سه شنبه , ۳۰ مرداد ۱۳۹۷
خانه / آموزش / آموزش نصب / آموزش مقدماتی فشرده‌سازی و تنظیم کیفیت تصاویر

آموزش مقدماتی فشرده‌سازی و تنظیم کیفیت تصاویر

در حالی که کدک‌هایی مانند H.264 و MJPEG همه توجهات را به خودشان جلب کرده‌اند، کیفیت یک دوربین یا تنظیمات فشرده‌سازی آن تاثیر زیادی در کیفیت نهایی دارند. در این آموزش ما توضیح می‌دهیم که این سطوح چگونه عمل می‌کنند، شما چه انتخاب‌هایی دارید و چگونه باید آنها را بهینه‌سازی کنید.

اجازه دهید از بررسی این دو تصویر که از دو دوربین A و B گرفته شده‌اند شروع کنیم. یک سوال اینجا مطرح است. لطفا قبل از ادامه به آن پاسخ دهید‌:
کدام تصویر رزولوشن بالاتری دارد؟

amozesh-keyfiat-tasvir1-sibashahr
پاسخ‌ها:
تصویر A 53/52% (208 رای )
تصویر B 53/2% (10 رای )
هردو رزولوشن یکسانی دارند ۷/۱۹% (۷۸ رای )
نمی‌توان تعیین کرد ۲۵/۲۵% (۱۰۰ رای )
کل آرا ۳۹۶ رای
اگر شما احساس می‌کنید که این یک سوال انحرافی است، درست فکر کرده‌اید. در واقع با اطلاعات ارائه شده بهترین جواب می‌تواند این باشد که “‌نمی‌توان تعیین کرد‌”.
در این مورد از لحاظ تکنیکی جواب صحیح این است که “‌هر دو تصویر رزولوشن یکسانی دارند‌”. ما از یک دوربین برای تهیه هر دو تصویر استفاده کردیم و به راحتی سطح کیفیت را برای تصویر B کاهش دادیم (‌در حالی که تمام تنظیمات دیگر یکسان بودند از جمله رزولوشن ۷۲۰p و کدک H.264‌).
این مساله که دو تصویر کاملاً همسان با رزولوشن یکسان می‌توانند کاملاً متفاوت به نظر برسند دلایل متعددی دارد که در ادامه به آنها می‌پردازیم.

سطوح کیفیت

بدون در نظر گرفتن نوع فشرده‌سازی (H.264، MJPEG، JPEG2000، MPEG4 ) تمام دوربین‌های آی‌پی سطوح کیفیتی متفاوتی را ارائه می‌دهند که معمولاً “فشرده‌سازی ‌” یا ” سطوح تدریجی ” نامیده می‌شوند.

پهنای باند در برابر تلفات

بده بستان کلیدی که در تنظیم این مورد وجود دارد این است که برای کاهش پهنای باند تا یک مقدار معین چقدر تلفات برای شما قابل قبول است. به یاد داشته باشید که در تمامی فشرده‌سازی‌های تصویری تلفات وجود دارد، و این به این معنی است که در زمانی که تصاویر فشرده‌سازی می‌شوند برخی اطلاعات از دست می‌روند. تنها تصمیمی که باید گرفته شود این است که چقدر اطلاعات از دست برود. کم کردن سطح کیفیت باعث صرفه‌جویی در پهنای باند و کاهش کیفیت می‌شود و افزایش آن اثر معکوس دارد.

هدف تولیدکنندگان

تمام تولیدکنندگان تنظیمات کیفیت را به صورت پیش‌فرض انجام می‌دهند. حتی اگر شما هرگز به این تنظیمات دست نزنید تولیدکنندگان میزانی را برای شما انتخاب می‌کنند. گرچه در اکثر دوربین‌های حرفه‌ای، امکان تغییر تنظیمات برای کاربران حرفه‌ای فراهم شده است.
بیایید نگاهی به برخی تولیدکنندگان بیاندازیم تا با روش آنها بیشتر آشنا شویم.
اکسیس این تنظیمات را “Compression level‌” می‌نامد و به صورت پیش‌فرض روی ۳۰ تنظیم شده‌‌اند، اگر شما آن را افزایش دهید، شما در حال افزایش فشرده‌سازی و در نتیجه کاهش کیفیت و پهنای باند هستید‌، مانند تصویر زیر:

amozesh-keyfiat-tasvir-sibashahr

فشرده‌سازی: تغییر میزان فشرده‌سازی میزان پهنای باند مورد نیاز را تغییر می‌دهد. کم کردن فشرده‌سازی باعث افزایش کیفیت تصویر می‌شود، اما پهنای باند بیشتری نیاز دارد.
اگر شما سطح فشرده‌سازی را افزایش دهید (مثلاً تا ۵۰‌) شما کیفیت و پهنای باند را کاهش داده‌اید. مراقب این مورد باشید. اعداد بر خلاف سطح کیفیت عمل می‌کنند. در سیستم اکسیس هرچه اعداد انتخابی بزرگتر باشد کیفیت تصویر کاهش می‌یابد. در مقابل بوش از یک درجه کیفیت بین ۹ تا ۵۱ استفاده می‌کند که کمتر کردن آن باعث افزایش کیفیت می‌شود.

amozesh-keyfiat-tasvir2-sibashahr

کیفیت l-frame

در این تنظیمات کیفیت تصاویر l-frame را تعیین می‌کنیم. تنظیمات خودکار اولیه به صورت خودکار میزان کیفیت را برای P-frame تنظیم می‌کند. همچنین می‌توان یکی از اعداد بین ۹ تا ۵۱ را به صورت دستی انتخاب کرد. عدد ۹ معین بهترین کیفیت تصویر است که در صورت نیاز بسته به نوع تنظیمات یک میزان ریفرش کمتر برای حداکثر میزان ارسال اطلاعات انتخاب می‌کند. مقدار ۵۱ باعث میزان افزایش ریفرش و در نتیجه کیفیت کمتر تصویر می‌شود.
هرچند بوش این کار را بر پایه سطوح تدریجی مشخص شده در کدک H.264 انجام می‌دهد که سطوح را بین ۵ تا ۵۱ تغییر می‌دهد. مانند اکسیس هرچند این معیار بیشتر باشد، فشرده‌سازی با تلفات بیشتری همراه است و کیفیت تصاویر بدتر خواهد بود.
در نهایت هایک‌ویژن ، ساده‌‌ترین روش را با تغییرات بسیار جزئی برای تنظیمات کیفیت تصاویر، به کار می‌برد.

amozesh-keyfiat-tasvir3-sibashahr

در پشت صحنه، هایک‌ویژن از سطوح توصیفی (کم، کمترین و…) برای توضیح سطوح تدریجی استفاده می‌کند.
مساله مهم، CBR یا VBR
از آنجایی که اکثر دوربین‌های آی‌پی از بیت‌ریت متغیر استفاده می‌کنند یک سطح کیفی باید معین شود، چون دوربین به طور متناوب برای داشتن همان سطح کیفیت اقدام می‌کند. هرچند دوربین نیاز دارد تا سطح کیفی که باید به آن برسد را مشخص کند. (مثلاً با یک دوربین اکسیس، آیا دوربین باید به سطح فشرده‌سازی ۱۰۰،۵۰،۳۰ یا. .. برسد).
با انتخاب VBR، پیچیدگی صحنه جلوی دوربین میزان مصرف پهنای باند و همچنین سطح کیفی انتخاب شده را تحت تاثیر قرار می‌دهد.
با انتخاب CBR، سطح کیفیت قابل تنظیم نیست چون طبق تعریف، بیت‌ریت ما ثابت است. دوربین به صورت خودکار سطح کیفیت را تنظیم می‌کند تا پهنای باند را ثابت نگه دارد. برای مثال، شما دوربینی دارید که برروی CBR با پهنای باند ۱Mb/s تنظیم شده و یک دیوار سفید را نمایش می‌دهد. تا زمانی که صحنه جلو دوربین ساده باشد دوربین ممکن است بتواند کیفیت تصویر “خوب” را به نمایش بگذارد و از همان ۱Mb/s استفاده نماید. اما اگر نور صحنه کم شود یا حرکتی در جلوی دوربین انجام شود، دوربین برای ثابت نگه داشتن پهنای باند برروی ۱Mb/s باید کیفیت تصویر را کاهش دهد.

شرح موضوع با استفاده از تصاویر

در زیر تصویری را می‌بینید که تاثیر تغییر سطوح کیفی را نشان می‌دهد. توجه کنید که در باکس‌های زیر چگونه اعداد از ۴۵ تا ۲۷ کاهش می‌یابند. آن اعداد مربوط به کیفیت یا سطوح تدریجی هستند، مانند آنچه در تنظیمات دوربین‌های بوش وجود دارد.

amozesh-keyfiat-tasvir4-sibashahr

هرچه میزانDRF (حروف اختصاری، استفاده شده برای سطوح تدریجی) کاهش می‌یابند، کیفیت تصاویر و مصرف پهنای باند بالا می‌رود.
شما باید از چه چیزی استفاده کنید؟
مطمئناً مهمترین سوال این است که شما باید از چه تنظیماتی برای کیفیت تصویر در ابزارهای خود استفاده کنید.
به دلایل زیر نمی‌توان یک جواب کلی داد:
• نام‌گذاری و گروه‌بندی تولیدکنندگان بسیار متفاوت است. روشی که برای یک تولید کننده جواب می‌دهد، معمولاً برای دیگری کار نمی‌کند و یا حتی یک آپشن به حساب می‌آید. مقایسه خط تولید دوربین‌ها معمولاً غیر ممکن است.
• سطح کیفی مناسب بستگی به نظر شخصی فرد دارد. تغییر از سطح کیفی‌۳۰ به ۲۹ یا از ۴۲ به ۴۱، تغییر کیفی محسوسی ایجاد نمی‌کند. معمولاً تغییرات ایجاد شده نامحسوس و مورد اختلاف هستند.
• سطح کیفی مناسب بستگی به پیچیدگی صحنه جلوی دوربین دارد. هرچه صحنه پیچیده‌تر باشد (مانند یک چهارراه) به سطح کیفی بالاتری نیاز دارد تا یک صحنه ساده (مانند یک راهرو‌). هرچه المان‌های مورد نظر کوچکتر باشند (مانند افرادی که از یک چهارراه می‌گذرند‌)، برای دیدن جزئیات تصاویر به کیفیت تصاویر بالاتری نیاز داریم.
البته مواردی هست که بهتر است به آنها توجه کنید:
• برندهای بزرگ، درباره سطح کیفی پیش‌فرض خود بسیار حساس هستند، تا از کیفیت تصاویر ضبط شده اطمینان حاصل کنند (حتی اگر پهنای باند زیادی مصرف شود‌). البته این یک قانون کلی نیست و تنها یک تجربه شخصی است. برای آزمودن این مورد به قسمت تنظیمات کیفیت دوربین بروید و آنها را به دلخواه خود تنظیم کنید.
• مراقب رقابت برندها برای کاهش پهنای باند باشید. اگر یک تولید کننده اعلام می‌کند که دوربین‌های تولیدی آن کمترین میزان مصرف پهنای باند در بین تمامی دوربین‌ها را دارد، احتمالاً آنها تنظیمات پیش‌فرض را برروی کمترین کیفیت تنظیم کرده‌اند. برای مثال در دوربین هایک‌ویژن که ما امتحان کردیم، تنظیمات VBR به صورت پیش‌فرض روی کمترین میزان بود. بیت‌ریت آن بسیار پایین است ولی کیفیت بسیار بد است.
• تنظیمات پیش‌فرض را تغییر ندهید. معمولاً یک نقطه بهینه برای ضبط تصاویر با جزئیات خوب و پهنای باند مناسب وجود دارد. در آزمون ما اکثر تولیدکنندگان مقادیر پیش‌فرض مناسبی را انتخاب کرده بودند. اگر شما این مقادیر را تغییر دهید و آنها را فراموش کنید، مشکلات اساسی بوجود خواهد آمد. ممکن است کیفیت تصاویر بسیار بد به نظر بیاید و تنظیم مجدد آن بسیار مشکل خواهد بود یا ممکن است پهنای باند مصرفی بسیار بالا رود و مدت زمان ذخیره‌سازی شما را به شدت کاهش دهد.
• استثناء – صحنه‌های مهم یا پیچیده: اگر شما دارای صحنه‌ای با میدان دید افقی گسترده هستید که جرایم و اتفاقات بسیاری در آنها روی می‌دهد شما ممکن است بخواهید سطح کیفیت را افزایش دهید. این مساله معمولاً تاثیر چندانی برروی بهبود جزئیات تصویر ضبط شده ندارد و ممکن است باعث اتلاف پهنای باند شود، اما اگر برای شما جزئیات بسیار حیاتی هستند، با یک تغییر مستقیم این یک روش برای افزایش جزییات است.

نتیجه‌گیری

حرفه‌ای‌های صنعت نظارت تصویری باید از این تنظیمات، چگونگی کارکرد آنها و بده بستان بین آنها آگاهی داشته باشند.
در حالی که ما توصیه می‌کنیم فقط در کاربری‌های حرفه‌ای آنها را تغییر دهید، داشتن آگاهی کافی از این تنظیمات می‌تواند از رفتارهای گمراه کننده فروشندگان، مانند تغییر بیت‌ریت و کیفیت تصویر، جلوگیری کند.

پیشنهاد برای مطالعه:

Photo0023

احمد سلیمانی (عمو)، شرکت فنی و مهندسی سازه های هوشمند البرزمهر

باید از نصابان ورزشکار، نخبگان علمی و حتی ورشکستگان حمایت شود از کی و چگونه …

پاسخ دهید

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