تصویر دیجیتال در دوربین مدار بسته
تصویر دیجیتال در دوربین مدار بسته :
آشنایی با پارامتر های کیفیت تصویر در ویدئو تحت شبکه
کیفیت تصویر ، بدون تردید مهمترین مشخصه ی هر دوربین مدار بسته است . برخلاف دوربین های مدار بسته آنالوگ سنتی ، دوربین های تحت شبکه علاوه بر تولید تصویر ، قابلیت های دیگری مانند فشرده سازی و مدیریت دیجیتال تصاویر برای انتقال بهینه ی تصاویر روی شبکه را دارا هستند .
سنسورهای CCD و CMOS
سنسور تصویر در یک دوربین مداربسته وظیفه ی تبدیل نور به سیگنال الکتریکی را بر عهده دارد . سنسورها به دو گروه CCDI و CMOS تقسیم می شوند .
سنسور های CCD حاصل تکنولوژی هستند که انحصارا جهت صنعت اپتیک بوجود آمده و رشد کرده اند در حالی که CMOS تکنولوزی استاندارد برای تولید انواع تراشه ها است .
CCD ها برای مدت 20 سال مورد استفاده بوده اند و کیفیت برتری نسبت به سنسورهای CMOS بویژه از نظر حساسیت به نور دارند ، این ویژگی موجب ایجاد تصاویری واضح تر در نور کم می شود . در عین حال CCD ها به دلیل روش ساخت از قیمت بالاتری برخوردار هستند . درصورت وجود جسمی بسیار نورانی در تصویر این سنسورها دچار مشکل شده و نوارهایی نورانی بالا و پایین جسم نورانی بوجود می آید که به این پدیده SMEAR گفته می شود . پیشرفت های سالهای اخیر در تکنولوزی CMOS ، سنسورهای CMOS را از نظر کیفیت تصویر به CCD ها بسیار نزدیک کرده است ، اما همچنان بهترین گزینه برای بدست آوردن نهایت کیفیت یک سنسور CCD است . سنسورهای CMOS باعث کاهش قابل توجهی قیمت دوربین مداربسته و همچنین سایز آنها می شوند . تصویر این سنسورها در نور کم بسیار تیره یا پر نویز خواهد بود .
اسکن پروگرسیو در مقابل اسکن اینترلیس
برای ایجاد یک تصویر ویدئو دو روش مختلف در دسترس است ، روش اسکن تصاعدی (PROGRESSIVE SCAN) و روش اسکن یک در میان (INTERLACED) بسته به اینکه چگونه تصویری و در چه وضعیتی مورد نیاز است یکی از این دو روش انتخاب می شود .
تصاویر اینترلیس برای مشاهده روی تلویزیون های CRT مناسب هستند ، صفحه نمایش این تلویزیون ها از 576 خط افقی تشکیل می شوند . روش اینترلیس این خطوط را به دو دسته زوج فرد تقسیم می کند و هر دسته را به ترتیب با سرعت 30 فریم بر ثانیه نمایش می دهد .
تاخیر جزئی که بین نمایش خطوط مجاور وجود دارد باعث ایجاد اعوجاج که اصطلاحا JAGGEDNESS خوانده می شود ، می گردد که در تصاویری که اجسامی با سرعت بالا را نشان می دهند این مشکل بسیار واضح است . از روش اینترلیس برای مدت زیادی استفاده شده است و امروز نیز این استاندارد همچنان بیشترین کاربرد را دارد ، اما با وجود آمدن LCD ها و سایر انواع مدرن نمایشگرها نوع جدیدی از ویدئو بوجود آمده که از اسکن PROGRESSIVE یا اسکن تصاعدی سود می برد.
در این روش همزمان تمام تصاویر به طور خط به خط هر 1/16 ثانیه اسکن می شود . چنین تصویری برای نمایش روی مانیتور کامپیوتر بسیار مناسب است و جزئیات بیشتر از اجسام متحرک نسبت به روش قبل به دست می دهد . به همین دلیل روش اسکن تصاعدی بهترین روش برای سیستم های حفاظت تصویری است .
روش های فشرده سازی تصاویر :
بدون فشرده سازی اطلاعات ، شبکه های کامپیوتری مانند LAN همواره دچار مشکل ترافیک سنگین و اختلال در کارکرد صحیح خواهند بود . روش های گوناگونی برای فشرده سازی تصاویر وجود دارند . تعدادی از آنها بدون کاهش کیفیت تصویر حجم اطلاعات را کم می کنند.مانند GIF و بعضی از روش های فشرده سازی باعث افت کیفیت تصویر می شوند . در روش های بدون افت فشرده سازی بسیار محدود است بنابراین چنین روش هایی برای استفاده در ویدئو تحت شبکه مناسب نیستند.
متدهای فشرده سازی تصاویر به دو گروه عمده تقسیم می شوند ، فشرده سازی تصاویر ثابت و فشرده سازی تصاویر متحرک یا ویدئو .
در روش ثابت هر تصویر به طور مستقل فشرده سازی می شود . معروف ترین این روش ها JPEG است که در اواسط دهه هشتاد میلادی توسط JPEG2 ارائه شد . نسبت فشرده سازی jpeg قابل تغییر است و ارتباط مستقیم با کیفیت تصویر دارد . علاوه بر نسبت فشرده سازی ، پیچیدگی تصاویر تاثیر مستقیمی روی میزان کاهش حجم اطلاعات دارد . یکی دیگر از روش های فشرده سازی ساکن JPEG2000 است که دارای نسبت فشرده سازی بیشتری است .
روش های فشرده سازی ویدئو :
MOTHION JPEG: این روش بیشترین کاربرد را در فشرده سازی تصاویر ویدئویی تحت شبکه دارد . دوربین تصاویر را به صورت عکس های مجزا گرفته ، با فرمت JPEG فشرده سازی کرده و به طور پیوسته مثلا با سرعت 30 فریم بر ثانیه روی شبکه انتقال می دهد . در سرعت های بالاتر از 16 فریم بر ثانیه بیننده تصاویر را کاملا به صورت ویدئو می بیند در این حالت به این روش MOTION JPEG گفته می شود . استاندارد های بیشماری برای فشرده سازی ویدئو وجود دارد مانند H.63,MPEG,AVC,...
روش دیگری که برای فشرده سازی در دوربین مداربسته تحت شبکه استفاده می شود MPEG-4 است . در این متد یک تصویر مبنا در هر فاصله زمانی خاص انتخاب شده و برای سایر زمان ها فقط اختلاف تصاویر با آن تصویر مبنا ارسال می شود. یعنی قسمت هایی از تصویر که با تصویر مبنا اختلاف دارند ذخیره می شوند.فاصله ی زمانی بین ذخیره دو تصویر مبنا قابل برنامه ریزی است . هرچه تغییر در تصاویر کمتر باشد نسبت فشرده سازی افزایش می یابد.فرمت jpeg به دلیل سادگی تاخیر کمتری بین وقوع اتفاقی در تصویر و مشاهده ی آن اتفاق روی صفحه ی مانیتور ایجاد می کند همچنین به دلیل استقلال تصاویر از هم تشخیص اتوماتیک حرکت ویا تعقیب اجسام متحرک به سادگی و با دقت بیشتری انجام می گیرد.در مقابل پهنای باندی که ویدئوی با فرمت MPEG-4 از شبکه اشغال می کند به مراتب کمتر است.به همین دلیل هرگاه نیاز به تصاویر ویدئویی با سرعت بالا مثلا 30 فریم بر ثانیه وجود داشته است و یا پهنای باند آزاد شبکه محدود باشد این استاندارد بهترین گزینه خواهد بود .
