عوامل موثر بر کیفیت تصویر و استفاده از پهنای باند برای انتقال و حجم ذخیره سازی لازم برای دوربین مداربسته می‌پردازیم:

عواملی که باید در نظر داشت:
1. رزولوشن تصویر
2. نرخ فریم (فریم در ثانیه)
3. الگوریتم فشرده سازی
4. فعالیت صحنه (حرکت)
5. ضبط پیوسته یا ضبط بر اساس رویداد

۱- رزولوشن تصویر:

اساسا همان اندازه تصویر است که در واحد پیکسل اندازه گیری می‌شود. در دوربین مدار بسته رزولوشن‌های مختلف مانندCIF, 2 CIF, 4CIF, D1, VGA, SVGA و غیره وجود دارد.

این اصطلاحات برای کاربران نهایی که با رزولوشن‌های محبوب‌تر مانند HD، Full HD، Mega Pixel و ۴K آشنا هستند، زیاد رایج نیست.
برای مثال، امکان دارد تلویزیون کابلی با وضوح HD یا فیلم Blue-Ray با وضوح Full HD باشد. این موضوع همچنین در دوربین‌هایی که با رزولوشن مگاپیکسل و تلویزیون‌هایی با وضوح ۴K نیز شایع است.

بنابراین شما می توانید دوربین ها و سیستم‌های ضبط با کیفیت DVD (4CIF) یا کیفیت تلویزیون کابلی (HD) یا Blu-Ray (Full HD) را ارائه دهید. به این ترتیب مشتری بسیار ساده‌تر آنچه را که می‌گویید درک می‌کند.

۲- نرخ فریم :

تعداد فریم‌های ضبط در هر ثانیه تعیین می‌کند که آیا تصویر یک جنبه تداوم (fluidity) دارد، بیشتر شبیه”روبات” است.

اصل تصویر، عکس‌های بسیاری است که در یک دنباله سریع نمایش داده ‌می‌شوند، هرچه اندازه تصاویر نمایش داده شده در طول یک دوره زمانی ببیشتر باشد، دید بهتری از حرکت پیوسته را به دنبال خواهد داشد. تصاویری که در۳۰ فریم در ثانیه (FPS ) نمایش داده می‌شوند، دارای پیوستگی بیشتری نسبت به تصاویری با ۱۵ یا ۱۰ FPS هستند. با این حال نتیجه استفاده از نرخ فریم بالاتر در هر ثانیه پهنای باند و ذخیره سازی بیشتر است.

برای یک سیستم دوربین مدار بسته، مانند FPS 15، معمولا در تنظیمات ضبط استفاده می‌شود، اما بسته به نیاز پروژه می‌توانید از مقادیر بالاتر یا پایین استفاده کنید.

نرخ فریم بالاتر باعث کاهش حرکت ربات مانند تصویر می‌شود. نرخ فریم در ثانیه بر اساس پروژه متفاوت است، اما برای اکثر پروژه ها استفاده از FPS 15 را در نظر داشته باشید.

۳- الگوریتم فشرده (CODEC) :

الگوریتم فشرده یک الگوریتم ریاضی است که میزان پهنای باند و ذخیره سازی مورد نیاز برای انتقال و ذخیره تصویر را کاهش می‌دهد.

تصاویر زمانی که ضبط می‌شوند برای انتقال و ذخیره بسیار بزرگ هستند، بنابراین لازم است آنها را فشرده کرد؛ به همین منظور، از الگوریتم فشرده سازی با کارایی بیشتر یا کمتر استفاده می‌شود. چنین الگوریتم‌هایی در دوربین مدار بسته از MJPEG و MPEG-4 به H.264 و H.265 تکامل یافته است.

اگر چه فرمت‌های فشرده سازی دیگری مانند JPEG-2000 در میان سایر فرمت‌ها در دوربین مدار بسته نیز وجود دارد، اما معروف‌ترین فرمت مورد استفاده در حال حاضر H.264 است که با پیش بینی، تغییرات رنگ و حرکات کار می‌کند و بر اساس پیچیدگی و فعالیت صحنه، باعث صرفه‌جویی در پهنای باند و ذخیره سازی می‌شود.
همچنین H.265 جدید نیز وجود دارد که شکل تکامل یافته H.264 می‌باشد. علاوه بر این واقعیت که این الگوریتم جدید می‌تواند فشرده سازی تصویر را بهبود بخشد، از بیشتر قدرت CPU استفاده می‌کند.

۴- فعالیت صحنه (حرکت) :

شامل تغییر حرکات در مقابل دوربین است، که ساده یا پیچیده بودن دنباله‌ تصاویر را تعیین می‌کند. با توجه به این تغییرات، میزان حرکت از یک محیط به محیط دیگر بسیار متفاوت است، دوربین باید اطلاعات بیشتری را پردازش و ارسال کند، یعنی در شرایطی که تعداد کمی شخص یا خودرو در میدان دید دوربین مشاهده می‌شوند، اطلاعات زیادی برای پردازش در دوربین وجود نخواهد داشت، چرا که بدون تغییر صحنه، تصاویر ساده‌تر بوده و از لحاظ منابع هزینه کمتری صرف انتقال و ذخیره آن می‌شود.

در محیط‌هایی مانند منازل و دفاتر کوچک، تغییرات صحنه به طور کلی کم است، در مکان‌های تجاری مانند فروشگاه‌ها، مراکز خرید و فرودگاه‌ها فعالیت بسیار شدیدتر است، بنابراین تغییرات حرکت متوسط تا زیاد می‌باشد.
به عنوان یک قاعده کلی برای پروژه‌ها، همیشه فعالیت صحنه را با حاشیه ایمنی در نظر ‌بگیرید، مثلا در مکان‌های تجاری، فعالیت شدید خواهد بود. بنابراین محاسبات به عنوان یک فعالیت متوسط یا بالا در نظر گرفته می‌شود.

۵- ضبط پیوسته یا ضبط بر اساس رویداد  :

در این روش تصاویر با توجه به طول زمان ضبط می‌شوند. حتی زمانی که حرکتی وجود نداشته باشد، می‌توان فرآیند ضبط به صورت پیوسته نگه داشت، و یا ضبط تنها زمانی رخ دهد که آلارم حرکت (یا انواع دیگر آلارم) توسط دوربین فعال شود.

دوربین می‌تواند با انواع مختلفی از رویدادهایی که شامل تشخیص حرکت است کار کند، هنگامی که فردی یا جسمی در جلوی دوربین حرکت می‌کند، سنسورهای متصل به دوربین و یا حتی آنالیز هوشمند دوربین‌های مدرن تحت شبکه، رویدادهایی را ایجاد می‌کند.

با تنظیم دوربین برای ضبط بر اساس رویداد، ممکن است فقط در دوره زمانی خاصی هنگام فعال شدن آلارم، تصاویر بر روی دستگاه ضبط دیجیتال ضبط و ذخیره شود تا باعث کارایی بهتر دستگاه، استفاده از فضای ذخیره سازی کمتر و جستجوی آسان‌تر گردد.
بسته به نصب هر دوربین، استفاده از ضبط پیوسته یا ضبط بر اساس رویداد متفاوت است، اما در اغلب موارد برای اهداف پروژه، در زمان محاسبات به ضبط بر اساس رویداد نیز توجه داشته باشید.