آرشیو دسته بندی ها: مقالات

5 باور غلط در رابطه با دوربین مداربسته

بسیاری از مشتریان که درخواست نصب دوربین مداربسته دارند، با توجه به تجارب قبلی خود از تماشای فیلم های تلویزیونی یا سینمایی درخواست های عجیبی از مجریان یا فروشندگان سیستم های حفاظتی می کنند که در عمل با تکنولوژی روز امکان اجرای آن وجود ندارد. در این مطلب به بررسی این باورهای غیر واقعی می پردازیم.

بالا بردن کیفیت تصاویر ضبط شده در سطحی غیر واقعی

احتمالا شما هم در فیلم های کاراگاهی بخشی از فیلم را دیده اید که در آن یک تصویر بی کیفیت ضبط شده از تصاویر دوربین مداربسته را وارد نرم افزاری جادویی می کنند و نرم افزار به طرزی اعجاب آور کیفیت را آنقدر بالا می برد تا امکان تشخیص جزئیات در آن به وجود بیاید. واقعیت در سیستم های مداربسته تا حد زیادی با این باورها تفاوت دارد.
واقعیت این است که در حال حاضر بهترین نرم افزارهای پردازش تصویر نیز امکان افزایش رزولوشن تصویر را بیش از 10 تا 20 درصد ندارد. این یعنی انجام این پردازش ها تاثیر چندانی بر روی کیفیت تصویر دروبین نخواهد گذاشت. زمانی که تصویری با کیفیت پایین ضبط می شود بخش زیادی از اطلاعات تصویر از بین رفته است. منطق نیز حکم می کند که امکان بازتولید اطلاعات از بین رفته با هیچ نرم افزاری وجود نخواهد داشت. پس سعی کنید در زمان انتخاب دوربین ها، دوربین های با کیفیت تری را انتخاب کنید.

دوربین های بیسیم اعجاب انگیز

بخش بزرگی از درخواست درباره سیستم های مداربسته مربوط به دوربین های بیسیم هستند. معمولا مشتریان توجهی به محدودیت های بسیار زیادی این دوربین ها نمی کنند و طرز فکری خاص و غیر واقعی در مورد دوربین های بیسیم دارند.
بزرگترین مشکل با دوربین های بیسیم بی ثبات بودن آنهاست. این دوربین ها عموما برد بیسیم محدودی دارند (در یک محیط کاملا باز نهایتا تا 500 متر) و البته نمی توان برق آنها را به صورت بی سیم تامین کرد. استفاده از باتری هم برای تغذیه دوربین راه حل منطقی نخواهد بود چراکه باتری نهایتا دوربین را تا چند روز تغذیه می کند و باید به صورت منظم تعویض یا شارژ شود که برای یک سیستم حفاظتی اصلا ایده آل نیست.
گرچه استفاده از دوربین های بیسیم غیر ممکن نیست اما هزینه های بالا، بی ثبات بودن و محدودیت در تغذیه دوربین استفاده از آنها را به شدت محدود کرده. شاید در آینده و با پیشرفت علم، امکان تولید دوربین هایی مطابق نیاز مشتریان فراهم شود.

دوربین هایی با امکان تشخیص و ثبت هویت یا پلاک

ضبط تصاویر صورت و پلاک کار پیچیده ای برای یک سیستم مداربسته نیست. کافیست دوربین کیفیت و روزولشن کافی برای ضبط این اطلاعات را داشته باشد. مشکل زمانی به وجود می آید که مشتری از ما درخواست دوربینی ارزان با قابلیت تشخیص هویت افراد یا ثبت پلاک را می کند. انجام این فرایند ها نیازمند یک سیستم پردازش تصویر است. این سیستم ها با توجه به اطلاعاتی که از دوربین دریافت می کنند و پردازش کردن آن اطلاعات اضافی را از تصویر (مانند خواندن یک پلاک) استخراج می کنند.
مشکل این است که در حال حاضر نرم افزارهای دقیق انجام این پردازش ها بسیار گران قیمت هستند و برای انجام این پردازش شما نیاز به یک سرور بسیار قوی هم خواهید داشت. این مجموعه برای شما بسیار پرهزینه خواهد شد و در حال حاضر استفاده از این سیستم ها تنها برای برخی ارگان ها و سازمان ها توجیح مالی دارد. البته با پیشرفت هایی که در علم پردازش تصویر صورت گرفته، دسترسی به این قابلیت ها هر روز ارزان تر و ساده تر می شود. شاید در آینده امکان استفاده از این سیستم در منازل هم به وجود بیاید.

توقعات دوربین حرارتی از دوربین مادون قرمز

امروزه دید در شب مادون قرمز یکی از قابلیت های اولیه دوربین های مداربسته به شمار می رود. نور مادون قرمز ساختاری بسیار مشابه نور مرئی دارد با این تفاوت که برای چشم انسان قابل روئت نیست. دوربین های مداربسته این نور را دریافت کرده و آن را بر روی نمایشگر به صورت نور مرئی به شما نشان می دهند. به این صورت شما خواهید توانست در طول شب هم تصاویر دوربین را ببینید.
به صورت کلی ساختار نور و گرما با وجود تشابهات که با هم دارند، از هم متفاوت هستند. نوع انتشار و طریقه دریافت این دو با هم متفاوت است و در نتیجه تصویری که به وسیله هر یک از این دو ساخته می شود نیز با هم متفاوت خواهد بود. عمده مشخصه دوربین های حرارتی امکان تشخیص اجسام گرم است، این امکان تشخیص با توجه به نحوه انتشار گرما امکان تشخیص موجودات زنده را در جنگل یا پشت یک دیوار نازک فراهم می کند. هیچ یک از این قابلیت ها برای دوربین های مداربسته دید در شب فراهم نیست و این دوربین ها با نور مادون قرمز صرفا یک تصویر سیاه و سفید معمولی به شما خواهد داد.

دوربین های گردان با قابلیت برگرداندن زمان

دوربین های گردان دوربین هایی هستند که امکان چرخش و زوم در جهت های مختلف را برای کاربر فراهم می کنند. یک باور بسیار متداول برای مشتریان این است که بتوان در یک تصویر ضبط شده از دوربین گردان نیز مانند حالت زنده دوربین را چرخاند و در جهتی خاص زوم کرد. انجام این کار از نظر منطقی و فنی تنها در صورتی ممکن است که دوربین شما زمان را به عقب برگرداند. از آنجا که دوربین های گردان چنین قابلیتی ندارند (!!!) پس انجام چنین کاری نیز ممکن نخواهد بود. پس شما تنها میتوانید تصویر دوربین گردان را در جهتی ببینید که در زمان ضبط تصاویر در آن قرار داشته.

دوربین مداربسته حرارتی چیست؟

دوربین های مداربسته حرارتی یا گرمایی (Thermal CCTV Camera) نوعی از دوربین های مداربسته هستند که تصاویر خود را به جای نور با توجه به شکل حرارتی محیط می سازند.

دوربین های حرارتی چطور کار می کنند؟

دوربین های مدار بسته حرارتی ساختاری تا حدی مشابه به دوربین های مداربسته عادی دارند. در این نوع دوربین ها بسیاری از قسمت های دوربین عملکردی مشابه دارند.
دوربین حرارتی از طریق یک لنز پرتوهای گرمایی منتشر شده توسط اجسام گرم را بر روی چیپ تصویر گرمایی متمرکز می کنند. چیپ تصویر این دوربین دوربین ها به جای دیود حساس به نور از دیودهای حساس به پرتوهای گرمایی تشکیل شده است. این دیودها پس از برخورد پرتوهای گرما با توجه به شدت آن مقداری از ولتاژ را ایجاد می کنند که در نهایت به اطلاعات دیجیتال یا سیگنال های آنالوگ تبدیل می شود و از این طریق شما خواهید توانست آنها را در یک نمایشگر ببینید.

کاربرد دوربین های مداربسته حرارتی چیست؟

دوربین های حرارتی با توجه به خصوصیات و مشخصاتشان تنها کاربری های مرتبط با ردیابی و تشخیص دارند. عمده کاربری این دوربین ها برای محل هایی با حساسیت امنیتی بالاست. این دوربین به کاربر امکان می دهد تا اطلاعات حرارتی محیط اطراف خود را دریافت کند. این اطلاعات می تواند نقش حیاطی در ایجاد امنیت بیشتر در محیط را داشته باشد.

نمونه-تصویر-دوربین-مداربسته-گرمایی,دوربین مداربسته گرمایی,نمونه تصویر دوربین مداربسته گرمایی

مقایسه تصویر دوربین مداربسته عادی و دوربین حرارتی و امکان مشاهده جزئیات خاص

 

نقاط قوت و ضعف دوربین های حرارتی

نقاط قوت
  • دوربین های حرارتی امکان تشخیص موجودات زنده و خودروها را تا برد بسیار بالا را فراهم می کند.
  • دوربین های حرارتی امکان تشخیص و مکان یابی موجودات زنده و خودروها را در شرایط بد آب و هوایی ایجاد می کنند.
  • دوربین های حرارتی می تواند امکان دسترسی به اطلاعات حرارتی محیط را فراهم کند. این اطلاعات میتواند کاربردهای مهم و خاصی داشته باشد. برای مثال زنده بودن یک جسم یا موجود را نشان دهد. یا روشن بودن یک خودروی بی حرکت را تشخیص دهد.
نقاط ضعف
  • دوربین های حرارتی رزولوشن بسیار محدودی دارند (نهایتا تا 288*384) که در تشخیص جزئیات تصویر شما را با مشکل رو به رو خواهد کرد.
  • دوربین های حرارتی با توجه به دادن تصویر حرارتی از صورت، نمیتوانند امکان تشخیص هویت افراد را ایجاد کنند.
  • دوربین های حرارتی به نسبت پر هزینه هستند.

توضیحاتی در مورد دوربینهای مداربسته

دوربین رایج مورد استفاده در سیستم های CCTV
دوربین رنگی و مونوکروم :
دوربین رنگی این قابلیت را دارند تا تصاویر را به صورت تمام رنگی به مونیتورهای گیرنده ارسال نمایند البته از نظر قیمت در مقایسه با دوربین مونوکروم بسیار گرانتر می باشند ولی با این حال امروزه در نصب و راه اندازی سیستم های CCTV بسیار متداول شده است . در دوربین امنیتی به طور ویژه ممکن است این نیاز احساس شود که اشیا و امکانات باید با دقت بالایی مورد مونیتورینگ قرار گیرند از این رو دوربین رنگی نیز وارد بازار شده اند که در شرایطی که میزان روشنایی محیط در حد پایینی باشد میتواند با جزییات بالا تصاویر را به صورت رنگی نمایش دهد . دوربین مونوکروم که به نام های دوربین سیاه و سفید و یا B&W نیز خوانده میشوند نسبت به دوربین رنگی قیمت پایین تری دارند اما از آنجا که برای رویت در مقایسه با دوربین رنگی نیاز به روشنایی کمتری دارند در محیط هایی که روشنایی کمتر است و اشیای تیره تری وجود دارند میتوان از این دوربین ها استفاده نمود . این نوع دوربین ها با توجه به این که از CCD های SINGLE PLATE نیز استفاده میکنند در مقایسه با دوربین رنگی تصاویر با دقت بالاتری را ارایه میدهند .

شکل ظاهری دوربین مورد استفاده

در سیستم های CCTV با توجه به محیطی که نیاز است تا دوربین نصب شود میتوان از دوربینی در شکل های استوانه ای ، جعبه ای ، دام و دام های ترکیبی استفاده نمود . دوربین نوع دام از یک محفظه گنبدی شکل تشکیل شده اند که دوربین را در مقابل خطرات غیر جدی محفظت میکند . در درون این محفظه میتوان دوربین را به صورت قابل گردش به حالت افقی یا عمودی قرار داد . در دوربین دام ترکیبی بخش های هد متحرک برای چرخش به صورت افقی و یا عمودی ، موتور محرک لنز و خود دوربین هر یک در بخش های جداگانه ای درون محفظه در بر گیرنده دوربین قرار دارند . محفظه به طور کامل نسبت به رطوبت و غبار محفظت شده است و به گونه ای طرحی شده است که صدای ناشی از حرکت دوربین را به حداقل می رساند .

منبع تغذیه سیستم های AC MAINSYSTEM

در صورتیکه از منبع تغذیه AC برای استفاده از سایر امکانات مانند کاور نیز استفاده شود هزینه نصب منبع تغذیه کاهش می یابد . 24V ACSYSTEM این حالت هزینه تمام شده را کاهش میدهد مخصوصا زمانیکه که دوربین به صورت ترکیبی با کاور و هد های چرخاننده افقی و عمودی متصل شده باشد .
12 V DC SYSTEM
از مهمترین مزیت های استفاده از این روش در این است که با توجه به اینکه منبع تغذیه مستقیما به دوربین متصل میشود و تغذیه هماهنگ کننده سیگنال های ویدیویی از این منبع تغذیه استفاده نمی کند امکان افت ولتاژ در این حالت به حداقل میرسد .

SINGLE CABLE

در این روش با استفاده از یک کابل کواکسیال سیگنال ویدیویی و کابل تغذیه دوربین از یک منبع استفاده میکنند و بنابراین مقدارهزینه های سیم کشی کاهش می یابد . البته باید توجه داشت که برای مسافت های طولانی نباید از این روش استفاده نمود و همچنین دوربین مختلف از سازندگان متفاوت را نمیتوان با این روش به یکدیگر مرتبط نمود .

کارآرایی دوربین ها

مهمترین انتظاراتی که از یک دوربین امنیتی میرود وضوح دوربین و میزان روشنایی تصاویر ارایه شده توسط آن است . منظور از وضوح در واقع کمیتی است که نشان میدهد تصویری که توسط دوربین ارایه شده است تا چه مقدار شفاف و خوانا است . وضوح دارای دو شاخص افقی و عمودی است منظور از وضوح افقی تعداد خطوط سیاه و سفیدی عمودی است که با چشم به راحتی میتواند از تصویری که توسط دوربین تهیه شده است دیده شود . دوربینی که در بحث امنیتی مورد استفاده قرار میگیرند دارای وضوح افقی بین 330 تا 480 میباشد . در صورتیکه وضوح بالاتری مورد نیاز باشد ، دوربین CCD با وضوح افقی بالاتر از 600 خط باید مورد استفاده قرار گیرد . در مقابل منظور از وضوح عمودی تعداد حداکثر خطوط افقی است که میتواند دوربین برای تهیه تصویر از آن استفاده نماید . مقدار این وضوح با توجه به سیستم اسکن مورد استفاده ( PAL,SECAM,NTSC ) میتواند بین 350 تا 400 خط باشد .
حداقل میزان روشنایی تصاویر در واقع حداقل چگالی نوری است که از شئ مورد نظر باید تابیده شود تا دوربین بتواند از آن تصویر مناسبی ارایه دهد . واحد سنجش روشنایی بر حسب لوکس است و هر لوکس در واقع میزان روشنایی یک متر مربع از سطحی است که شدت نوری برابر 1 لومن بر آن تابیده شود . به صورت تجربی میتوان گفت که روشنایی یک لوکس میزان نوری است که از یک شمع در فاصله یک متری دیده میشود .

فن آوری های مورد استفاده در دوربین امنیتی

تصحیح نور پشتی : در صورتیکه پنجره یا منبع نوری پر قدرتی در زمینه تصویری که دوربین ارایه میدهد قرار گیرد تصحیح این نور در دوربین ممکن است باعث شود تا موضوعاتی که در مقابل این منبع نوری قرار گرفته اند بسیار تاریک و حتی غیر قابل تشخیص گردند . از این رو فن آوری BLC در دوربین مجهز به این فن آوری باعث میگردد تا اشیا مقابل منابع نوری با دقت کفی و وضوح مناسب تولید شوند.

WIDEDYNAMICRANGE

در حالیکه فن آوری BLC باعث میشود تا اشیای تیره موجود در تصاویر واضح تر گردند فن آوری WDR در دوربین ها سبب میشود تا در صورتیکه در محل تصاویر تیره و روشن وجود داشته باشد وضوح هر یک از این اشیا متناسب با یکدیگر و به صورت کاملا مشخص از هم تشکیل گردد .

تقویت کردن تصویر : IMAGE ENHANCER

این فن آوری سبب میشود تا در تصاویر تولید شده لبه های اشیا مشخص تر شوند و در تصاویر ارایه شده اشیا کاملا متمایز از یکدیگر به نظر آیند .

بالانس سفیدی تصویر :
در صورتیکه شعله یک شمع را در مقابل یک دوربین ببینیم مشاهده میشود که نقاط سفید رنگ شعله به صورت آبی کم رنگ و نقاط کم دماتر در شعله به رنگ زرد مایل به قرمز دیده میشود در صورتیکه در واقعیت اینگونه نیست و یا زمانیکه رنگ لباس های اشخاص در دوربین مشاهد شود دیده میشود که رنگ آنها در محیط درون اتاق با محیط خارج از اتاق که نور بیشتری در آن است تفاوت پیدا میکند اما در چشم انسان این اتفاق نمی افتد . دلیل این امر در این است که چشم انسان رنگ سفید موجود در محیط را متناسب با درجه حرارت آن رنگ احساس میکند و بقیه رنگ ها را با توجه به درجه حرارت رنگ سفید موجود در محیط تشخیص میدهد . این فن آوری که در دوربین مجهز به AWB استفاده میشوند باعث رفع این مشکل در تصاویر به دست آمده از دوربین میگردد و تصاویر با رنگ های واقعی تری متناسب با درجه حرارت رنگ سفید موجود در محیط میدهد . تصحیح اتوماتیک سیگنال :

این فن آوری باعث میشود که سیگنال ورودی در صورتیکه به طور ناگهانی افزایش و یا کاهش یابد این مقدار تغییر ناگهانی را از بین برده و به سیگنال اولیه قبل از تغییر تنظیم کند . البته باید توجه داشت که این امر باعث میشود در شرایط نوری پایین ، بر روی تصاویر به دست آمده نویز ایجاد میگردد .

تصحیح اتوماتیک حساسیت :

این فن آوری در دوربین امنیتی باعث میگردد که میزان روشنایی به دست آمده از تصاویر تهیه شده توسط دوربین در یک حد متعادل قرار گیرد این امر با کنترل سرعت شاتر دوربین تعیین میشود و با تغییر سرعت شاتر به جای تغییر در کوچک شدن یا بزرگ شدن لنز میزان نور ورودی را در حد متعادل قرار میدهد . این فن آوری AES در مناطقی که فرکانس برق منطقه 50 هرتز باشد قابل استفاده نخواهد بود .

تصحیح لزرش :

در مناطقی که مقدار فرکانس برق 50 هرتز میباشد نور متصاعد شده از لامپ های فلورسنت و یا لامپ های جیوه ای باعث ایجاد پرش در تصاویر به دست آمده از دوربین میشود دلیل این امر هم در این است که سیکل فرکانس خاموش و روشن شدن لامپ در این مناطق هر 50/1 ثانیه است و سرعت شاتر 60/1 ثانیه و تولید 60 فرم در ثانیه است از این رو در این مناطق در صورتیکه سرعت شاتر را به 120/1 افزایش دهیم این مشکل حل خواهد شد اگر چه این امر باعث میشود تا تصویر به دست آمده مقداری تیره تر گردد .

تصحیح حداکثر حساسیت :

این فن آوری باعث میشود تا سرعت شاتر کاهش یابد این امر زمانی مناسب است که بخواهیم از موضوع مورد نظر مدت زمان بیشتری تصویر داشته باشیم . اگر چه این عمل سبب از بین رفتن تعدادی از فرم ها و یا ایجاد نویز در تصویر نیز میشود اما با ترکیب با فن اوری دید در روز و شب میتواند به صورت بهینه تری مورد استفاده قرار گیرد .

دید در شب :

در صورتیکه بخواهیم از منطقه ای تصویر داشته باشیم که میزان روشنایی در آن از یک لوکس کمتر باشد میتوان فیلتر قطع اینفرارد را از مقابل CCD دوربین برداشت . در این صورت منبع ساطع کننده اینفرارد به عنوان منبع نوری برای دوربین به کار برده میشود و در نتیجه میتوان درمناطق تیره نیز از اشیا تصویر داشت . البته استفاده از این فن آوری باعث میشود که دوربین رنگی نیز در این شرایط کاری تصاویر مونوکروم تولید نمایند .

فیلتر کردن نقاط خاص از دید دوربین :

در هنگام تصویر گرفتن از مناطق خاص در صورتیکه نیاز باشد تا بخش خاصی از مکان مورد نظر مورد مونیتورینگ دوربین قرار نگیرد مانند پنجره های ساختمان های اطرف میتوان تا حداکثر 4 بخش را توسط این فیلتر از مونیتور شدن توسط دوربین حذف نمود . این فن آوری بر روی دوربین متحرک و هنگام زوم کردن دوربین نیز قابل استفاده میباشد .

تکنولوژی های معمول دوربینهای مداربسته
یک دوربین را میتوان به مانند چشم انسان در نظر گرفت ، زمانی که نور وارد دوربین میشود به وسیله سنسورهای تبدیل تصویر ، CCD ، به سیگنال های الکترونیکی تبدیل می گردد . درست مانند آنچه در شبکیه چشم انسان اتفاق می افتد . سپس این سیگنال های الکترونیکی به یک نمایش دهنده مانند تلویزیون فرستاده میگردد .
چشم انسان :

چشم انسان تقریباً یک عدسی کروی با قطر 5/2 سانتی‌متر می‌باشد که از چندین لایه مختلف که درونی‌ترین آن‌ها شبکیه نام دارد تشکیل شده است. ماهیچه‌های اطرف چشم اندازه لنز را تنظیم می‌کنند که این‌کار چشم را قادر به زوم (zoom) کردن روی اشیاء می‌کند . وظیفه عدسی چشم ، فرم و شکل دادن به تصویری است که توسط میلیون‌ها سلول گیرنده مخروطی (Cone) و میله‌ای (rod) گرفته شده و برروی پرده شبکیه افتاده است ، می‌باشد . سلول‌های میله‌ای به یک عصب معمولی که از انتها به شبکیه ختم می‌شود و فقط در سطح نور پایین فعال است متصلند و سلول‌های مخروطی هر کدام به یک عصب اتصال دارند . آن‌ها در نورهای شدیدتر، بیشتر فعالند و میزان درک ما از رنگ‌ها را نوع فعالیت این‌ مخروط‌ها مشخص می‌کند . در میان شبکیه ناحیه‌ای به‌نام نقطه کور وجود دارد که در آن هیچ‌ گیرنده‌ای موجود نیست . در این ناحیه اعصاب به‌صورت جداگانه به عصب بینایی که سیگنال‌های دریافت شده را به قشر بینایی مخ انتقال می‌دهند ، وصل می‌شود .

دوربین CCD :
CCD از جهت عملکرد تقریباً مانند چشم انسان کار می‌کند . نور از طریق یک عدسی وارد دوربین و برروی یک پرده مخصوص تصویر می‌شود که تحت عنوان تراشه CCD شناخته می‌شود. تراشه Charge Coupled Device) CCD) که تصاویر با استفاده از آن گرفته می‌شوند از تعداد زیادی سلول تشکیل شده که همگی در یک تراشه با الگوی خاصی مرتب شده‌اند و تحت عنوان پیکسل (pixels) شناخته می‌شوند . زمانی که تراشه CCD این اطلا عات را دریافت می‌کند ، آن‌ها را به شکل سیگنال‌های دیجیتالی از طریق کابل‌هایی به سیستم دریافت‌کننده می‌فرستد و بعد تصاویر در این سیستم به صورت مجموعه‌ای از اعداد ذخیره می‌شوند.
سایر تکنولوژی ها :Technology (CMOS) complementary metal oxide semiconductor
CMOS از آنجا که روی این تکنولوژی کار زیادی صورت گرفته و تولید آن در حجم انبوه می باشد ، ساخت چیپ های CMOS نسبت به CCD ارزانتر در می آید . دیگر مزیت این سنسورها نسبت به CCD اینست که توان مصرفی آنها پایینتر می باشد . بعلاوه ، در حالی که CCD تنها برای ثبت شدت نوری که بر روی هر یک از صدها هزار نقاط نمونه برداری می افتد کاربرد دارد ، می توان از CMOS برای منظورهای دیگر، نظیر تبدیل آنالوگ به دیجیتال ، پردازش سیگنال های لود شده ، تنظیم رنگ سفید (whiteBalance) ، و کنترل های دوربین و … استفاده نمود . همچنین می توان تراکم نقاط و عمق بیتی تصویر را به راحتی بدون افزایش بیش از اندازه قیمت ، بالا برد . بخاطر این مزیتها و سایر مزایا ، بسیاری از تحلیل گران صنایع اعتقاد دارند که نهایتا تمام دوربین های معمولی دیجیتال از CMOS استفاده خواهند نمود و CCD فقط در دوربینهای حرفه ای و گرانقیمت بکار خواهد رفت . در این تکنولوژی مشکلاتی از قبیل تصاویر دارای نویز و عدم توانایی در گرفتن عکس از موضوعات متحرک وجود دارد که امروزه با رفع این مشکلات ، CMOS در حال رسیدن به برابری با CCD می باشد . تا بحال سنسورهای تصویر CMOS با استفاده از تکنولوژی 0.35 تا 0.5 میکرونی ساخته شده اند و چشم انداز آینده آن استفاده از تکنولوژی 0.25 میکرون می باشد .
سنسور Faveon با 16.8 مگاپیکسل (یعنی قدرت ایجاد تصاویری با وضوح 4096*4096 پیکسل) اولین سنسوری است که با استفاده از تکنولوژی 0.18 میکرون ساخته شده است و یک پرش بزرگ را در صنعت ساخت سنسور تصویر CMOS به نام خود ثبت نموده است . استفاده از تکنولوژی 0.18 میکرون امکان استفاده از تعداد بیشتری از پیکسل ها را در فضای فیزیکی معین فراهم کرده و بنابرین سنسوری با وضوح بالاتر به دست می‌آید . ( لازم به ذکر است چون از لحاظ فیزیکی تصویر ایجاد شده توسط لنز تصویری پیوسته بوده و بدون هیچگونه نقطه و ناپیوستگی می باشد ، هر چه بتوان پیکسلهای سنسور را کوچک تر نمود و تعداد بیشتری از آنها را در ناحیه تشکیل تصویر قرار داد ، می توان عکسی با وضوح بالاتر و نزدیکتر به تصویرحقیقی گرفت)ترانزیستورهای ساخته شده با استفاده از تکنولوژی 0.18 میکرون کوچکتر بوده و فضای زیادی از ناحیه سنسور را اشغال نمی کنند که می توان از این فضا برای تشخیص نور استفاده نمود . این فضا بطور کارآمدی ، امکان طراحی سنسوری را که دارای پیکسل های هوشمندتری بوده ، و در حین عکس برداری تواناییهای جدیدی را بدون قربانی کردن حساسیت نوری به دوربین می دهد ، فراهم می کند . با استفاده از این تکنولوژی 70 میلیون ترانزیستور و 4096*4096 سنسور، فقط در فضایی برابر با 22mm*22mm قرار داده می شود و سرعت ISO آن برابر با 100 بوده و محدوده دینامیکی آن 10 استپ است !! انتظار میرود ، بعد از 18 ماه از تولید این سنسور استفاده از آن در وسایل حرفه ای نظیر اسکنرها ، وسایل تصویری پزشکی ، اسکن پرونده ها و آرشیو موزه ها شروع شود . در آینده ای طولانی تر، انتظار می رود که این تکنولوژی بطور وسیعی در وسایل معمولی موجود در بازار استفاده گردد .

تکنولوژی Fujifilm SuperCCD SR :
شرکت فوجی بتازگی نوع سنسور جدیدی بنام SuperCCD SR را معرفی نموده است . اعلام این محصول دومین اعلام فوجی در مورد ساخت سنسوری است که چهارمین پیشرفت SuperCCD شناخته میشود . SuperCCD SR ) Super DynamicRange ) تقریبا دو گام محدوده دینامیکی بالاتر از CCD های معمولی دارد. ( محدوده دینامیکی عبارتست از نسبت بین شدیدترین تا ضعیفترین نور موجود در صحنه . معمولا دوربین های عکاسی نمی توانند تمام محدوده نوری موجود در صحنه هایی که تفاوت نوری زیادی وجود دارد را بدرستی ثبت نمایند . هر چه محدوده دینامیکی یک CCD دارای گامهای بیشتری باشد توانایی آن در ثبت دقیقتر جزئیات موجود در سایه روشنهای تصویر بیشتر خواهد بود . پشت هر میکرولنز روی سطح سنسور دو فتودیود وجود دارد ، فتودیود اصلی سطوح تاریک و عادی نور را ثبت می کند (دارای حساسیت بالاتری است) و دومی جزئیات روشنتر را می گیرد (حساسیت کمتری دارد) . سیگنالهای دو سنسور بطریقی هوشمندانه ترکیب می شوند تا تصویری با محدوده دینامیکی گسترده تری ارائه دهند . اولین سنسور از نوع SuperCCD SR دارای تعداد پیکسل های موثر 3 مگاپیکسل می باشد . شرکت فوجی فیلم SuperCCD SR را به عنوان تکنولوژی معرفی نموده است که برای شبیه سازی محدوده دینامیکی نگاتیوها طراحی شده است . فیلم های عکاسی دارای لایه های مختلف با حساسیت مختلف می باشند که محدوده دینامیکی وسیعی را ایجاد می نمایند . SuperCCD SR به گونه ای طراحی شده است که این خاصیت را با استفاده از دو فتودیود که دارای حساسیت های متفاوت می باشند شبیه سازی نماید .

تکنولوژی X3 :
در سال 2002 وقتی شرکت Foveon بعد از پنج سال تحقیق و توسعه ، یک سنسور تصویری جدید را که ادعا می شد قادر به رسیدن به کیفیت فیلم های 35mm است عرضه نمود ، چشم انداز دوربین های دیجیتال قابل رقابت با کیفیت دوربین های فیلمی تا حد زیادی روشن گردید . در دوربین های دیجیتال معمولی فیلترهای رنگی با الگوی موزائیکی بر روی یک لایه تکی از حسگرهای نوری قرار گرفته اند . فیلترها فقط به یک طول موج از نور – قرمز، سبز یا آبی – اجازه عبور و رسیدن به پیکسل سنسور را داده و فقط یک رنگ در هر نقطه ثبت می گردد . در نتیجه سنسور تصویر فقط 50% رنگ سبز و 25% از هر کدام از رنگهای قرمز و آبی را ثبت می نماید . این روش ایرادی ذاتی داشت که بستگی به تعداد پیکسل های روی سنسور تصویر نداشت . یعنی بهر حال چون این سنسور یک سوم رنگ ها را تشخیص می دهد ، مابقی رنگها می بایست با استفاده از یک الگوریتم پیچیده و زمانبر میان یابی می شد . این کار نه تنها عملکرد دوربین را کند می سازد ، بلکه باعث ایجاد رنگ مصنوعی در تصویر و از دست رفتن جزئیات تصویر می گردد . بعضی از دوربینها برای حل مشکل مصنوعی شدن رنگها ، تصویر را به طور عمدی اندکی مات می کنند . سنسور تصویر جدید Foveon که از نوع CMOS می باشد و از تکنولوژی انقلابی این شرکت یعنی X3 استفاده می نماید ، در هر پیکسل از سنسور سه برابر اطلاعات بیشتر از دوربین های مدرن با تعداد پیکسلهای مساوی ثبت می نماید . سنسورهای تصویر X3 این کار را با استفاده از سه لایه از تشخیص دهنده های نور که در سیلیکون جاسازی شده اند انجام می دهند . لایه ها به گونه ای قرار گرفته اند تا از این خاصیت سیلیکون که در عمقهای مختلف رنگهای متفاوتی از نور را تشخیص می دهد استفاده نمایند . بنابرین در یک لایه رنگ قرمز ، در دیگری سبز و لایه بعدی آبی ثبت می شود . این بدان معنی است که برای هر پیکسل در سنسورهای X3 ، انباره ای (Stack) برای سه تشخیص دهنده نور وجود دارد . نتیجه سنسوری می شود که قادر است در هر پیکسل هر سه رنگ قرمز، سبز و آبی را تشخیص دهد و در نتیجه به عنوان اولین سنسور تصویر دیجیتال تمام رنگی دنیا معرفی گردد .

درک تصویر :
با هر تصویر، چه با دوربین گرفته شود و چه با چشم انسان ، مقداری تحریف و تغییر شکل و به عبارتی “نویز (noise) وجود دارد . انسان‌ برای درک تصاویری که می‌بیند نیازی ندارد هیچ کاری در مورد فیلتر کردن و از بین بردن نویزهای یک تصویر انجام دهد . مثلاً در یک روز ابری که مه همه جا را فرا گرفته ، دید ما به شدت ضعیف و دچار مشکل می‌شود . اما هر آنچه را که قادر به دیدنش باشیم درک می‌کنیم . یعنی برای درک اشیاء نیازی به حذف نویزهای تصویر نیست . مثلاً اگر در این روز در حال رانندگی در یک جاده باشید و تصویر مبهمی از یک ماشین را مقابل خود ببینید ، بالطبع عکس‌العمل نشان می‌دهید و به عبارتی سرعت خود را کم می‌کنید و این یعنی ما هنوز تصویر ماشین را علیرغم وجود مه می‌توانیم تشخیص دهیم و در مقابل آن عکس‌العمل نشان‌دهیم . یا مثلاً زمانی که دچار سرگیجه می‌شوید ، علیرغم این‌که تصاویر اطرف خود را تار و مبهم می‌بینید اما قادر به درک و تشخیص وسایل و تصاویر اطرف خود هستید . یعنی ابتدا صبر نمی‌کنید تا سرگیجه‌تان به پایان برسد و بعد تصاویر را تشخیص دهید و این یعنی با قدرت بینایی انسان ، علیرغم خراب شدن تصاویر اطراف ، می‌توانیم متوجه فضای اطرف خود بشویم . اما برای بینایی ماشین ابتدا باید این نویزها طی فرآیندی که تصفیه کردن یا فیلترینگ نامیده می‌شود ، از بین برود و بعد هر آنچه برای پردازش عکس لازم است انجام شود . خوشبختانه در حال حاضر تکنیک‌هایی برای انجام این کار وجود دارد .
از بین بردن نویزها به‌صورت نرمال توسط تعدادی از توابع ریاضی یا الگوریتم‌هایی که تحت عنوان ‘treshholding’ یا ‘quantizing’ نامیده می‌شود انجام می‌گردد . این فرآیند بسیار حرفه‌ای و پیچیده‌ای است و نیاز به دانش و پشتوانه بالای ریاضی دارد . زمانی که خرابی‌ها از بین رفت ، می‌توانیم پردازش عکس‌ها را ادامه دهیم ک این کار با استخراج صورت‌ها و حالت‌ها از یک تصویر انجام می‌شود . تصویری که مونیتور نشان میدهد مجموعه ای از نقاط سیاه و سفید و یا سه رنگ سبز و قرمز و سفید است درست مانند حالتی که یک صفحه روزنامه را با بزرگنمایی بالا نگاه میکنیم . کوچکترین واحدی که مونیتور به وسیله آنها تصاویر را تشکیل میدهد پیکسل نامیده میشود . در تصاویر موجود در روزنامه برای ایجاد سایه و شکل اندازه نقاط سازنده تصویر در قسمت های مختلف آن متفاوت است و همین امر باعث ایجاد تصویر و رنگ میگردد اما در دوربین ها تمامی پیکسل ها دارای ابعاد یکسانی هستند و هر چه تعداد این پیکسل ها افزایش یابد تصویر به دست آمده از دقت بالاتری برخوردار خواهد بود و جزییات بیشتری از تصویر به دست خواهد آمد .

تعداد پیکسل ها و انواع دوربین :
تقریبا 50000 پیکسل دوربین 8 میلی متری
200000 پیکسل دوربین 16 میلی متری
1000000 پیکسل دوربین 35 میلی متری
300000 پیکسل تلویزیون با سیستم NTSC
300000 پیکسل تلویزیون با سیستم PAL
1000000 پیکسل تلویزیون با دقت نمایش بالا
با توجه به نقش حیاتی پیکسل ها در دوربین های دیجیتال ، تولید کنندگان و تهیه کنندگان توجه بسیار خاصی نسبت به پارامتر فوق دارند . مگا پیکسل ، واحد اندازه گیری بزرگتری نسبت به پیکسل است . مگا ، به معنی یک میلیون و پیکسل نقاط بسیار کوچکی می باشند که یک عکس را ایجاد می نمایند . تمامی تصاویر از نقاط بسیارریزی به نام پیکسل تشکیل می گردند . یک تصویر حاوی میلیون ها نقطه و یا پیکسل بوده که تشخیص آنان بدون چشم مسلح عملا” غیر ممکن می باشد . بدیهی است ، هر اندازه که دوربین دیجیتال دارای پیکسل های بیشتری باشد ، قادر به آگاهی جزیئات بیشتری از تصویر خواهد بود . بموازات افزایش اطلاعات مربوط به جزئیات یک تصویر ، می توان براحتی ابعاد و اندازه تصویر را بزرگتر و عملیات مربوطه را در ارتباط با آنان انجام داد .
برخی از وضوح های متداول که در دوربین های دیجیتال استفاده می گردد ، بشرح زیر می باشد :
256 در 256 پیکسل : دقت فوق در اکثر دوربین های دیحیتال ارزان قیمت ارائه می گردد . دقت فوق پائین بوده و معمولا” کیفیت تصاویر اخذ شده توسط این نوع از دوربین ها نیز مطلوب نخواهد بود . مجموع تمامی پیکسل ها 65،000 می باشد .
640 در 480 پیکسل : دقت فوق نیز پائین بوده و در اکثر دوربین های دیجیتال از آن استفاده می گردد . در صورتیکه قصد گرفتن تصویر و ارسال آن برای دوستان و یا استفاده از آنان در صفحات وب ، وجود داشته باشد ، دقت فوق می تواند در این رابطه پاسخگو باشد . مجموع تمامی پیکسل ها 307،000 می باشد.
1216 در 912 پیکسل : در صورتیکه قصد چاپ تصاویر اخذ شده توسط دوربین های دیجیتال وجود داشته باشد ، دقت فوق مطلوب خواهد بود مجموع پیکسل ها ، 1،109،000 می باشد( مگاپیکسل)
1600 در 1200 پیکسل : دقت فوق بالابوده و می توان تصاویر اخذ شده را با ابعاد بزرگتر چاپ نمود( یک تصویر 8 در 10 اینچ ). مجموع تمامی پیکسل ها تقریبا” دو میلیون می باشد .
امروزه دوربین هائی با 2 / 10 میلیون پیکسل نیز عرضه شده است . ضرورت استفاده از دقت بالا در دوربین های دیجیتال ، به نوع عملیاتی که می بایست بر روی تصویر انجام شود بستگی دارد . در صورتیکه ، هدف استفاده از تصاویر در صفحات وب و یا ارسال آنان از طریق نامه الکترونیکی برای دوستان باشد ، می توان از دوربینی که دارای دقت 640 در 480 پیکسل است ، استفاده نمود . تعداد تصاویری را که دوربین می تواند در خود نگهداری نماید ، متناسب به افزایش وضوح تصویر ، کاهش می یابد . در صورتیکه تصمیم به چاپ تصاویر اخذ شده وجود داشته باشد ، می بایست از دوربین هائی که دارای تعداد پیکسل بیشتری می باشند ، استفاده گردد . در حال حاضر، دوربین های چهار و پنج مگا پیکسلی متداول شده اند .
در سیستم دوربین ، انرژی پیکسل به انرژی الکتریکی تبدیل میشود و به محل مورد نظر فرستاده می گردد و در محل مورد نظر این انرژی الکتریکی به نور قابل رویت تبدیل میگردد . این پروسه تبدیل نور به انرژی الکتریکی به نام ” تبدیل فتوالکتریک ” نامیده میشود و پروسه بر عکس این تبدیلات به نام ” تبدیل جریان به نور ” نامیده میشود بر طبق گفته های بالا میتوان گفت که دوربین ها دستگاه های فتوالکتریکی و مونیتورها و تلویزیون ها دستگاه های با تبدیل جریان به نور میباشند . در مورد مجموعه ای از پیکسل ها که تولید تصویر میکنند این متدها بدین ترتیب انجام میشود که از اولین پیکسل روشنی و تیرگی هر پیکسل و میزان سفیدی و سیاهی آن و یا شدت رنگ پیکسل در تصاویر رنگی به ترتیب خوانده شده و به سیگنال الکتریکی تبدیل میشود و بعد از جاروب کردن یک ردیف از پیکسل ها به ردیف بعدی رفته و به همین ترتیب عملیات انجام میشود تا به انتهای صفحه و آخرین پیکسل برسد . سیگنال هایی که به این صورت تهیه و فرستاده میشود در سمت دیگر توسط دستگاه گیرنده که میتوان مونیتور و یا تلویزیون باشد دریافت شده وعکس این عملیات در دستگاه های گیرنده اتفاق افتاده تا تصویر مورد نظر شکل گیرد . به عبارت دیگر تصویری که باید انتقال داده شود به الگوریتم مشخصی به تعدادی پیکسل تبدیل میشود که این پیکسل ها به صورت سیگنال های الکتریکی به گیرنده فرستاده میشوند و در گیرنده عکس عمل فوق اتفاق افتاده تا دوباره عکس اصلی را داشته باشیم . به مجموعه این عملیات اسکن کردن (Scanning ، جاروب کردن )‌ تصاویر گفته میشود .
با توجه به ساختار چشم انسان در صورتیکه تعداد اسکن های گرفته شده از یک تصویر هر 30/1 ثانیه (NTSC) و یا هر 25/1 ثانیه (PAL) انجام شود چشم انسان آن را به عنوان یک فیلم احساس خواهد کرد . هر یک از سیستم های PAL , SECAM , NTSC جزو بزرگترین سیستم های تلویزیونی دنیا محسوب می گردند . سیستم NTSC در کشورهایی مانند ایالات متحده ، کانادا ، ‌ژاپن ، کره و تایوان استفاده میشود . کشورهایی که از سیستم PAL استفاده میکنند شامل کشورهای اروپای غربی ، چین ، کشورهای آسیایی و کشورهای خاورمیانه میشود . سیستم SECAM در فرانسه ، روسیه و کشورهای اورپای شرقی ، افریقا و بعضی از کشورهای خاورمیانه مورد استفاده قرار میگرند . علاوه بر سیستم های یاد شده سیستم های زیر برای سیگنال های ویدیویی نیز کاربرد فراوان دارند : سیستم ویدیویی مختلط ( COMPOSITE VIDEO SIGNAL ) : که به نام های VBS برای سیستم های رنگی و VS برای سیستم های سیاه و سفید نیز نامیده میشود . در این سیستم اطلاعات به صورت سیگنال مقدار تشعشع Y ، سیگنال رنگ C ، سیگنال همزمانی افقی / عمودی S و سیگنال هماهنگ کننده رنگ B طبقه بندی میشوند . البته در حالت VS سیگنال های رنگ و هماهنگ کننده رنگ وجود نخواهد داشت . سیگنال Y/C : در این سیستم سیگنال میزان تشعشع و سیگنال رنگ به صورت جداگانه برای وضح تصویر بالا فرستاده میشوند . سیگنال RGB : در این سیستم که در بسیاری از تولیدات ویدیویی صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد سیگنال رنگ قرمز R ، سیگنال رنگ سبز G ،‌ سیگنال رنگ آبی B ، سیگنال هماهنگ کننده افقی H و سیگنال همانگ کننده عمودی V به طور جداگانه فرستاده میشوند .

انواع سنسور دوربینهای مداربسته و مزایای آنها

با توجه به پیشرفت روزافزون دوربین های مداربسته و اهمیت قدرت و کیفیت آنها کمپانی های تولید کننده به فکر گسترش تکنولوژی و نوآوری در این زمینه می باشند.
در قلب هر دوربین دیجیتال در جهان یک حسگر تصویر وجود دارد. حسگر تصویر مسیول تبدیل نور به سیگنال های دیجیتال است. امروزه دو نوع اساسی از سنسورهای تصویر مورد استفاده CCD (دستگاه های جفت) و CMOS سنسور (نیمه هادی اکسید فلزی مکمل) وجود دارد. هر نوع حسگر تصویر دارای مزایا و معایبی است که بر اساس نیاز از آن استفاده می شود.

red-out-noise

پیشرفت های اخیر در تکنولوژی هر دو نوع را برای طیف وسیعی از نیازها مناسب ساخته است.
هر دو نوع لنز کارشان تبدیل نور به سیگنالهای الکتریکی است.در مدل CCD علاوه بر سنسور تصویر نیاز به مدارات مانند آمپیلی فایر . Digitizers مدار اصلاح است .به همین علت فضای اندازه این نوع دوربینها نمی تواند زیاد کوچک باشد .اما سنسور CMOS این طور نیست و می تواند تمامی این مدارات را در تراشه کوچک خود جا بدهد. مزیت این سنسور در مدار کوچکتر و مصرف برق پایینتر است.
سنسور CCD در اواخر دهه ۱۹۶۰ میلادی و CMOS در اوایل دهه ۱۹۷۰ اختراع شدند. سنسورهای CCD انتخاب اصلی برای تصویربرداران به دلیل تصاویر فوق العاده خود شدند. به این دلیل که در فن آوری موجود آن زمان تولید تراشه سنسورهای CCD بسار ساده تر و ارزان تر از رقیب خود بود. تا سال ۱۹۹۰ سنسورهای CMOS به دلیل گرانی تولید و فرایند تولید سخت به صرفه نبودند و در دسترس قرار نمی گرفتند اما بعد از آن سال به دلیل پیشرفت تکنولوژی بیشتر مورد استفاده قرار گرفت ولی هنوز به کیفیت تصویر بالا دست نیافته بود.
هر دو نوع لنزهای CCDو CMOS اگر به درستی طراحی شده باشند می توانند تصاویری با کیفیت بالا بیافرنینند. امروزه اختلاف بین سنسورهای CCD و CMOS بسیار کمتر شده است. تولید کنندگان CMOSتوانسته اند لنزی با کیفیت تصویر بسیار زیاد بسازند در حالی که تولید CCD به تکنولوژی تولید لنزهای کوچک و بامصرف برق کمتری رسیده اند. در نتیجه می شود این لنزها را در دوربین های ارزان قیمت و دوربین های موبایل به کار برد و از لنزهای CMOS در دستگاههای صنعتی و حرفه ای استفاده نمود.
در جمع بندی کلی CMOS ها دارای مدارات مجتمع پیشرفته تر ، اتلاف انرژی کمتر و اندازه های کوچکتر در مقابل کیفیت تصویری که ارائه می دهند ، می باشند . وهمچنین برای تولید انبوه دارای تکنولوژی مناسب تری هستند و درجاهائیکه کیفیت تصویر اهمیت چندانی ندارد کاربرد فراوان دارند از قبیل : دوربین های مدار بسته ، دور بین های ویدئو کنفرانس، اسکنرهای بارکد ، ماشین های فاکس و…،
در مقابل CCDها کیفیت تصویر بالاتری ارائه می دهند و برای کاربردهایی که احتیاج به کیفیت بالائی دارند همچنان بهترین انتخاب می باشد همانند عکاسی های دیجیتال ، دوربین های تلویزیونی ، تصاویر صنعتی با دقت بالا و استفاده های علمی و صنعتی دیگر.
پس در کل این دونوع سنسور دارای کاربرد متفاوتی می باشند و با توجه به اینکه قیمت های هر دو نوع سنسور در دوربین های تجاری چندان تفاوتی نمی کتد می بایست انتخابی متناسب با کاربرد نمود .
با این حال صنعت سیستمهای حفاظتی و نظارتی امروزه تصمیم گرفته است که سلطه لنزهای CCD بر این صنعت را تغییر دهد زیرا CMOS های باکیفیت جایگزین خوبی برای CCD می باشند. اگر چه برخی از تولید کنندگان دوربین های امنیتی به دلایلی فکر می کنند اگر با CCDبمانند بهتر است!

Exmor نام نوعی فناوری است که شرکت سونی به حسگرهای CMOS افزوده است. این حسگر ساختاری با پس زمینه ی روشن و شفاف (back-illuminated structure) دارد که به طور انحصاری توسط شرکت Sony طراحی شده است. این حسگر با این هدف طراحی شده که به دوربین ها این توانایی را بدهد که حتی در محیط های با نور ضعیف (مثل نور شمع) تصاویری باکیفیت بگیرند.
شرکت سونی ادعا می‌کند، فناوری اکسمور تقریباً ۲ برابر حساس تر از حس گرهای CMOS با شفافیت جلوی تصویر معمولی (front-illuminated) است و همچنین باعث کاهش پرش های تصویر(noise) می شود. در حس گر Cmos با پس زمینه شفاف (back-illuminated) نور از پشت به سمت بستر سیلیسیومی هدایت می شود و باعث می‌شود نور با کیفیت بالایی مورد استفاده قرار بگیرد که در ساختارهای با شفافیت جلوی تصویر (front-illuminated) امکان پذیر نیست. دوربین های کیوهان که دارای سنسور های Exmor می باشند اکنون می توانند تصویر های با کیفیت و شفاف در نور کم (مثلاً در هنگام شب) را دریافت و ضبط نمایند.

در فوریه ی ۲۰۰۹، شرکت سونی اولین دوربین های فیلم برداری با کیفیت بالا (HD) در جهان را که به حس گر CMOS با پس زمینه ی شفاف (back-illuminated) مجهز بودند را معرفی کرد که شامل HDR-XR500V و و HDR-XR520V بودند.
در حال حاضر کیوهان از سنسور مدل IMX222 شرکت سونی که دارای فناوری Exmor می باشد

تاثیر طول کابل روی کیفیت تصویر دوربین مداربسته

خیلیا درمورد طول کابل شبکه (Ethernet) و استاندارد مسافت UTP که برای اتصال دوربینهای مدار بسته در سیستم نظارت تصویری از نظر تئوری 100 متر است کنجکاو هستند تا بدانند عدد واقعی چقدر است. جدا از این مسافت، دوست داشتیم بدانیم که مسافت بر روی کیفیت تصویر،نویز و اختلالات تصویری دوربین مدار بسته چقدر اثر گذار خواهد بود. اینکه اگر دوربین مدار بسته با کابلی 150 متری به شبکه متصل باشد آیا تصویر خواهد داد و اگر تصویری داشتیم چه فرقی با حالت استاندارد وجود خواهد داشت.

شرایط آزمایش

برای کابلهای Cat5e و Cat 6 از 90 متر تا 300 متر به بررسی ارتباط پرداختیم و اتصالات بدون رابط و بطور مستقیم در هر انتها به دستگاهها متصل شدند.

  • بررسی دوربین مداربسته: اول امتحان کردیم که آیا دوربین مدار بسته در اتصال به سوئیچ Ping مناسب و مطمئنی از طریق سوئیچ و دسترسی تحت وب دارد یا خیر. دوربینهایی که مورد بررسی قرار گرفتند شامل دوربین مدار بسته 720P، دوربین مدار بسته 1080P، دوربین مدار بسته 4 مگاپیکسلی و مدلهای معمول، PTZ با یا بدون IR و با پروتکلهای 802.3af و 802.3at بودند.
  • بررسی لپتاپ : مرحله بعدی دو لپتاپ را با کابلی بطولهای مختلف بهم وصل کردیم تا ببینیم سرعت انتقال و ارتباط به چه شکل خواهد بود و از طریق نرم افزار iPerf مورد ارزیابی قرار دادیم.
  • بررسی PoE: نهایتا میزان ولتاژ و مصرف برق(وات) را بوسیله تستر PoE در هر دو سمت کابلها بررسی می کنیم تا ببینیم که آیا PoE در تمام فواصل و شرایط بخوبی از پس طول کابل بر می آید یا نه؟

کارکرد کابل Cat 6 (کابل زرد در تصویر زیر) و کابل Cat 5e (کابل آبی) در شرایط و فواصل مختلف با توجه به استاندارد دسته بندیهایشان مورد بررسی قرار گرفتند(23 AWG در مقابل 24 AWG).

بررسی طول کابل شبکه دوربین مداربسته

نکات مهمی

موقع آزمایش استاندارد 90 متر به نکات جالبی رسیدیم:

  • جریان تصویری خوب و ثابتی در فاصله 150 متری در دوربینهای مداربسته مختلف با مشخصات متفاوت تجربه کردیم.
  • بعضی از دوبینهای مداربسته در فاصله حدودی 210 متر هم خوب کار می کردند.
  • کیفیت تصویر و ارسال داده ها در فاصله هایی بیش از حد تعیین شده استاندارد در دوسمت کابل بسیار خوب بود و همانطوری بود که در تئوری استاندارد تعیین شده است.
  • انرژی الکتریکی تا فاصله 300 متر بوسیله PoE بخوبی تامین می شد ولی سیگنال داده ای وجود نداشت.
  • هر دو کابل Cat 5e و Cat 6 تقریبا در بررسیهای ما یکسان عمل کردند و تفاوت ویژه یا خاصی بینشان در فواصل مختلف دیده نشد.

مشخصات استاندارد چیست؟

در استانداردی با نام TIA/EIA-568 که برای کابلهای شبکه تعیین شده است فاصله کمتر از 100 متر (تقریبا 330 فوت) بهترین حالت و قابل قبول است. این اندازه 100 متر، درواقع به دو بخش تقسیم و در نظر گرفته می شود. بخش 90 متری را برای اتصال کابل از Patch Panel تا دستگاه و بخش 10 متری باقی مانده را برای اتصالات Patch Panel در نظر می گیرند اما در صورتی که کابلها بصورت مستقیم وصل شوند همان 100 متر معیار خواهد بود.

اکیدا توصیه می کنیم که از این استاندارد TIA/EIA پیروی کنید و اتصالات و ارتباطات کابلی بین دستگاهها را به همین 100 متر محدود نمایید.

در بررسیها بیشتر سعی کردیم حداکثر مسافت ممکن برای ارسال داده و انرژی از طریق کابل شبکه را آزمایش کنیم اما با زیر پا گذاشتن استاندارد موجود احتمال بروز مشکل در شرایط مختلف وجود خواهد داشت. در مسافتهای بیش از 100 متر بررسی پایداری ارتباط یا اصطحلاک و مسائل مرتبط دیگر را بررسی نکرده ایم تا بخوبی همه موارد را در نظر گرفته باشیم.

PoE در مسافت 300 متری

در بررسی انجام شده فهمیدیم که کارایی PoE حتی بیش از 300 متر کابل هم (بیش از 1 حلقه کابل) تا حدودی حفظ می شود. با اتصال یک تستر فاصله PoE بر روی کابل برای بررسی مسافت تا دوربین مدار بسته دیدیم که انرژی الکتریکی تامینی با مشخصات PoE 44-57VDC دقیقا برابر با همان انرژی خواهد بود که دوربین مدار بسته را در مسافت نزدیک قادر به کار می نماید و درواقع عملا عین استاندارد بود.

توجه کنید که دستگاه نامبرده شده PoE بشکلی طراحی شده است که با افزایش ولتاژ در مسافتهای بیشتر کابل بتوانند بین 44 ولت تا 57 ولت جریان مستقیم(DC) را برای جبران کاهش ولتاژ در انتهای کابل تامین نماید. بنابراین همانطور که در تئوری گفتیم در عمل هم میزان ولتاژی که در فاصله 100 متری برای دوربین مدار بسته درحد 48 ولت تامین شد در فاصله 300 متری بر روی تستر عدد ولتاژ بالاتر 54 ولت را نشان داد. در جدول زیر نتایج مختلف را مشاهده می کنید:

PoE در طول کابل شبکه دوربین مداربسته

درواقع با توجه به ولتاژ و توان الکتریکی تامینی PoE می توان اتصالی تا 300 متر را در نظر داشت اما بدلیل تداخلات و عدم تمرکز سیسگنالهای داده ارتباط بی معنی خواهد بود. شبکه ارتباطی بیش از 240 متر را پشتیبانی نمی کند و بنابراین PoE هم محدودیت داده ها را باید بپذیرد.

داشتن تصویر در طول کابلی با 214 متر!

با کمال تعجب در کابلی بطول 214 متر(700 فوت) توانستیم تصویری مناسب داشته باشیم. دوربین مدار بسته ای که مورد آزمایش قرار گرفت از برند Hikvision با 4 مگاپیکسل رزولوشن از نوع Bullet بنام DS-2CD2042WD-I بود که در ادامه می توانید تصاویرش را مشاهده نمایید.

کیفیت تصاویر در این فاصله(214 متر) با فواصل کوتاهتری که مطابق استاندارد تعریف شده هستند تقریبا کیفیتی یکسان دارد که در تصاویر مشهود است. در فاصله 214 متری هیچگونه افت نرخ فریم تصویر، تخریب پیکسلی یا مسائلی از این دست در طول روز یا تاریکی شب نداشتیم.

بررسی طول کابل شبکه دوربین مداربسته

البته آزمایش ما تنها بر روی یک دوربین مداربسته انجام شد اما بر روی بقیه دوربینها حداکثر تا 180 متر تصویر داشتیم. بعلاوه در دوربینهای مدار بسته با رزولوشنها و نرخ فریم تصویر بالاتر بیشتر با مشکل روبرو بودیم و تقریبا علت آنهم بخشی به محدود شدن پهنای باند بدلیل طول بالای کابلها بر می گردد.

اتصال مطمئن دوربینهای مداربسته تحت شبکه (IP) با کابلی 150 متری

نکته مهم این است که دوربینهای مدار بسته 720P، 1080P، 4MP، PTZ ، IR با پروتکل 803.3af و 802.3at را با کابلی بطول 150 متر مورد بررسی قرار دادیم. تمام دوربینهای مداربسته بخوبی در این فاصله حتی بدون کوچکترین حذف پکیجی در Ping و یا تاثیر بر روی کیفیت تصویر، خروجی ویدئویی داشتند.

اتصال PC به PC

توانستیم با کابلی بطول 240 متر دو سیستم کامپیوتر دسکتاپ را بوسیله کابلهای Cat 5e و Cat 6 بدون هیچ مشکلی در Ping یا ارسال و جابجایی داده ها بیکدیگر وصل کنیم. البته سرعت انتقال محدود و در حد 9 مگابیت بر ثانیه بود اما پایدار و بدون مشکل صورت گرفت.

تفاوتی بین دو کابل Cat 5e و Cat 6 وجود نداشت

با اینکه در کابل Cat 6 طول و پهنای باند بالاتری پشتیبانی می شود اما بازهم بین دو کابل در آزمایشات تفاوتی ندیدیم. البته در بعضی موارد در کابل Cat 5e شاهد میزان کمی افت پکیج در Ping در مسافت بیش از 180 متر بودیم که در Cat 6 میزان کمتری بچشم می خورد.

انتخاب بهترین کابل برای شبکه دوربین مدار بسته و سیستم نظارت تصویری

برای برقراری ارتباط شبکه با سیستمهایی با قابلیت کنترل از راه دور و اصطلاحا ریموت،نیاز به درک کابلها و نوع کابل کشیها خواهند داشت. در برخی موارد کابلهای نصب شده و درحال کار دیگر قابل استفاده نیستند یا ممکن است بخواهید کابلهای جدیدی نصب نمایید. در این مقاله سعی کردیم نگاهی کلی به موضوع نوع کابل شبکه سیستم نظارت تصویری داشته باشیم.

انواع کابلها

بطور کلی 4 نوع کلی کابل برای این منظور وجود دارد. اولین نوع کابل کواکسیال است که در حدود چند دهه در سیستمهای آنالوگ مورد استفاده قرار گرفته است. انتخاب دوم کابلهای Cat 5e، Cat 6 و بطور کلی کابلهای شبکه اترنت (Ethernet) بودند که در شبکه های استاندارد مورد استفاده قرار گرفتند. نوع سوم کابلهای زوج سیم است که شامل دو رشته سیم هستند که در مقاصدی مثل سیستمهای هشدار و کنترل دسترسی مورد استفاده قرار می گیرند. نوع آخر هم کابل فیبر یا فیبر نوری است که اغلب برای ارتباطات و فواصل زیاد در فضای آزاد مورد استفاده قرار می گیرند.

کابلهای Cat 5e و Cat 6 که امروزه برای ارتباطات شبکه رایج مورد استفاده قرار می گیرند شامل 8 رشته سیم هستند که عموما بصورت 4 زوج سیم تابیده شده مورد استفاده قرار می گیرند. در ارتباطات تحت شبکه و استاندارد PoE، تنها دو زوج سیم که شامل 4 رشته می شوند مورد استفاده اند. این 4 رشته در دو فرم چینش استاندارد A یا B بصورتی که زوجی برای انتقال داده و زوجی دیگر برای انتقال انرژی PoE در نظر گرفته شوند، تنظیم می شوند.

مزایای استفاده از سیمهای متعدد

استفاده از سیمهای مختلف برای شبکه ارتباطی می تواند مزایای زیادی داشته باشد. مهمترین مزیت آن میتواند این موضوع باشد که سیمهای موازی (کابلهای موازی) باعث کاهش مقاومت الکتریکی و در نتیجه انتقال بهتر داده ها خواهد شد. تابیدن کابلها و استفاده زوجی هم از استانداردهای کابل Cat بحساب می آید. تاباندن دو سیم بر روی هم دیگر باعث کاهش نویز شده و مقاومتی را که بر اثر نویز در کابل بوجود می آمده به تبع کاهش می دهد. سایز رشته ها یا سیمها نیز بر اساس استانداردی شناخته شده بنام 24 AWG تعیین می شوند.

استاندارد سازی کابلهای Cat باعث بهبود کیفیت انتقال داده ها تحت شبکه می شود، بهمین دلیل است که طول کابل بطور استاندارد حداکثر 100 متر معادل 328 فوت برای هر ارتباط درنظر گرفته می شوند. این کار باعث می شود انتقال نیروی الکتریکی به یک وسیله توسط PoE نیز ممکن شود. برای مثال در کابلی 100 متری که یک سر آن به منبع تامین انرژی PoEبا توان 15.4 وات وصل شده باشد در انتها بدلیل فاصله زیاد این انرژی به 12.95 وات کاهش می یابد. برای استاندارد 802.3at-class 4 که 30 وات است نیز در انتهای کابل با توانی 25.5 واتی روبرو می شویم. در کابلهایی غیر از کابلهای Cat، نمی شود از PoE بخوبی استفاده کرد و حتما باید از مبدل (Convertor) استفاده شود.

 در کابل کشی بر مبنای استاندارد Cat امکان انتقال انرژی الکتریکی PoE با توانی بیشتر از استاندارد 802.3at یعنی بیشتر از 30 وات نیز وجود خواهد داشت. شرکتهای سازنده دوربینهای مداربسته دوربینهایی ساخته اند که می تواند بر روی 2 زوج سیم (بجای یک زوج سیم رایج PoE) انرژی را دریافت کنند. این نوآوری می تواند میزان انرژی محدود 30 وات را که با پتانسیل 57 ولت بوجود آمده در هر زوج سیم به 37 وات ارتقاء داده و عملا در دو زوج سیم به 74 وات انرژی برساند.

ظرفیت جابجایی انرژی الکتریکی

باید بگوییم که قابلیتهای انتقال انرژی در یک زوج سیم و کابل کواکسیال بسیار کمتر از ظرفیتی است که کابل شبکه Cat داراست. زیرا همانطور که گفتیم انتقال انرژی تحت PoE در کابل Cat می تواند بر روی دو زوج سیم صورت گیرد. البته هنوز تفاوتهایی وجود دارد.

اگر چه کابل Cat می تواند با تنظیم مقاومت الکتریکی و پهنای باند بخوبی تا 100 متر (328فوت) انتقال داده ها را میسر نماید اما کابل کواکسیال(Coax) با توجه به ویژگیهایش چنین استانداردی ندارد. بطور کلی در فاصله ای حدود 305 متری یا 1000فوتی یک کابل Cat 5eمقاومتی برابر 22 تا 27 اهم دارد. در یک کابل کواکسیال این مقاومت با توجه به نوع استانداردی مثل RG59 می تواند فرق داشته باشد اما توانایی انتقال آن می تواند بیشتر از 100 متر باشد. در آخر هم تفاوت در مقاومت می تواند بر روی کارایی و کیفیت داده ها اثر بگذارد.

تداخل

بخاطر داشته باشید که مقاومت کابل Cat 5e می تواند بسته به تعداد و میزان تابیده شدن، استاندارد و کیفیت متفاوتی داشته باشد.

با تاباندن سیمها به دور هم میزان نویز داخل کابل کاهش می یابد. یک زوج سیم، استاندارد ویژه ای ندارند و در واقع می تواند در کابهای تخت هم مورد استفاده قرار بگیرند ولی در آن حالت یا بازده کمی دارند یا هیچ تداخل انرژی وجود ندارد. نویز در واقع در مقابل امواج دیجیتال مقاومت بوجود می آورد و باعث اختلال می شود.

در آخر هم کابلهای فیبر نوری قرار دارند. در این روش انتقال که گرانترین راه حل خواهد بود، انتقال و دریافت و ارسال داده ها نیاز به تجهیزات اضافه بیشتری دارند. از مهمترین ویژگیهای این کابلها قابلیت انتقال داده ها در مسافتهای طولانی خواهد بود. مشکل این است که فیبر نوری دیگر استاندارد انتقال انرژی الکتریکی مثل PoE را نخواهد داشت! یعنی برای اینکار نیاز به منبع انرژی در نزدیکی هر یک از تجهیزات در شبکه خواهیم داشت. همچنین هر نوع کابل فیبری نیاز به هماهنگی کامل با سیستمها یا تجهیزاتی خواهد داشت که منابع انتقال هستند. ضمن اینکه نوع ارسال یک حالته یا چند حالته در فرکانسهای ارسال داده ها نیز در این کابلهای نیاز به مهارت، دانش و هماهنگی کامل خواهد داشت.

تفاوت سنسورهای CCD و CMOS در دوربینهای مداربسته

سنسورهای تصویر برداری اصلی ترین بخش هر دوربین مداربسته خواهد بود. دوربینهای مداربسته آنالوگ رایج به سنسورهای پیچیده CCD برای ضبط تصاویر با رزولوشن معمول مجهز بودند ولی اخیرا دوربینهای مداربسته تحت شبکه به سنسورهای تصویربرداری CMOS پیشرفته (Progressive CMOS) برای ضبط تصاویر با کیفیت HD مجهز شده اند. کیفیت تصاویر سنسورهای تصویربرداری نشان دهنده کیفیت تصاویر و قابلیتها و کارکردهای یک دوربین خواهد بود. در این مقاله سعی می کنیم اطلاعات اصلی این تکنولوژی را برای شما تشریح کنیم.

سنسور تصویر برداری درواقع چشم یک دوربین مداربسته امنیتی بحساب می آید. سنسور تصویر (image sensor) وسیله ایست که می تواند تصاویر مرئی را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل نماید. سنسور تصویری تقریبا اصلی ترین وسیله ایست که در دوربینهای دیجیتال و دیگر دستگاههای تصویربرداری قرار می گیرد. یک سنسور تصویر معمولا از خانواده CCD(جفت دستگاه شارژشونده) یا CMOS (اکسید فلزی نیمه هادی) انتخاب می شود.

  • سنسور تصویربرداری

سنسورهای تصویری CCD و CMOS از دو تکنولوژی متفاوت برای ضبط و تصویربرداری دیجیتالی استفاده می کنند. هر دو نوع تصویربرداری از روش تبدیل نور به انرژی الکتریکی و تبدیل آن به سیگنالهای اکترونیکی استفاده می کنند.

  • سنسور تصویر CCD

سنسور CCD مخفف ” جفت دستگاه شارژشونده “، دستگاهی است که انرژی الکتریکی را که معمولا در درون دستگاه از نور دریافتی شارژ می شود برای محاسبات و عملیات بعدی به جریان می اندازد. همانند یک دستگاه فوتومتریک، انرژی انتقال یافته به سنسور CCD از حالت تصویر مرئی به شکل سیگنالی دیجیتالی که مورد نیاز سیستم است در خواهد آمد.

  • سنسور تصویر برداری CMOS

نام سنسورهای CMOS که به نام سنسور “پیکسلهای فعال” هم شناخته می شوند از سنسور تصویربرداری Activepixel MOS گرفته شده که در سالهای 1960 به بعد ابداع شده است و شامل مدارهای مجتمع از شاخه های سنسورهای پیکسلی بوده اند.

  • تفاوت سنسورهای CMOS با CCD

تفاوت سنسور CCD CMOS دوربین مداربسته
  • تفاوتها در کاربردهای نظارت تصویری

با توجه به جدول مقایسه ای بالا تقریبا مزایا و معایب دو سنسور CCD و CMOS مشخص است. بر اساس قابلیتهایی که از جدول مشخص می شود می توان از آنها در شرایط زیر استفاده کرد:

  1. در شرایط نور کم میتوان از دوربین مداربسته CCD استفاده شود.

با توجه به فضای بیشتر و سایز بزرگتر سنسور تصویر CCD، در شرایط نوری نامسائد و کم، می تواند نور بیشتری را از محیط برای تصویربرداری دریافت نماید. علت اینکه این سنسور در شرایط نور کم نسبت به سنسورهای تصویربرداری CMOS بهتر عمل می کنند به این موضوع بازمیگردد. در محیطهایی با نور کم مثل پارکینگهای نیمه تاریک، راه پله ها، اتاقهای تاریک معمولا از دوربینهای مداربسته مجهز به سنسور CCD استفاده می کنند.

  1. استفاده از دوربینهای مداربسته CMOS در دستگاهها و بصورت مخفی

ابعاد سنسور CMOS بسیار کوچک است بنابراین دوربین مداربسته می تواند ابعاد کوچکی داشته باشد. بنابراین دوربین مداربسته با سنسور CCD در اندازه و ابعاد محدودیتهایی داشته و مداری پیچیده دارد و نمی تواند همانند سنسور CMOS کوچک شود. برای بعضی موقعیتها که دوربین مداربسته باید غیرقابل مشاهده یا ضد خرابکاری تعبیه شود کاربران از دوربین مداربسته مخفی مجهز به سنسور CMOS استفاده می کنند.

  1. دوربین مداربسته مجهز به سنسور CMOS برای مقاصدی با نرخ ضبط فریم بالا

سنسور تصویربرداری CMOS می تواند مستقیما سیگنالهای تصویربرداری(نوری) را به سیگنالهای دیجیتال تبدیل نماید و به همین دلیل سرعت پردازش بسیار بالاست. این مزیت باعث می شود سنسور CMOS در مواردی که نیاز به دوربین مداربسته ای با سرعت ضبط فریم بالا وجود دارد بیشتر استفاده شود. با این سنسورها می شود با سرعتی معادل 400 تا 2000 فریم در ثانیه در دوربینهای تصویربرداری دیجیتال به ضبط تصاویر پرداخت. بنابراین برای ضبط تصاویر ویدئویی با سرعت فریم بالا استفاده از دوربین مجهز به سنسور CMOSبهتر است.

  1. چرا در بیشتر دوربینهای مداربسته تحت شبکه از سنسور تصویربرداری CMOS استفاده می شود؟

جدا از اینکه چقدر سنسور CCD خوب است یا چقدر سرعت پیشرفت تکنولوژی CMOSبالاست، تکنولوژی تصویربرداری CCD هنوز در انحصار شرکتهای ژاپنی است (سونی، پاناسونیک، شارپ و …). در دوربینهای مداربسته با رزولوشن HD شرکتهای آمریکایی کنترل پروسه تصویربرداری را بدست دارند و در تکنولوژیهایی مثل فشرده سازی و انتقال تصاویر و… پیشتازی می کنند. بنابراین اولین دوربینهای مداربسته تحت شبکه HD به سنسور های تصویر برداری CMOS بر اساس چیپستهای Texas Instrument (IT) مجهز شدند و روند ادامه یافت. ساخت و تولید سنسورهای CMOS برای شرکتها بسیار ارزانتر از سنسورهای CCD است. برای ساخت سنسورهای CMOS نیاز به زیرساختهای تولیدی کاملا متفاوتی خواهد بود. در سالهای گذشته سازندگان سنسورهای تصویربراری CCD تمایلی به ترک تولید سنسورهای CCDنشان نداده اند. شرکتهای امنیتی هم بیش از پیش به استفاده از دوربینهای مداربسته تحت شبکه مجهز به سنسورهای تصویربرداری CMOS روی آورده اند.

راهنمای نصب دوربین مداربسته Dome

در این مقاله قرار است برای شما درمورد نصب و راه اندازی دوربین مداربسته Dome نکات و توصیه هایی داشته باشیم. سعی کرده ایم بر روی نکات کلیدی و مسائل و گزینه های عملی پیش رو بر اساس سناریویی معمولی پیش  برویم.

مواردی که قرار است بیشتر مورد توجه قرار گیرد:

  • انتخاب بین دوربین مداربسته های Dome با طراحی پایه لنز قابل چرخش در دو یا 3 بعد(چرخش دوبعدی یا سه بعدی)
  • درک محدودیتهای چرخش دو بعدی و اینکه چه زمانی چرخش 3 بعدی ترجیح داده می شود.
  • گزینه های نصب دیواری شامل حالت مسطح یا بر روی استندها
  • انتخاب دوربین مداربسته قابل نصب بر روی سطح
  • محدودیت و شرایط نصب دوربین بر روی سقف
  • تصمیم گیری برای نصب دوربین مداربسته در سقف، دیوار و ..

تفاوت در طراحی دو یا سه بعدی (Gimbals)

بطور کلی باید ابتدا بدانیم که Gimbals در اصطلاح به چه معناست. در ویدئوی زیر بخوبی تشخیص می دهید. منظور از Gimbals یعنی پایه لنز روی دوربین بتواند در چند جهت چرخش داشته باشد. برای مثال اگر تنها لنز بتواند بصورت افقی و عمودی حرکت نماید یعنی شما بصورت عادی از نوع 2 بعدی استفاده کرده اید. بطور کلی دوربینهای مداربسته Domeدارای دو نوع طراحی پایه لنز هستند که امکان تغییر نمای دوربین بدون تغییر محل نصب را به نصاب می دهند. در حالت سه بعدی علاوه بر تغییر زاویه عمودی و افقی می توانید براحتی بدون تغییر  زاویه پایه دوربین تصویر را بچرخانید! فرض کنید ثابت روی صندلی قطار وحشت نشسته باشید و بجای جابجایی شما با تغییر زاویه ریل شما سر و ته شوید، درواقع بعد سوم در این دوربینها همین کار را انجام می دهد. در تصویر زیر مشاهده می نمایید:

مدلهای سه بعدی برای تصحیح نمای دوربین مداربسته پس از نصب فیزیکی دوربین بسیار مناسبند و انعطاف بالایی در نصب دارند.

نصب دوربین مداربسته Dome بر روی سقف شیبدار گاهی نیاز به تعبیه جعبه ای برای ایجاد تراز در زیر دوربین دارد. این موضوع معمولا نه از نظر زیبایی کار و نه از نظر کاربران قابل پذیرش نیست.

اکثر دوربینهای مداربسته Dome معتبر موجود در بازار امروزه طراحی پایه لنز سه بعدی دارند ولی هنوز بین دوربین مداربسته های Dome سایز کوچک مدلهای دو بعدی زیادی وجود دارد که اکثرا از مدلهای ارزانقیمت بشمار می آیند. برای مثال دوربین مداربسته Axis M3004/M3005، Dahua HD2100N و Hikvision DS-2CD7164-E مدلهای کوچک Dome هستند که همگی قابلیت چرخش 3 بعدی را دارند در حالی که مدلهای Bosch Flexidome Micro، Sony X series و ACTi E Series با پایه لنز 2 بعدی ساخته شده اند.

مدل چرخش دوربین می تواند در برگه مشخصات براحتی دیده شود و نشان دهنده میزان چرخش است. در زیر دو نمونه از مشخصات دوربین مداربسته Hikvision (کادر پایین تصویر)و Bosch (کادر بالای تصویر)را میبینید:

مشخصات دوربین مداربسته Bosch Hikvision

نصب بر روی دیوار

دو روش کلی برای نصب دوربین Dome بر روی دیوار وجود دارد که هردو روش بستگی به محل نصب و محیط و میدان دید مورد نیاز دارد:

بصورت Flat(مستقیم)

در این روش کف دوربین بر روی سطح دیوار قرار گرفته و بدون نیاز به هیچگونه پایه اضافی بصورت مستقیم قابل نصب است.

نصب دوربین مداربسته دیوار

پایه های دیواری

این مدل نصب احتیاج به دستگیره ها و پایه های دیواری مانند آنچه در تصویر زیر می بینید خواهد داشت. این نوع استندها و براکتها در اندازه ها و شکلهای مختلفی در بازار وجود دارند:

پایه نصب دوربین مداربسته

میدان دید:

اولین و مهمترین موضوع در نصب دوربین مداربسته داشتن بهترین میدان دید مورد نظر است که قطعا روش نصب دوربین مداربسته را نیز تحت تاثیر قرار می دهد. در دوربین مداربسته هایی با طراحی پایه لنز برای چرخش دوبعدی بدست آوردن زاویه دید مورد نیاز با نصب دوربین بصورت Flat بر روی دیوار سخت خواهد بود. حتی در برخی از مدلهای 3بعدی هم ممکن است دید صحنه مورد نظر را با توجه به زوایای محدود چرخش عمودی و افقی نتوانیم بدست بیاوریم. برای حل این مشکلات میتوان از پایه ها و براکتهای دیواری استفاده کرد.

نصب شکیل بر روی دیوار

بحث زیبایی نصب بر روی دیوار ممکن است گاهی بسیار مهم و حتی خسته کننده باشد. بعضی کاربران معتقدند که استفاده از پایه ها زیبایی و طراحی داخلی را بهم می زند. بقیه هم حس می کنند نصب دوربین مداربسته Dome بر روی دیوار زیاد جالب نیست یا کمی دوربین را ارزان و بی کیفیت نشان می دهد. البته تصمیم در این باره کاملا سلیقه ای می تواند باشد.

هزینه

هزینه نصب دوربین مداربسته بر روی دیوار با استفاده از پایه ها یا استندهای دیواری معتبر بالاست. خود پایه ها نیز قیمت بالایی دارند. هزینه نیروی نصاب و نصب ایمن کابلها در روی دیوار هم همینطور و سپس در داخل دیوار نیز تعبیه خودش را دارد که اینکار نسبت به نصب ساده بیشتر هزینه می طلبد. اگر چه بنظر می آید انجام آن برای یک دوربین مداربسته خیلی زمان نبرد، اما برای پروژه های چند دوربینه بسیار وقتگیر خواهد بود.

دوربین مداربسته هایی با طراحی پایه لنز برای چرخش دوبعدی بدست آوردن زاویه دید مورد نیاز با نصب دوربین بصورت Flat بر روی دیوار سخت خواهد بود. حتی در برخی از مدلهای 3بعدی هم ممکن است دید صحنه مورد نظر را با توجه به زوایای محدود چرخش عمودی و افقی نتوانیم بدست بیاوریم. برای حل این مشکلات میتوان از پایه ها و براکتهای دیواری استفاده کرد.

نصب روی دیوار یا تعبیه در داخل دیوار(توکار)

وقتی به بحث نصب دوربین مداربسته Dome بر روی سقف می رسیم سوالی که همواره پرسیده می شود این است که روکار یا توکار نصب شود. برای هر دو این حالات نصب، معایب و مزایایی می توان نام برد.

نصب دوربین مداربسته Dome

نصب بر روی دیوار(روکار) سریعتر است ضمن اینکه نیاز به ایجاد حفره بزرگی بر روی سطح وجود ندارد. همچنین احتمال آسیب زدن به سطح نیز کمتر خواهد بود(مثلا بر روی دیوار یا کاشی های سقف کاذب). بعضی از کاربران بخاطر حساسیت بر روی بحث طراحی و زیبایی محیط دوست دارند دوربین بصورت توکار در داخل سقف یا دیوار تعبیه شود و کمتر بیرون زده باشد. البته این مشکل کمتر متوجه دوربین مداربسته Dome کوچک خواهد بود زیرا معمولا سایز بسیار کوچکی حداکثر تا 10 سانتیمتر دارند.

مشکلات نصب توکار

اگرچه نصب توکار از نظر زیبایی و ظرافت طراحی و نصب گزینه بهتری به حساب می آید، اما مشکلاتی نیز دارد. اول اینکه نصاب باید از یک قاب توکار استفاده کند تا بتواند دوربین را در داخل آن مهار و نصب کند. دوم اینکه این قاب نیز خودش هزینه مضاعف دارد. ضمن اینکه شاید قاب مناسب را نتوانیم براحتی در بازار پیدا کنیم.

ایجاد استقامت بیشتر برای نصب روی کاشی های سقف کاذب

مهم نیست که دوربین مداربسته به چه صورت به سقف نصب شود اما بخش مهم کار که معمولا نادیده گرفته می شود این است که آیا پایه های سقف کاذب بخوبی آنرا مهار می کنند؟ اکثر دوربینهای مداربسته یا مدلهای مجهز به IK10 بسیار سنگین هستند و باید برای کاشی سقف کاذب محل نصب زیرسازی و مهار خوبی در نظر گرفته شود و تنها به پایه های نگهدارنده سقف کاذب اکتفا نکرد. البته این نگرانی کمتر متوجه دوربینهای سایز کوچک و سبک وزن خواهد بود.

راههای مختلفی برای حل مشکل وجود دارد اما معروفترین روش استفاده از ریلهای تقویتی و انشعابی سقف هاست که در تصویر زیر می بینید.

ریل سقف کاذب

همینطور می توانید از پلها و جعبه های تعبیه اسپیکرهای سقفی استفاده کنید که براحتی بدنه دوربین در جای امنی در سقف پوشیده می شوند.

پایه نگهدارنده دوربین مداربسته

مثالهایی در مورد میدان دید

در ادامه نمونه ای از نماهای مختلف از سه روش نصب دوربین مداربسته Dome نشان خواهیم داد. سه روش نصب منظورمان نصب بر روی دیوار، سقف، زیر طاق یا شیروانی است. در تصویر می بینید که در این سه مدل نصب دوربین مداربسته Dome، محیط راهرو پوشش داده می شود اما تفاوتهای ظریفی در میدان دید وجود دارد که در ادامه می گوییم.

نصف بر روی سقف

ابتدا ما دوربین مداربسته را بر روی سقف نصب می کنیم که تقریبا 2.75 متر از کف فاصله دارد. همانطور که در ویدئوی زیر خواهید دید بخاطر محدودیت میدان دید عمودی دوربین، تنها حدود 1.5 متر از کف زمین تا سقف را در انتهای راهرو نمایش می دهد. در این حالت اصلا چهره عابرین دیده نمی شود و براحتی بدون دیده شدن صورتشان می توانند به اتاق سمت راست بروند. این مشکل درحالت نصب دیواری بر طرف می شود.

نصب بر روی دیوار کناری

در این وضعیت دوربین در انتهای دیوار راهرو بر روی دیوا کناری نصب شده و تقریبا 2.75 متر از کف راهرو فاصله دارد. نصب به این شکل می تواند تصویر تمام راهرو را پوشش دهد و حتی بخشی از فعالیتهای داخل دو اتاق سمت چپ را نیز پوشش داده است. با این حال نمی تواند ورودی سمت راست را بخوبی نشان دهد.

در ادامه می بینیم که نصب دوربین مداربسته در مرکز دیوار انتهای راهرو یا سقف شیبدار انتهای راهرو می تواند این مشکل را بر طرف کند.

نصب بر روی طاق(بخش بیرون زده) انتهای راهرو

در آخر دوربین مداربسته را در انتهای راهرو بر روی دیواره و طاقی که سقف کاذب ایجاد کرده بود نصب کردیم. در این نقطه هم مزیت نصب سقفی را داریم و هم می توانیم دید بهتری بر روی اهداف مورد نظرمان داشته باشیم. همچنین محدودیت دید انتهای راهرو را نیز دیگر نداریم. برای دوربین مداربسته هایی که زاویه دید عمودی محدودی دارند(مدلهای کوچک) این حالت بهتر جواب می دهد:

استاندارد ONVIF در دستگاههای نظارت تصویری

فرق بین استاندارد Onvif با NTSC/PAL

اگر بخواهیم ساده بگوییم می شود بیان کرد که ONVIF معادل تصاویر ویدئویی با استاندارد NTSC/PAL تلویزیونی از نوع تحت شبکه است! که در آن ONVIF قابلیتهای بسیار پیشرفته تر و پیچیده تری را نسبت به آنها ارائه می نماید. NTSC/PAL درواقع بیطرف هستند و یک جریان تصویری یکنواخت را تشکیل می دهند. درواقع ترکیبی با بیش از 50 سال تجربه است که بخوبی کارآمد و مطمئن از کار در آمده است.

اما رزولوشن و نرخ فریم تصویر محدود و ثابت است و هیچ تنظیمات و کنترلی در کار نیست. اگر بخواهید کنترلی روی تصاویر داشته باشید یا از I/O ، PTZ ها، تحلیلگر ویدئویی، تنظیمات دوربین مداربسته و … استفاده کنید، گزینه ای درکار نیست. اینکار باید بصورت جداگانه انجام شود که بعنوان گزینه های جانبی از آن یاد می شود. اما در سطحی بالاتر ONVIF جایگزین استاندارد ONVIF/PAL شده است اما با خودش مزایا و مشکلات فراوانی هم همراه داشته است.

دستگاهها و کاربران

محصولاتی که از ONVIF پشتیبانی می کنند به دو دسته اصلی انواع و برندها تقسیم می شوند:

  • یک دستگاه که اغلب یک دوربین مداربسته تحت شبکه است، محصولی است که به درخواستهای رسیده از ONVIF واکنش نشان می دهد. دستگاهها ممکن است انکدر، رکوردر یا حتی پنل کنترل دسترسی باشند.
  • یک کاربر که اغلب در واقع یک رکوردر یا VMS است که درخواستی را توسط ONVIF می فرستد.

بیشترین سناریوها بر روی بخش کاربر صورت می گیرد. کاربر در واقع در اینجا برندهایی مثل Milestone، Genetec، Exacq و … هستند که درخواستی را توسط ONVIF به سمت یک دوربین مداربسته تحت شبکه (IP) مثل Axis، Bosch، Sony، Uniview و .. می فرستد.

گاهی مواقع یک VMS یا رکوردر می تواند شبیه به یک دستگاه هم عمل کند. یعنی تصاویر ویدئویی خروجی در پاسخ به نیاز و درخواست دیگر سیستمها به سمت آنها ارسال شود.

نسخه های ONVIF از گذشته تا حال

درک تفاوتهای بین انواع ONVIF ها بسیار حیاتی است. مهمترین موضوع تفاوتهای بین نسخه های قدیمی ONVIF با پروفایلهای جدید خواهد بود.

ONVIF در 2 نسخه بروز منتشر شده داشته است که شامل نسخه های 1.x و 2.x است. هر محصولی که برای نسخه 1.0 سازگار شده باشد به عنوان نسخه Archived یا قدیمی در نظر گرفته می شود. در بررسیهای انجام شده فهمیدیم که محصولات قدیمی تر مشکلات بسیار بیشتری در یکپارچگی سیستمها بوجود آورده اند. بعلاوه در انتهای سال 2015 هم ONVIFانتشار و حمایت محصولات و حتی نمایش گزینه Archived یا قدیمی را نیز لغو کرده است.

پروفایلهای ONVIF (ONVIF Profiles)

حالا نگاهی به سری نسخه ها یا Profile های ONVIF می اندازیم. با شناخت محصولات می توان تشخیص داد چه پروفایلهایی را پشتیبانی می کنند. پروفایلهای اصلی به ترتیب عبارتند از :

  • پروفایل S قدیمی ترین و مشهورترین پروفایل پشتیبانی است که می تواند جریانهای تصویری را در حالت پایه از یک دوربین مدار بسته به یک VMS یا رکوردر ارسال نماید. وقتی روی محصولی بطور عمومی گزینه ONVIF را می بینید در واقع منظور شرکت سازنده ONVIF با Profile S است.
  • پروفایل G یک پروفایل با امکانات افزوده برای پشتیبانی از دسترسی به حافظه ذخیره سازی ویدئویی است. برای مثال این پروفایل می تواند ارسال یا دریافت تصاویر از طرف یک دوربین مداربسته تحت شبکه با حافظه داخلی را به یک VMS یا رکوردر ممکن سازد. از سال 2016(ماه May– اردیبهشت 1395) به بعد این پروفایل بطور رسمی کمتر در محصولات نظارت تصویر ی مورد استفاده قرار گرفته است.
  • پروفایل Q پروفایل دیگری است که با هدف ساده کردن شناسایی و Discovery دوربین مداربسته در شبکه و هدف بهبود امنیت طراحی شده بود. اینکار با حذف رمز عبور (Password) پیش فرض دستگاهها صورت می گیرد(اجبار در تغییر رمز در اولین استفاده). از سال 2016 (May ، اردیبهشت 1395)  تا به امروز هنوز بطور رسمی معرفی نشده است و پشتیبانی از آن هنوز به رسمیت شناخته نمی شود.
  • پروفایل T که پروفایل آینده ONVIF بحساب می آید قرار است پشتیبانی از H.265 را نیز در برنامه داشته باشد.

پشتیبانی از کدکها و H.265

پروفایل امرو ONVIF یعنی S، از کدکهای MJPEG، MPEG-4 و H.264 پشتیبانی می نماید. اما هنوز هم از کدک H.265 پشتیبانی نمی کند و زمانی که ONVIF با پروفایل S منتشر شد هنوز کدک H.265 با صنعت سازگار نشده بود و نیاز به اقداماتی بیشتر برای پشتیبانی H.265 بر روی دستگاهها داشت.

در چند سال گذشته، پشتیبانی از H.265 افزایش یافته و از اواسط سال 2016 با معرفی پروفایل جدید تا به امروز هنوز هم محدودیتهای زیادی در این زمینه دارد. بنابراین استفاده از دوربین مداربسته H.265 با محصولاتی از برند متفاوت در سیستم استاندارد ONVI ممکن است با ناسازگاریهایی روبرو شود.

طراحی زیرساخت شبکه IP/PoE دوربین مداربسته

در ابتدا باید این را درنظر داشته باشید که در بسیاری از موارد با تغییر حتی یک دستگاه در داخل شبکه دوربین مداربسته و سیستم نظارت تصویری نیاز می شود کل زیر ساخت هم تغییر نماید.

نوشتن لیستی کامل و تهیه فاکتور خرید و پیشنهاد برای تجهیزات زیرساخت شبکه سیستم نظارت تصویری کار آسانی است اما این در صورتی است که شما دقیقا بدانید چه می خواهید و چطور قرار است سیستم به کار گرفته شود. ضمن اینکه لیست هر شرکت و کسب و کار و شرایطی منحصر به همان موقعیت است و شبیه پازلی جدید در هر پروژه عمل می نماید.

این را هم در نظر داشته باشید که گاهی همه چیز بخوبی پیش نمی رود و حضور عوامل محیطی یا تئوری فکری جدید کاربران کار را گره می زند.

اول به مفهوم این می پردازیم که اصلا طراحی زیرساخت یک شبکه برای استفاده از دوربینهای مداربسته تحت شبکه و با استفاده از PoR در سیستمهای نظارت تصویری امنیتی یعنی چه؟

اول از همه یک نقطه مرکزی برای کار در نظر بگیرید که بطور تئوری همه تجهیزات مثل دوربین مداربسته یا دستگاههای کنترل دسترسی قرار است از آن نقطه مسیریابی شوند. این نقاط مبدا، ممکن است در بعضی پروژه ها متعدد باشند و هر کدام نیاز به استفاده از چارچوب ارسال و دریافت ویژه ای برای داده ها داشته باشند(IDF).

برای هر یک از این نقاط و موقعیتها باید موارد زیر در نظر گرفته شوند:

تعداد و نوع دوربینهای مدار بسته مد نظر

  • شرکت سازنده و مدل هر یک از دوربینهای مداربسته را باید بدانید. اطلاعات کافی به محاسبه نیازمندیهای پهنای باند و PoE کمک می نماید.
  • قرار است چه تعداد دوربین مداربسته در این محل نصب شود؟ اگر دوربینهای مداربسته متفاوتی از برندهای مختلف برای آن در نظر دارید باید همه را لیست نمایید.
  • همه اعداد و ارقامی که از فواصل بدست آمده محدودیتی برابر با حداکثر 90 متر )290 فوت(خواهند داشت تا بتوانیم از قابلیت PoE استفاده کنیم. یعنی حداکثر فاصله بین اتصالات باید کمتر از 90 متر باشد. شاید شما تنها به محدودیت 100 متری PoE فکر کنید اما بازهم این حداکثرها به نوع و برند کابلهای شبکه ای بر می گردد که قرار است مورد استفاده قرار دهید. یعنی میزان مقاومت کابل و تغییر کارایی سیستم مهم خواهد بود. موارد استثنا را نیز نمی توانیم در برنامه ریزی در نظر بگیرید وگرنه یکی از بهترین گزینه ها مثلا سیستم PoE + شرکت Uniview خواهد بود که به بهترین شکل تا 300 متر می تواند PoE و ارسال داده ها برای یک دوربین مداربسته را میسر نماید.

نوع کابل شبکه مورد استفاده

  • چه کابلی برای نصب استفاده شده است؟ وقتی کابل کشی موجود که از تغییر کواکسیال و آنالوگ به شبکه IP رسیده است ممکن است بخشهایی هنوز از کواکسیال یا فیبر نوری در سیستم استفاده کرده باشند. برای کابل کواکسیال از استاندارد RG59 استفاده می شود اما مهم است که در نظر گرفته شود. زیرا کابلهای بسیار قدیمی ممکن است از محافظ آلومینیومی در ساختشان استفاده شده باشد که باید حتما برای رسیدن به مقاومت بالاتر در کابلها از نوع جدید بدون محافظ استفاده شود.
  • در نصب کابلهای جدید شبکه از استانداردهای Cat 5e و Cat 6 استفاده می کنند.
  • فیبر نوری خیلی پیچیده تر است و باید در ابتدا نوع ارسال مشخص شود.
  • مشخص نمایید که نوع ارسال کدامیک از حالات Single یا Multimode خواهد بود. سپس باید سایز کابل و فیبر را در نظر داشته باشید که قابلیت هماهنگی با نوع ارسال را داشته باشد. برای حالت ارسال Single باید از کابل 9/1.25 استفاده شود و در حالت Multimode نیز می تواند در دو ابعاد 62.5/1.15 یا 50/1.25 باشد که بستگی به فاصله خواهد داشت. جدا از این موارد، مودمهای کابل فیبر نوری باید هماهنگ با هر کدام از مشخصات باشد و پهنای باند مناسبی را پشتیبانی نماید. توسط لوازم بیشتری که نقش تبدیل را بازی می کنند نوع کابل می تواند مثلا تنها UTP یا کابل شبکه معمولی بوده و بصورت مستقیم دستگاه به شبکه متصل شود. برای کابلهای کواکسیال و زوج سیم و فیبر نوری در شبکه نیاز به تجهیزاتی برای تبدیل نوع ارسال وجود خواهد داشت.