در سیستمهای نوین نظارت تصویری و دوربینهای مداربسته کیفیت تصاویر به تنهایی معطوف به کیفیت لنزها یا الگوریتمهای هوشمند نخواهد بود ولی هماهنگی متغیرهای محیطی با نقاط قوت دوربین مداربسته کیفیت تصاویر را بهتر منعکس می نماید.
لنز دوربین مداربسته :
لنز اولین قطعه در دوربین مداربسته خواهد بود که با نور سر و کار دارد و نور منعکس شده از اجسام را دریافت می کند(چیزی که تصویر را می سازد). در زمانی که دوربینهای مداربسته قدیمی آنالوگ محبوبیت بیشتری داشتند لنزها عملکرد مناسبی داشتند. با رشد سنسورها و تکنولوژیهای روز عملا مهندسان و برنامه نویسان نیاز به لنزهایی بهتر را بیش از پیش احساس می کردند. این روند با افزایش میزان رزولوشن(چند مگاپیکسلی) عملا کار را پیچیده تر کرد. مثلا بهره مندی از محتوای تحلیلگرهای هوشمند ویدئویی عملا بدون استفاده از لنزهایی با دقت بالا غیر ممکن خواهد بود.
چطور لنزها بر روی کیفیت تصاویر دوربین مدار بسته تاثیرگذار خواهند بود؟
عامل مهم در تصویر برداری انتقال نور است. کیفیت و میزان نور عبوری توسط لنز بسیار بر روی کیفیت تصاویر تاثیر خواهد گذاشت. یک لنز بوسیله تکنولوژی دقیق با مدلی غیر کروی(کوارتیزه) ساخته می شود که بتواند به رنگ دقیق، نور بهتر و تصاویر واضحتر در تصویر بینجامد. پوشش کامل چند لایه و ضد انعکاس در لنزها باعث می شود عبور نور با حداقل بازتاب و انعکاس، نور را به مقصد برساند و کمترین میزان پراکندگی نور در لنز اتفاق می افتد(Bouncing).
( بهترین کیفیت تصاویر HD = بهینه سازی پهنای باند و اتقال داده ها + سازگاری و همخوانی کامل سیستم + پردازش سیگنال تصویر + ساخت لنز)
وقتی کار به ساخت لنز برای دوربینهای مداربسته چند مگاپیکسلی می رسد دو عامل مهم است. یکی از عوامل جنس مورد استفاده و دیگری پردازش خروجی لنزها خواهد بود.
ماده ای که در ساخت لنز بکار می رود ترکیبی از شیشه و پلاستیکهای پلیمری است. لنزهای HD از شیشه هایی با جنس کاملا متراکم و منسجم ساخته شده اند که حداقل پراکندگی نور را داشته و کارایی بالایی برای تصاویر HD ارائه می نماید.
استفاده از پلاستیکهای ویژه در ساخت لنز توسط پروسه ای خودکار و ماشینی باعث می شود تولید کنندگان دوربینهای مداربسته طراحی و کیفیت مناسبی برای ساخت بکار برده باشند.
در دوربینهای مداربسته HD با لنز متحرک، لنزها باید دقت ساخت بهتری داشته باشند تا در فکوسهای خودکار در زوم اپتیکال به مشکل کاهش کیفیت تصاویر برنخورند.
یکی از مسائل مهم، یک فرم و یکدست بودن کیفیت تصاویر خواهد بود. اینکه تصویر در مرکز و اطراف لنز یکدست باشد و کیفیت تصویر در هیچ بخش آن تغییر محسوسی نداشته باشد.
پردازش سیگنال تصویر
با عبور نور از لنز، سنسورها آنرا دریافت و به داده تبدیل می نمایند. داده هایی با فرمت Raw RGB بوسیله سنسور دوربین مداربسته به پردازشگر سیگنال تصویری(ISP) منتقل می شوند و عملیاتی مثل کاهش نویز(Noise reduction)، White balance، WDR، Curve correction و تصحیح رنگها و ... در این مرحله بر روی تصاویر صورت خواهد پذیرفت. بعد از این مرحله داده ها به رنگهای واقعی برای هر نقطه پیکسلی تبدیل می شوند و افراد می توانند تصاویر را بصورت "عادی" با چشم انسانی مشاهده کنند. پردازش سیگنالهای تصویری کیفیت نهایی تصاویر روی صفحه نمایش را تعیین می کند.
وضعیت تصاویر به متغیرهایی همانند میزان نور، مقدار سیگنال به نویز، طیف دینامیک نور و... بر می گردد. الگوریتمهای ISP در افزایش جزئیات داده ها و کاهش نویزها موثر خواهند بود. دوربینهای مداربسته با قابلیت WDR کیفیت تصاویر را برای همه اجسام در صحنه به تعادل می رساند و در شرایط متغیر نوری میزان جزئیات را در محیطهای تاریکتر یا روشنتر بهتر ارائه می دهند. مثلا قابلیت 3D DNR یا کاهش نویز سه بعدی می تواند نورها و جزئیات خطایی را که بر اثر کاهش نور محیطی بوجود می آید کاهش یا حذف نماید و به گیرایی بهتر تصاویر و نور کمک نماید. مثلا در هوای ابری تکنولوژی مه زدایی خودکار (Auto-defogging) با تشخیص غلظت مه یا باران از طریق تحلیل تصاویر می تواند رنگ تصویر را بهبود بخشد.
(افزایش چندمگاپیکسلی تصویر و میزان نرخ فریمها باعث می شود ویدئوی خوبی داشته باشید اما نتیجه اینکار افزایش پهنای باند و حافظه مصرفی خواهد بود.)
نمایش هماهنگ با دوربینهای مداربسته چندمگاپیکسلی
وقتی مراحل بالا به خوبی صورت بگیرد و نمایشگرهایی هماهنگ با این کیفیت مورد استفاده قرار گیرند بهترین نتیجه بدست خواهد آمد. زمانی که از دوربینهای مدار بسته HD استفاده می شود رزولوشن بالای مانیتورها باعث می شود تصاویر واضح تر دیده شوند. اما اگر رزولوشن مانیتور پایین باشد نتیجه چیزی که از یک دوربین مداربسته HD انتظار دارید نخواهد بود!
مثلا تصاویر دوربین مداربسته 8 مگاپیکسلی بهتر است در ال سی دی هایی با رزولوشن 4K*2K (رزولوشن طول 4K و رزولوشن عرض 2K) نمایش داده شوند.
مدیریت داده و پهنای باند دوربین مدار بسته
بطور کلی در یک سیستم نظارت تصویری HD در صورتی که همه عوامل مرتبط بصورت سازگار و هماهنگ تنظیم شوند کیفیت تصاویر خروجی بسیار خوب خواهد بود. آخرین قطعه پازل مدیریت داده ها خواهد بود. فشرده سازی پهنای باند بر روی کیفیت و وضوح تصاویر اثر می گذارد اما حفظ فضای کافی برای انتقال سیگنال و ذخیره سازی برای کاربران هزینه بهمراه خواهد داشت.
برای بالانس این دو عامل راهکارهای کدگذاری و فشرده سازی تصاویر ویدئویی وجود دارند. برای مثال با کدک H.264 میتوان بیش از 40 تا 50 درصد حجم پهنای باند و حافظه مصرفی را کاهش داد. بهبود الگوریتمها بسته به شرایط و صحنه، به کاربران امکان کنترل نرخ بیتهای انتقالی را می دهد. گزینه دیگر ضبط تصاویر بر اساس رویداد و یا اعلام هشدار خواهد بود که برای بسیاری از محیطهای امنیتی مهم خواهد بود.
داشتن بهترین کیفیت تصویر دوربین مداربسته
حالا همه چیز را درکنار هم بگذارید. طبیعتا تولیدکنندگان و کاربران به مشخصات محصولات و ویژگیهایشان دقت خواهند کرد تا بهترین نتیجه را بدست آورند. کاربران باید دوربین مداربسته HD را با درنظر گرفتن کارایی لنز، پیکسل تصویر، کیفیت تصویر و در کل کارکرد مناسب و سازگاری آن انتخاب کنند. در آخر کیفیت دوربین مداربسته، گارانتی، قیمت و سرویس مناسب مشتری تماما فاکتورهای مهمی هستند که کاربران باید مد نظر قرار دهند.