آموزش دوربین مداربسته:

در اینجا یک سری از آموزش های تخصصی دوربین های مداربسته را برای شما تدارک دیده ایم که شاید بارها درباره آن ها شنیده باشید اما به خوبی آن ها را درک نکرده باشید. در اینجا سعی کردیم مطالب را با ذکر مثال و عکس عنوان کنیم تا بتوانیم مباحث را خیلی خوب و مفید در اختیار شما قرار دهیم و امیدواریم که مورد استفاده تان قرار بگیرد.

1-کیفیت دوربین مداربسته:

زمانیکه از کیفیت تصویر دوربین های مداربسته صحبت می کنیم، بحث رزولوشن یا وضوح تصویر مطرح می گردد.

یادتونه قدیما...

تصویر تلویزیون های قدیمی تشکیل شده بود از نقطه نقطه های کوچک و ریزی که با چشم دیده می شدند. خوب همین جا صبر کنید؛ این نقطه نقطه ها همان پیکسل های تصویر هستند. پیکسل کوچکترین واحد تشکیل دهنده یک تصویر است. تعدادی متشکل از پیکسل های افقی در پیکسل های عمودی، یک تصویر را تشکیل می دهند. دقیقا مثل رج های تشکیل دهنده ی یک قالی.

quality1

quality mob

هر چقدر تعداد پیکسل های افقی در پیکسل های عمودی بیشتر باشد تصویر با کیفیت تر است و همین طور وضوح تصویر و رزولوشن نیز بالاتر است.

به طور مثال وضوح تصویر یک دوربین 2 مگاپیکسلی 1920*1080 می باشد که عدد اول تعداد پیکسل های افقی تصویر و عدد دوم تعداد پیکسل های عمودی تصویر می باشد. حاصل ضرب این دو عدد نشان دهنده ی وضوح تصویر می باشد.

1920 * 1080 = 2.073.600

که نشان دهنده ی 2 میلیون پیکسل یا همان 2 مگاپیکسل است.

بدنیست که تاریخچه ی کیفیت تصویر دوربین های مداربسته را که در 10 سال گذشته تا به امروز آمده اند را مطالعه کنید.

نام

رزولوشن

توضیحات

D1

720×480

به کیفیت Full D1 نیز شهرت دارد.

960H960×576کیفیت آنالوگ

720P

1280×720

معروف به 720p

960P

1280×960

استاندارد HD سونی می باشد. 960p

1080P

1920×1080

معروف به 1080p یا Full HD

3MP

2048×1536

سه مگاپیکسل

4MP2592×1520چهار مگاپیکسل

5MP

2592×1944

پنج مگاپیکسل

 

فریم بر ثانیه یا FPS (سرعت تصویر):

تصاویر ویدئویی متشکل از تعدادی عکس در امتداد یکدیگر هستند که در یک ثانیه ضبط یا پخش می شوند و با واحد فریم در ثانیه محاسبه می شود. جالب است بدانید که اکثر دوربین های مداربسته با سرعت 25 فریم در ثانیه قابلیت فیلم برداری را دارند و این نرخ فریم frame rate تصاویر را به صورت زنده و Live برای شما ارائه می دهد. هرچقدر نرخ فریم frame rate کمتر باشد، تصاویر بریده بریده تر و تکه تکه نمایش داده می شوند و هرچه با فریم بالاتری ضبط و پخش انجام شود تصاویر زنده تر و طبیعی تری خواهیم داشت.

fpsnew

fpsmob

نکته ی جالب اینجاست که برای شمارش اسکناس به وسیله دوربین مداربسته و یا خواندن پلاک خودروی در حال حرکت، به نرخ فریم frame rate بالای 40، 50 و حتی 60 فریم در ثانیه نیازمندیم چرا که سرعت ماشین در حال حرکت (بالای 30 کیلومتر در ساعت) نیازمند سرعت بالا در فیلم برداری است. در تصویر پایین به راحتی می توانید تفاوت تعداد فریم برثانیه را ببینید.

سنسور تصویر:

مهمترین بخش تشکیل دهنده یک دوربین مداربسته یک قطعه کریستالی با نام سنسور تصویر است که در قسمت جلویی برد اصلی دوربین قرار گرفته است. سنسور تصویر مانند چشم انسان توانایی دریافت نور و تبدیل آن به تصویر را دارد.

هنگامیکه سنسور تصویر یک دوربین مداربسته به واسطه لنز (یا همان عدسی چشم)، نور های محیط را دریافت می کند، می تواند براساس الگوریتم های مختلف و پیشرفته، تصاویری را ثبت کند که حتی چشم غیر مسلح انسان قادر به دیدن آنها نیست. به طور مثال سنسور تصویر استارلایت در زمانیکه نور بسیار کم است و ما چیزی جز تاریکی نمی بینیم، می تواند تصاویری روشن و رنگی را تشکیل دهد.

معروف ترین سنسور تصویر در دنیا متعلق به کمپانی سونی ژاپن می باشد.

بر خلاف اکثر شرکت های تولید کننده سنسور تصویر، سنسور های تصویر سونی کیفیت پایداری در گذر زمان دارند و در مرور زمان کیفیت تصویر آن ها افت نمی کند.

نکته: سنسور های تصویر، با نام تجاری شرکت سازنده، مدل آن و تکنولوژی مربوط به ساخت آن شناخته می شوند. به طور مثال Sony imx307 سنسور تصویر سونی 2مگاپیکسلی با قابلیت استارلایت می باشد.

 

کیفیت آنالوگ در مقایسه با دیجیتال:

analog digital
analog digital mob

مفاهیمی که تا اینجا به آن ها اشاره شد در بین انواع دوربین مداربسته مشترک می باشد. اما به طور کلی دو دسته دوربین مداربسته با دو نوع تکنولوژی کاملا متفاوت در جهان تولید می شود:

دوربین مداربسته با تکنولوژی آنالوگ (AHD)

دوربین مداربسته با تکنولوژی دیجیتال (IP)

دوربین مداربسته دیجیتال به دلیل استفاده از پردازش داخلی دوربین، دارای کیفیت بالاتری است. برخلاف سیستم های آنلوگ که به دوربین مداربسته AHD شهرت دارد، تصاویر دیجیتال پردازش شده و اماده ضبط و پخش هستند. به همین دلیل دوربین مداربسته دیجیتال به مراتب قیمت بالاتری نیز از سایر تکنولوژی ها دارد.

در دوربین مداربسته آنالوگ (AHD)، دوربین سیگنال آنالوگ را دریافت و آن را بدون هیچ گونه دستکاری به سمت دستگاه DVR ارسال می نماید. دستگاه DVR وظیفه دارد این سیگنال را تبدیل به کدهای دیجیتالی نماید تا تصویر قابل مشاهده شود.


2-اصول نورپردازی برای دوربین مداربسته

اکثر سرقت ها در زمان کاهش نور محیط انجام می شود. تاریکی شب زمان خوبی برای این کار است. یکی از چالش های نصاب های دوربین مداربسته باید تضمین کیفیت مناسب تصویر، در هر شرایط نوری باشد. برای رسیدن به نقطه بهینه به لحاظ نوری در 24 ساعت شبانه روز باید 6 فاکتور اصلی را مد نظر داشته باشید:

فاصله سوژه از دوربین

انواع نورپردازی

زاویه نورپردازی

کیفیت نورپردازی

یکپارچگی نور با دوربین و لنز

هزینه های پیاده سازی و نگه داری

حساسیت به نور در دوربین مداربسته مشخص می کند تا چه زمانی از روز دوربین شما می تواند تصاویر رنگی ارائه دهد. هرچقدر مقدار فاکتور illumination (درخشش) مورد پشتیبانی دوربین مداربسته کم تر باشد، نور محیطی کمتری برای تصویربرداری رنگی نیاز است.

کم ترین میزان illumination که در مشخصات فنی یک دوربین مداربسته ذکر می شود، از طریق تست های تولید کننده محصول به دست می آید. این مقدار نشان دهنده راهی است که از طریق آن میزان حساسیت دوربین سنجیده می شود. به عبارت دیگر حداقل مقدار نور محیط که با واحد اندازه گیری lux شناخته می شود، کم ترین میزان نوری است که در تصویر می توان چهره اشخاص و هویت اشیا محیط را تشخیص داد.

مقدار Lux دوربین مداربسته چقدر باید باشد؟

نور سفید مانند نور خورشید، لامپ، نور LED و... با واحد اندازه گیری Lux نشان داده می شود. یک لاکس (1 Lux) معادل نوری است که یک شمع بر روی یک صفحه دارای ابعاد یک متر مربع ایجاد می نماید. در استاندارد آمریکایی این مقدار معادل نور یک شمع بر روی صفحه دارای ابعاد یک فوت مربع است.

lumen candel1
lumen candle

میزان Lux محیط در ساعات مختلف شبانه روز متفاوت است. هرچقدر دوربین مداربسته دارای حساسیت نوری بالاتری باشد، می تواند در Lux محیطی کمتری تصاویر رنگی و واضح تحویل دهد. مقدار عددی Lux در شبانه روز از 100.000 در یک روز آفتابی تابستان با شدت نور بالا تا مقدار 0.0001 در یک شب ابری بدون نور ماه و تاریکی زیاد متغیر است. در تصویر زیر می توانید به صورت حدودی میزان lux را در ساعات و شرایط مختلف شبانه روز بررسی نمایید:

انواع نورپردازی:
lux
light modes

نورپردازی محیط برای دریافت تصاویر مناسب دارای روش های مختلفی است. می توان از انواع منابع انرژی دارای توان های مصرفی مختلف برای نورپردازی استفاده نمود. در ادامه به انواع این روش ها و انواع روش های نورپردازی محیط می پردازیم.

لامپ رشته ای :

برای دوربین مداربسته استفاده از لامپ رشته ای نامناسب است. این لامپ ها صرفه اقتصادی نیز ندارد. این لامپ ها اغلب برای استفاده گران هستند و هم چنین نیاز به تعویض نیز دارد. (3 بار در سال در صورت استفاده مداوم). استفاده از این نوع لامپ ها در حال کاهش و منسوخ شدن می باشد.

لامپ فلورسنت:

استفاده از این لامپ ها به دلیل وجود حالتی به نام "beating" برای دوربین مداربسته توصیه نمی شود. این لامپ ها عموما کم مصرف هستند و برای استفاده رد محیط داخل خانه تولید می شوند. لامپ های فلورسنت دارای مصرف کم تری به نسبت لامپ های تنگستن می باشد.

 
لامپ هایLED:

استفاده از LED جهت نورپردازی دوربین مداربسته با سرعت بالایی رو به رشد است. این لامپ ها بسیار به صرفه هستند و اعتماد بالایی در استفاده از آن ها وجود دارد. کم ترین هزینه مصرف برق در بیبن منابع نورپردازی در لامپ های LED وجود دارد.

نور مادون قرمز چیست؟

نور مادون قرمز نوری است که چشم انسان قادر به دیدن آن نیست اما سنسور تصویر دوربین مداربسته توانایی دیدن آن را دارد. نور مادون قرمز دارای طول موجی بالاتر از محدوده دید انسان است. این طول موج مقداری در حدود 700 الی 1100 نانومتر می باشد.

تصاویر دریافتی از بازتاب نور مادون قرمز به صورت سیاه و سفید می باشد لذا دریافت تصاویر رنگی با این نور امکان پذیر نیست. دوربین هایی که از نور مادون قرمز برای روشنایی شب استفاده می کنند به دوربین مداربسته Day/Light معروف می باشند.

 

دیافراگم دوربین مداربسته:

دیافراگم (Aperture) در دوربین مداربسته تعیین می کند که چه میزان نور از لنز دوربین عبور کند و به سنسور تصویر برسد. دیافراگم با F-STOP نیز شناخته می شود. هرچقدر مقدار F-STOP کم تر باشد نوری که از لنز عبور می کند بیشتر است. این مقدار بسته به تولید کننده لنز می تواند اندکی متغیر باشد.

نکته: در دوربین مداربسته به دیافراگم IRIS نیز گفته می شود.

به طور کلی هیچ وقت میزان نوری که از محیط به سنسور تصویر دوربین می رسد به اندازه کل نور محیط نمی باشد. حداکثر میزان ممکن نوری که به سنسور تصویر می رسد 20% نور محیط است که در حالت F-STOP=1 به دست می آید. به این حالت دیافراگم کامل گفته می شود.

در جدول زیر مقدار حدودی نور عبوری و Lux را برای F-STOP های مختلف مشاهده می نمایید:

مقدار F-STOP

میزان نور عبوری (%)

میزان نور محیط مورد نیاز برای ایجاد lux=1 در دوربین

f/1

20%

5 lux

f/1.2

15%

7.5 lux

f/1.4

10%

10 lux

f/1.6

7.5%

13.3 lux

f/1.8

6.25%

16 lux

f/2

5%

20 lux

f/2.4

3.75%

30 lux

f/2.8

2.5%

40 lux

f/4

1.25%

80 lux

 

هرچقدر مقدار F-stop افزایش می یابد به معنای بسته تر شدن دیافراگم است. در تصویر زیر مفهوم بسته شدن دیافراگم بسته به مقادیر مختلف F-STOP نمایش داده شده است.


distance

distance mob

بسته تر شدن دیافراگم باعث کاهش عمق تصویر نیز می شود. هرچقدر عمق تصویر بیشتر باشد تصویر اشیا موجود در محیط در فاصله دورتر واضح تر دیده می شود. این حالت را با زمانی مقایسه نمایید که چشمان خود را به حالت نیمه باز در می آورید. در این حالت سوژه های دورتر در تصویر چشم شما، کمی تار می شود و اشیا نزدیک تر را مشاهده خواهید نمود.

انواع لنز دوربین مداربسته و مقدارF-STOP:

لنزهای مورد استفاده در دوربین های مداربسته بسیار متنوع است. لنزهای ثابت که با فواصل کانونی مختلف و ثابت مشخص می شود. هم چنین لنزهای متحرک (لنزهای وریفوکال Varifocal) که می توان فاصله کانونی آن ها را به صورت دستی تنظیم نمود.

difrence
difrence mob

اما فاصله کانونی چیزی جدای از دیافراگم و مقدار F-STOP در لنز است. در بسیاری از لنز های دوربین مداربسته مقدار دیافراگم عددی ثابت است. لذا امکان تغییر میزان نور ورودی از لنز وجود ندارد. برای فهمیدن F-STOP در لنز دوربین مداربسته باید به اطلاعات درج شده بر روی آن دقت کرد.

در دوربین مداربسته دیافراگم با نام IRIS شناخته می شود. برخی از لنزها با نام لنزهای Auto-IRIS شناخته می شود. این لنزهای قادر هستند میزان نور ورودی به دوربین را به صورت خودکار تنظیم نمایند. در لنزهای Auto-IRIS مقدار درج شده برای F-STOP معادل بیشترین مقدار نوردهی ممکن از طریق دیافراگ لنز می باشد.

در تصویر زیر دو لنز دوربین مداربسته را مشاهده می کنید. همانطور که مشاهده می نمایید مقدار مربوط به دیافراگم لنز بر روی آن درج شده است.

 

آزمون بررسی کیفیت نور محیط:

برای رسیدن به بهترین نورپردازی دوربین مداربسته به توجه به نیازهای خود گام هایی که در ادامه گفته شده است را انجام دهید:

 

از نورپردازی با نور سفید استفاده کنم یا مادون قرمز؟

 

مزایا

معایب

نور سفید

قابلیت بازدارندگی به دلیل دیده شدن

راه اندازی سریع

تصاویر رنگی

راه اندازی ساده

آلودگی نوری

فاصله کم قابل پوشش

نور مادون قرمز

پنهان بودن

پوشش فواصل زیاد

عدم ایجاد آلودگی نوری

عدم دارا بودن قابلیت بازدارندگی

راه اندازی سخت تر به نسبت نور سفید

 

اطمینان حاصل کنید زوایه افقی نورپردازی شما به طور کامل محیط تصویر را پوشش می دهد. با استفاده از نرم افزارهای محاسبه لنز دوربین مداربسته مقدار illumination و زاویه دید قابل محاسبه می باشد.

cctv lens F
cctv lens F mob

بیشترین فاصله نورپردازی ممکن چقدر است؟ بر اساس مدل سیستم نورپردازی خود زاویه و فاصله مورد نیاز را بررسی و تجهیزات لازم را تهیه کنید.

در صورتی که از نور سفید در شب استفاده می کنید اطمینان حاصل کنید که رنگ ها به درستی در شب نمایش داده می شود. رنگ ها قرمز، سبز و آبی باید دقیقا در زمان عملکرد حالت شب مشاهده شود و قابل تفکیک باشند.

هزینه های مربوط به نورپردازی را در نظر بگیرید. میزان توان مصرفی نور سفید و نور مادون قرمز را مقایسه کنید تا از هزینه اضافی برق جلوگیری شود.

در صورتی که از از نور مادون قرمز استفاده می کنید به طول موج آن دقت نمایید. cl,kطول موج کمتر به معنای قدرت پرتاب نور بیشتر و در نتیحه پوشش مسافت بیشتر است. بهترین طول موج نور مادون قرمز معادل 850 نانومتر است.

در زمان نصب دوربین مداربسته به این نکته دقت کنید که نباید دوربین به صورت مستقیم به سمت منبع نور باشد. بهترین راه نصب دوربین و منبع نور در زاویه ای یکسان است. در مسیر نورپردازی نباید مانعی وجود داشته باشد که باعث ایجاد سایه در محیط گردد.

دوربین و لنز آن را مد نظر داشته باشید. دوربین مداربسته با کارایی بالا به همراه یک لنز مناسب باعث ایجاد تصاویر با کیفیت می شود. در صورت استفاده از لنز نامناسب باید از نورپردازی اضافی برای دریافت تصاویر بهتر استفاده نمایید.

3-زاویه دید دوربین مداربسته

زاویه دید دوربین مداربسته به محدوده ای گفته می شود که در تصویر دیده می شود. مانند چشم انسان دوربین مداربسته نیز می تواند محدوده مشخصی را ببیند. مواردی که خارج از این محدوده باشد در تصویر نیز دیده نمی شود.

angle1

angel2

زاویه دید دوربین مداربسته به 2 عامل کلیدی بستگی دارد. مجموعه این 2 عامل در کنار هم زاویه دقیق دید را تعیین می نماید. این موارد عبارت است از

لنز دوربین و فاصله کانونی آن

ابعاد سنسور تصویر

این دو عامل مشخص می کند که یک دوربین مداربسته می تواند چه زاویه ای را در برابر خود پوشش دهد. اما زاویه دید به تنهایی عامل تعیین کننده پوشش تصویر دوربین مداربسته نیست. کیفیت تصویر و عمق تصویری که دوربین پوشش می دهد موارد دیگری است.

برای مثال فردی را در نظر بگیرید که چشمان ضعیفی دارد. زاویه دید این فرد مشکلی ندارد. اما تصاویر تار است. لذا لنز دوربین که مانند مردمک چشم عمل می کند وظیفه دارد بر روی نقطه مشخصی تمرکز کند و عمق دید مشخصی ایجاد کند. می توان لنز دوربین را برای مشاهده سوژه های دور یا نزدیک تنظیم نمود.

imagesensore

imagesensoremob

سنسور تصویر نام قطعه ای در دوربین مداربسته است که وظیفه دریافت نور محیط و تبدیل آن به سیگنال های دیجیتال را دارد. بسته به نوع سنسور، ابعاد مختلفی برای آن وجود دارد. این ابعاد عموما با واحد اینچ بیان می شود.

اساسا هرچقدر سنسور تصویر دوربین کوچکتر باشد زاویه پوشش بالاتری نیز دارد. انواع ابعاد سنسور تصویر بسیار زیاد است و برای هر سنسور متفاوت است.

در این قسمت به برخی سنسورهای تصویر و ابعاد آنها اشاره می نماییم:

نام سنسور

رزولوشن

ابعاد (اینچ)

SONY IMX323

2 Megapixel

1/2.9

SONY IMX290

2 Megapixel

1/2.8

SONY IMX307

2 Megapixel

1/2.8

SONY IMX291

2 Megapixel

1/2.8

SONY IMX326

5 Megapixel

1/2.9

OV 05A10

5 Megapixel

1/2.7

OV4689

4 Megapixel

1/3

F23

2 Megapixel

1/2.9

F22

2 Megapixel

1/2.7

اعداد ذکر شده بر اساس اینچ می باشد. همانطور که مشاهده می نمایید تمامی این سنسورها دارای ابعادی کمتر از یک اینچ است که به صورت کسری از اینچ بیان می شود. این رقم چیزی در حدود یک سوم اینچ برای اکثر سنسورها است.

لنز دوربین مداربسته:

cctvlense

cctvlensemob

فاصله کانونی عامل مهم دیگری در تعیین زاویه دید دوربین مداربسته است. به طور کلی هرچقدر فاصله کانونی کوچکتر باشد زاویه دید دوربین بالاتر می رود. فاصله کانونی تاثیر مستقیمی بر روی زاویه دید دارد. دوربین های مداربسته در بازار بر اساس این فاصله دسته بندی می شوند. واحد اندازه گیری این فاصله بر حسب میلی متر می باشد.

به طور کلی دو نوع دوربین مداربسته به لحاظ لنز وجود دارد. دوربین های مداربسته لنز ثابت و دوربین های مداربسته لنز متغیر (وریفوکال).

نوع لنز

مفهوم

چه زمان استفاده می شود؟

کجا نصب می شود؟

لنز ثابت

یعنی فاصله کانونی آن همواره ثابت و معادل یک عدد ثابت است.

زمانی که می خواهی یک محیط داخلی که تغییرات چندانی در آن اتفاق نمی افتد را بررسی کنید.

اتاق های داخل اماکن و منازل

لنز متغیر (وریفوکال)

فاصله کانونی آن متغیر است و می توانید بسته به نیاز آن را تغییر دهید.

زمانی که نیاز دارید تصویر بسته ای از یک سوژه مثل ورودی خودروها یا چهره افراد داشته باشید.

در ورودی، در پشتی، پارکینگ، مکان ها ورودی خروجی و...

در حال حاضر در بین محصولات موجود در بازار عموما حداقل فاصله کانونی معادل 2.8 میلی متر است. دوربین مداربسته ای که این ابعاد لنز را دارد بیشترین زاویه دید را پوشش می دهد. اما در دوربین های مختلف بسته به سایز سنسور تصویر، زاویه دقیق می تواند متفاوت باشد.

در جدولی که می بینید زاویه دید دوربین مداربسته بر اساس لنزهای مختلف و با ابعاد سنسور تصویر 1/3 اینچ آورده شده است. با استفاده از این جدول می توانید به صورت حدودی محدوده پوشش بسیاری از دوربین های مداربسته بازار را متوجه شوید.

ابعاد لنز (میلی متر)

زاویه دید (درجه)

2.8 mm

94

3.6 mm

70

6 mm

45

8 mm

33

12 mm

23

16 mm

17

25 mm

11

35 mm

8

50 mm

6

75 mm

4

85 mm

3

 

زاویه دید کمتر، بزرگنمایی بیشتر:

به تصویر زیر دقت نمایید. همانطور که دیده می شود یک لنز 4 میلی متری (محدوده سبز رنگ) به نسبت لنز 12 میلی متری (محدوده قرمز رنگ) زاویه بالاتری را پوشش می دهد. اما به این نکته دقت نمایید که لنز 12 میلی متری دارای بزرگنمایی بیشتری است. به این معنی که در ورودی اتاق، در لنز 12 میلی متری نزدیک تر دیده می شود.

large

large mob

این تفاوت در تصویر زیر بیشتر قابل مشاهده است. همانطور که مشاهده می شود با بزرگتر شدن فاصله کانونی زاویه دید بسته تر و بزرگنمایی بیشتر می شود. در نتیجه فواصل دورتری توسط دوربین با وضوح اصلی قابل مشاهده است.


ستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعال