انواع دوربین مداربسته

سیستم ویدئوی حفاظتی آنالوگ مبتنی بر VCR

به منظور ضبط ویدئو در سیستم های ویدئویی قدیمی ، دوربین های آنالوگ به VCR متصل می شدند (شکل ۱-۱) .

دوربین

شکل ۱-۱ نمونه ای از پیکربندی سیستم های قدیمی ویدئوی حفاظتی آنالوگ

در این سیستم های کاملاً آنالوگ ارتباط بین دوربین و دستگاه VCR از طریق کابل کواکسیال برقرار می شد و ویدئوی ارسالی از دوربین ها بدون فشرده سازی روی نوارهای ویدئوی معمولی ضبط می شد.

با توجه به ظرفیت محدود این نوارها ، از هر نوار برای ضبط ویدئو به مدت حداکثر ۶ ساعت استفاده می شد . برای حل این مشکل و امکان ضبط طولانی تر ویدئو در یک نوار ویدئویی ، روش پرش زمانی (Time Lapse) اختراع شد.

این تکنیک به VCR اجازه می داد که در هر ثانیه فقط ۴ ، ۸ و یا ۱۶ فریم ( Frame) ضبط کند . این قابلیت فقط در سیستم های ویدئوی آنالوگی وجود داشت که از تکنیک ضبط ویدئویی پرش زمانی استفاده می کردند و کاربر می توانست برای ضبط سیستم های ویدئوی حفاظتی از میان ۱۵fps فریم در ثانیه) ، ۷/۵fps  ، ۳/۷۵ fps و ۱/۸۷۵ fps یکی را انتخاب کند .

در این سیستم ها برای مشاهده هم زمان تصاویر ارسالی از دوربین ها باید از دستگاه چهاربخش کننده (Quad) استفاده می شد .

دستگاه چهاربخش کننده خروجی چهار دوربین را گرفته و تبدیل به یک ویدئوی چهاربخشی می کند و به همین دلیل به آن چهار بخش کننده (کواد) می گویند . این اختراع به بهای وضوح تصویر پایین تر ، امکان گسترش شبکه دوربین های حفاظتی را به وجود آورده است .

در سیستم های بزرگ تر از مالتی پلکسر (Multiplexer) استفاد می شود ، مالتی پلکسر سیگنال های ویدئویی چند دوربین را درون یک سیگنال ویدئویی ترکیب می کند و حداکثر از ۱۶ دوربین پشتیبانی می کند . به علاوه به وسیله ی مالتی پلکسر می توان تصویر ویدئویی یک دوربین خاص را در یک نمایشگر اختصاصی نمایش داد .

در اوایل پیدایش سیستم های ویدئوی حفاظتی تمامی تجهیزات و تمامی سیگنال ها آنالوگ بودند و برای کنترل ویدئوها نمایشگر باید به VCR ، چهاربخش کننده یا مالتی پلکسر متصل می شد .

اگرچه سیستم های آنالوگ عملکرد خوبی داشتند ، اما نقاط ضعفی نظیر محدودیت در گسترش شبکه دوربین های حفاظتی و نیاز به تعویض دستی نوارهای ویدئویی همچنان وجود داشت . علاوه بر این کیفیت ویدئوهای ضبط شده روی نوارهای ویدئو با گذر زمان کاهش می یافت .

برای یک دوره ی طولانی دوربین های قدیمی به طریق سیاه – سفید فیلم برداری می کردند ، اما امروزه با ورود رنگ به حوزه فیلم برداری اکثر دوربین های آنالوگ به صورت رنگی فیلم برداری می کنند .

سیستم ویدئوی حفاظتی آنالوگ مبتنی بر DVR

در اواسط دهه ۹۰ میلادی ، صنعت سیستم های ویدئوی حفاظتی با معرفی DVR به بازار شاهد اولین تحول بزرگ دیجیتالی بود . این دستگاه توانست با استفاده از گردانندهی سخت (Hard Drive) خود به سرعت جایگزین VCR شود (شکل ۱-۲) .

با استفاده از فن آوری به کار رفته در DVR ابتدا ویدئو دیجیتالی و سپس فشرده سازی می شود و به همین دلیل ضبط طولانی مدت ویدئو امکان پذیر شده است .

انواع مختلف دوربین

شکل ۱-۲ نمونه ای از پیکربندی سیستم های ویدئوی حفاظتی با دوربین های آنالوگ و دستگاه DVR که قابلیت های مالتی پلکسری ، چهار بخش کنندگی و ضبط دیجیتال ویدئو دارد .

ظرفیت پایین دیسک سخت در DVRهای اولیه باعث شده بود که با مدت زمان ضبط ویدئو کم شود و یا برای افزایش مدت زمان ضبط ویدئو از روش نرخ فریم پایین (Low Frame Rate) استفاده شود .

تولید کنندگان DVR برای غلبه بر ظرفیت پایین حافظه ، روی الگوریتم های فشرده سازی سرمایه – گذاری کردند که باعث پیدایش روش های مختلف فشرده سازی شد . اگرچه DVRهای اولیه عملکرد مثبتی داشتند ، اما کاربر نهایی برای بازبینی ویدئوهای ضبط شده ، محدود به استفاده از تجهیزات یک سازنده خاص می شد .

در طی سالیان گذشته با کاهش شدید قیمت دیسک های سخت و استفادهی گسترده و روزافزون از روش های جدید فشرده سازی نظیر ۴-MPEG ، تولید کنندگان تجهیزات سیستمهای ویدئوی حفاظتی شروع به استانداردسازی الگوریتم های فشرده سازی خود کردند تا طراحان بتوانند از تجهیزات سازندگان مختلف در سیستم ویدئوی حفاظتی استفاده کنند .

اکثر DVRهای معمولی علاوه بر ضبط ویدئو قابلیت هایی نظیر مالتی پلکسری یا چهار بخش کنندگی دارند و می توانند ۴ ، ۱۶ یا ۳۲ دوربین را پشتیبانی کنند و توانسته اند همان طور که جایگزین VCRها شده اند ، نیاز به استفاده از دستگاه مالتی پلکسر را از بین ببرند و باعث کوچکی سیستم ویدئوی حفاظتی شوند .

با توجه به تولید ویدئوی دیجیتال توسط DVR ، امکان ارسال آنها از طریق شبکه رایانه ای به فواصل دورتر مهیا شده است . از این قابلیت مخابراتی اولین بار با اتصال مودم تلفنی به درگاه سریال در DVR استفاده شد و بعدها برای تسهیل در استفاده از قابلیت ارسال ویدئو به فواصل دور ، مودم به صورت پیش ساخته (Built – in ) درون DVR قرار داده شد .

در آن دوره ی زمانی به دلیل پهنای باند کم مودم های تلفنی (بین ۱۰ الی ۵۰ کیلو بیت در ثانیه) ، برای استفاده از مزیت های استفاده از رایانه برای کنترل از راه دور دوربین ها ، ویدئو با وضوح کم ، نرخ فریم در ثانیه خیلی پایین یا ویدئوهای به شدت فشرده شده ارسال می شد .

اما در واقعیت این مزیت خیلی مفید نبود و اغلب ویدئوهای ارسالی بدرد نخور بودند .

قابلیت های زیر توسط DVR به سیستم های ویدئوی حفاظتی اضافه شده است:

  • نیاز به استفاده از نوار ویدئویی و تعویض آنها از بین رفت .
  • مسئله افت تدریجی کیفیت ویدئوی ضبط شده حل شد .
  • جستجوی سریع میان ویدئوهای ضبط شده امکان پذیر شد .

سیستم ویدئوی حفاظتی آنالوگ مبتنی بر DVR تحت شبکه

در سال های اخیر برای استفاده از مزیت های شبکه رایانه ای ، DVR به درگاه های اترنت مجهز شده است (DVR تحت شبکه) . این دسته از DVRها به کاربر امکان کنترل از راه دور دوربین ها را توسط رایانه می دهد (شکل ۱-۳) .

بسیاری از DVRهای شبکه به کاربران اجازه می دهند که به هر دو روش زنده (Live) و ضبط شده (Recorded) روی ویدئوها نظارت داشته باشند و فقط تعداد کمی از آنها محدود به نظارت ویدئوی ضبط شده هستند .

در DVRها برای دسترسی کاربر به فرامین کنترلی از پنجره های مخصوص کاربری یا محیط استاندارد مرورگر تحت وب استفاده می شود .

انواع مختلف دوربین

شکل ۱-۳ نمونه ی بالا چگونگی شبکه کردن دوربین های آنالوگ توسط DVR شبکه برای کنترل از راه دور دوربین ها و ضبط ویدئوهای ارسالی از آنها را نشان می دهد .

سیستم های ویدئوی حفاظتی که از DVR شبکه استفاده می کنند ، دارای مزیت های زیر هستند:

  • مشاهده ی ویدئوی دوربین ها به وسیله ی رایانه ای که فاصله زیادی از صحنه ی تحت کنترل دارد
  • امکان کنترل از راه دور سیستم ویدئوی حفاظتی وجود دارد .

اگرچه DVRهای شبکه نسبت به VCRهای قدیمی مزیت های بسیار زیادی دارند ، اما برخی از نواقص نیز در این سیستم ها وجود دارد . به عنوان مثال به علت وجود قابلیت های زیادی نظیر دیجیتالی کردن تمامی ویدئوی ارسال شده ی دوربین ها ، فشرده سازی ویدئوها ، ضبط کردن و شبکه کردن آنها ، حجم پردازش اطلاعات در DVR بسیار سنگین است.

به علاوه این DVRها مانند یک جعبه سیاه هستند که سخت افزارهای تعبیه شده در آنها کاربر نهایی را مجبور می کند از تجهیزات یک سازنده ی خاص استفاده کند و این انحصاری شدن تجهیزات سیستم ویدئویی باعث گران شدن هزینه های مربوط به نگهداری و به روزرسانی سیستم می شود .

عیب دیگر DVRهای شبکه مشکل بودن محافظت سیستم در برابر ویروس های رایانه ای است ، اگر چه محیط کاربری DVRها بر اساس رابطه گرافیکی مبتنی بر پنجره در برنامه های رایانه ای طراحی شده است ، اما این رابط های اختصاصی به کاربر اجازه ی محافظت سیستم در برابر ویروس های رایانه ای را نمی دهد .

حداکثر تعداد دوربین های قابل پشتیبانی در یک سیستم مبتنی بر DVR ، ۱۶ یا ۳۲ دوربین است که این مسئله باعث عدم رعایت ملاحظات هزینه  ای در مورد سیستم هایی می شود که تعداد دوربین های آنها مضربی از ۱۶ نیستند . به عنوان مثال می توان به سیستم هایی اشاره کرد که تعداد دوربین های آنها ۱۰ یا ۳۵ است .

سیستم ویدئوی تحت شبکه مبتنی بر کدگذار ویدئو

اولین گام برای ایجاد سیستم ویدئوی تحت شبکه با معرفی کدگذار ویدئو (Video Encoder) برداشته شد . به کدگذار ویدئو ، سرور ویدئو نیز گفته می شود .

کدگذار ویدئو ویدئوی ارسالی از دوربین آنالوگ را پس از دیجیتالی کردن فشرده سازی می کند و سپس آن را از طریق سوئیچ شبکه (Switch Network) و بستر شبکه ی IP به سرویس دهنده ی مرکزی (سرویس دهنده ای که نرم افزار مدیریتی روی آن نصب شده است) منتقل می کند (شکل ۱-۴) .

دوربین های مختلف

شکل ۱- ۴ نمونه ای از سیستم ویدئوی شبکه ای که در آن ویدئوهای گرفته شده توسط دوربین ها به صورت پیوسته از طریق شبکه IP انتقال داده می شوند . این سیستم از کدگذار ویدئو به عنوان پایه اصلی ارتباط از یک سیستم ویدئوی حفاظتی آنالوگ به یک سیستم ویدئوی مبتنی بر شبکه ی باز IP استفاده می کند .

این سیستم به دلیل ارسال مداوم ویدئو از طریق شبکه ی IP یک سیستم کاملاً تحت شبکه است.

کاری که قبلاً توسط DVR در این سیستم انجام می شد ، به دو بخش تقسیم شده و بخش دیجیتالی کردن و فشرده سازی ویدئو توسط کدگذار ویدئو و بخش ضبط ویدئو توسط سرویس دهنده ( Server) انجام می شود و این کار باعث می شود سیستم ویدئویی بهتر قابل گسترش باشد .

مزیت های استفاده از سیستم ویدئوی حفاظتی تحت شبکه عبارتند از:
  • استفاده از یک شبکه ی استاندارد و سرویس دهنده برای مدیریت و ضبط ویدئو.
  • در هر زمان امکان اضافه کردن یک دوربین به شبکه وجود دارد.
  • به غیر از محل تحت کنترل و اتاق کنترل ، امکان ضبط ویدئو در هر مکانی وجود دارد
  • توسعه سیستم ویدئوی حفاظتی به راحتی انجام می شود .

NVR ها و DVRهای ترکیبی

علاوه بر سیستم های تحت شبکه مبتنی بر سرویس دهنده ، می توان از دستگاه NVR (Network Video Recorder)

– ضبط کننده ی ویدئوی تحت شبکه – شکل ۱-۵ و DVRهای ترکیبی (Hybrid) برای مدیریت سیستم ویدئوی حفاظتی استفاده کرد .

DVR

شکل ۱-۵  NVR دستگاهی با نرم افزار از پیش نصب شده است که راه اندازی آن آسان می باشد ، ولی از نظر قابلیت انعطاف دارای معایبی نسبت به سیستم های مبتنی بر سرویس دهنده استاندارد هستند .

از NVR یا DVR ترکیبی برای مدیریت ویدئوی ارسالی از کدگذارهای ویدئو یا دوربین های شبکه استفاده می شود . نرم افزار مدیریتی در کارخانه روی این دستگاه ها نصب می شود . دستگاه NVR فقط از ورودی های ویدئوی شبکه پشتیبانی می کند ، اما DVR ترکیبی هم زمان ویدئوهای شبکه و ورودی دوربین های آنالوگ را پشتیبانی می کند .

مزیت استفاده از NVR یا DVR ترکیبی ، سهولت در نصب آنها است ، زیرا مانند DVRهای معمولی ، تمامی فرامین و دستورات به کار رفته برای مدیریت ویدئو و ضبط آنها ، همگی در یک دستگاه جمع شده است .

این تجهیزات معمولا در سیستم های کوچک ۴ الی ۱۶ دوربینی استفاده می شوند ، با این وجود این تجهیزات مثل DVRهای معمولی دارای برخی معایب هستند . مهمترین معایب این تجهیزات ، گران بودن و هزینه های پشتیبانی و به روزرسانی بالا آنها است . از طرف دیگر پشتیبانی این تجهیزات از شبکه های IP قدری با مشکل مواجه است.

سیستم ویدئوی حفاظتی تحت شبکه مبتنی بر دوربین های شبکه

همان طور که از نام دوربین شبکه (دوربین IP) پیدا است ، یک دوربین با قابلیت اتصال مستقیم به شبکه ی IP است . در سیستم های تحت شبکه ویدئو به وسیله ی سوئیچ های شبکه و از طریق شبکه IP به سرویس دهنده منتقل می شود (شکل ۱-۶) . این شیوه­ى انتقال و عدم استفاده از تجهیزات آنالوگ باعث ایجاد یک سیستم تحت شبکه و کاملاً دیجیتال شده است .

بزرگترین مزیت دوربین های IP دیجیتالی – کردن تصاویر فیلم برداری شده در خود دوربین و حفظ آن در تمام بخش های سیستم ویدئویی است . این مسئله باعث می شود کیفیت تصاویر همواره بالا و ثابت باقی بماند . این مزیت در دوربین آنالوگ وجود ندارد .

DVR ترکیبی

شکل ۱-۶ NVR: شکل فوق یک سیستم ویدئوی تحت شبکه را نشان می دهد که در آن ویدئوی دوربین های IP دائم از طریق شبکه ی IP انتقال داده می شوند . این سیستم به صورت کامل از فن آوری دیجیتال بهره می برد و کیفیت تصویر از دوربین تا هر نقطه ای که بیننده در آن قرار دارد ، حفظ می شود .

امروزه اگرچه اکثر دوربین های آنالوگ به نام دیجیتال خوانده می شوند ، اما خروجی این دوربین ها آنالوگ است و همین مسئله باعث ایجاد برخی ابهامات می گردد . در دوربین های آنالوگ به منظور اعمال برخی فیلتر های بهبود کیفیت تصویر ، تصاویر فیلم برداری شده دیجیتالی می شوند ، ولی بعد از اعمال فیلترها تصاویر دوباره آنالوگ می گردند .

دانستن این نکته مهم است که درصدی از کیفیت ویدئو در زمان تبدیل ویدئو از حالت آنالوگ به دیجیتال و بلعکس کاسته می شود ، علاوه بر این سیگنال های آنالوگ در هنگام انتقال روی کابل های طولانی دچار تضعیف می شوند و اگر روی نوار ضبط شوند به – مرور زمان از کیفیت آنها کاسته می شود .

بنابراین حالت ایده آل برای ویدئو این است که پیش از هر کاری دیجیتالی شود و در تمامی بخش های سیستم ویدئویی این حالت بدون تغییر حفظ گردد .

مزیت استفاده از شبکه IP محدود به انتقال ویدئو نمی شود و کاربر می تواند از این شبکه برای کارهای دیگری نیز استفاده کند . در شبکه های IP امکان به اشتراک گذاشتن یک کابل برای انتقال ویدئوی چند دوربین وجود دارد ، به علاوه امکان انتقال برق به محل نصب دوربین ها از طریق شبکه های اترنت  PoE (Power over Ethernet- PoE)  وجود دارد .

در صورتی که دوربین مجهز به میکروفن باشد ، امکان برقراری دو خط صوتی میان دوربین و کاربر نهایی از طریق شبکه IP وجود دارد . از این خط صوتی علاوه بر انتقال صوت می توان برای ارسال فرامین کنترلی نظیر چرخش افقی (Pan) ، بزرگ نمایی (Zoom) و چرخش عمودی (Tilt) دوربین استفاده کرد- به اختصار به دوربین هایی که قابلیت های بالا را داشته باشند دوربین PTZ گفته می شود .

از طریق شبکه ی IP کاربر می تواند در هر نقطه ای از شبکه دوربین ها را برنامه ریزی و کنترل کند و بدون از بین رفتن کیفیت تصاویر به ویدئوها دسترسی داشته باشد .

روی هم رفته شبکه IP قابلیت توسعه پذیری بالایی دارد و از نظر اقتصادی برای تمامی ارتباط هایی که در یک سیستم ویدئوی شبکه – ای وجود دارد ، رسانه ای بسیار مقرون به صرفه است . قابلیت توسعه پذیری شبکه ی ویدئویی فرصت ایجاد شبکه ای متشکل از صدها یا حتی هزاران دوربین را به وجود آورده است .

دوربین های شبکه در سیستم ویدئوی تحت شبکه این مزیت ها را ایجاد می کنند:
  • توانایی استفاده از دوربین هایی با کیفیت بالای فیلم برداری (مگا پیکسل -Megapixel)
  • ثابت ماندن کیفیت تصویر صرف نظر از فاصله میان مبدا و مقصد
  • امکان استفاده از قابلیت POE و شبکه بی سیم در سیستم ویدئوی حفاظتی
  • امکان ارسال فرامین کنترلی دوربین PTZ و ورودی و خروجی های صوتی و دیجیتالی در کنار ویدئو روی شبکه IP .
  • اجرای تنظیمات دوربین و سیستم از طریق شبکه IP .
  • توسعه پذیری کامل سیستم .

اگرچه می توان دوربین شبکه را با دوربین آنالوگ متصل به کدگذار ویدئو مقایسه کرد ، اما توانایی های دوربین شبکه به مراتب از قابلیت های سیستم هایی که از دوربین آنالوگ و کدگذار ویدئو استفاده می کنند ، فراتر می باشد .

به علت استفاده از محاسبه گر توان مصرفی پیش ساخته در دوربین های شبکه امکان ایجاد شبکهی ویدئویی هوشمند ( Video Intelligence) که ویدئوی تحلیلی نیز نامیده می شود ، در لبه سیستم حفاظتی (محل نصب دوربین) وجود دارد .

از آنجایی که مدیریت و تحلیل موثر ویدئو به خصوص در سیستم های بزرگ امری ضروری است ، انتظار می رود این قابلیت مسیر تحول سیستم های ویدئویی در آینده باشد . دوربین های شبکه عامل اصلی تحول سیستم های ویدئوی حفاظتی تحت شبکه هستند و فن آوری به کار رفته در آنها کاملاً شبیه فن آوری دوربین آنالوگ است .

در حال حاضر این دوربین ها مطابق با استانداردها و ویژگی های مشابه با دوربین های آنالوگ طراحی می شوند و از نظر کارایی در بخش های مهمی از قبیل کیفیت تصویر ، وضوح تصویر و قابلیت های پیش ساخته در درون دوربین ، از دوربین های آنالوگ بهتر هستند .

در ویدئوی ۱ لوح فشرده ی ضمیمه ی کتاب ، خلاصه ای از سیر تکاملی سیستم های ویدئوی حفاظتی از DVR به دوربین های شبکه جدید توضیح داده شده است .

شکل ۱-۷  تفاوت میان دوربین های آنالوگ ، دیجیتال و شبکه

 

دوره های آموزش دوربین مداربسته که شامل انواع مختلف دوربین های مداربسته می شوند در کلاس های مجهز آموزشگاه پایتخت فناوری توسط اسایتد مجرب این مجموعه برگزار می گردد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *