دوشنبه , ۳۱ اردیبهشت ۱۳۹۷
خانه / مقالات / مقالات نظارت تصویری / در مورد رزولوشن تصویر بیشتر بدانیم
video-compression (1)

در مورد رزولوشن تصویر بیشتر بدانیم

مترجم: منا حسینی

درک مفهوم رزولوشن نظارت تصویری ممکن است به طرز عجیبی سخت و پیچید به نظر آید. در هر جای از دنیا برای رزولوشن یک مفهوم منحصر به فرد خود تعریف شده است. در این مقاله ما سعی کردیم به تشریح پنج سوال و یا مفهوم کلیدی در رابطه با رزولوشن بپردازیم.

١- رزولوشن در فرهنگ عامه و به شیوه سنتی به چه معنی است؟ و محدودیت‌هایی که در این رویکرد با آن مواجه می‌شویم چیست؟

٢- در نظارت تصویری رزولوشن معمولا به چه معنی تعریف می‌شود؟ و محدودیت‌هایی که با در نظر گرفتن این معیار با آن مواجه هستیم چیست؟

٣- جریان رزولوشن‌ها و سنسور از چه جهاتی ممکن است متفاوت باشند؟

۴- بررسی تاثیرات فشرده‌سازی بر روی رزولوشن چیست؟

۵- چه محدودیت‌هایی در مقدار رزولوشن وجود دارد؟

————————————————————————————

رزولوشن یا به تعبیری دیگر دیدن جزئیات

در زبان محاوره و به صورت عمومی، رزولوشن به معنای توانایی در حل جزئیات و توانایی در دیدن جزئیات می‌باشد. به عنوان مثال، توانایی خواندن و یا دیدن پایین‌ترین خط نمودار چشمی. آیا دوربین توانایی نمایش چندین تصویر را جدا از هم بر روی مانیتور دارد یا خیر؟

به عنوان مثال در تستی که توسط موسسه آی‌پی‌وی‌ام[۱] صورت گرفت توانایی چشم انسان در دیدن جزئیات تقریبا با دوربینی با رزولوشن ده مگاپیکسل برابر بود.

نظارت تصویری از روش تست نمودار مشابه استفاده می‌کند. رزولوشن دوربین‌های آنالوگ با تعداد خطوط اندازه‌گیری می‌شود. به معنای واقعی کلمه، توانایی دوربین‌ها برای به نمایش درآوردن تعداد خطوط بیشتر به صورت جدا از هم بر روی منطقه داده شده و یا مانیتور، رزولوشن گفته می‌شود.

چنانچه شما بتوانید تعداد خطوط بیشتری را ببینید بدین معنی است، که شما توانایی دیدن جزئیات بیشتری رو دارید. ویژگی‌های چهره، شماره پلاک ماشین و…

با چارت تست موجود در شکل زیر، شما متوجه خواهید شد که دوربین‌های ٧٢٠ پیکسل تقریبا با ۵٠٠ خط تصویر برابری می‌کند (در دوربین‌های آنالوگ)، ١٠٨٩ پیکسل تقریبا با ٩٠٠ خط تصویر و…

test chart

لازم به ذکر است، تولیدکنندگان معمولا از تعداد پیکسل به جای تعداد خط تصویر استفاده می‌کنند.

علاوه بر این، خطوط شمارش شده، همواره به طور کامل در هر شرایط نوری انجام می‌شود. اگرچه، با تابش مستقیم خورشید یا شرایط نوری بسیار کم، قدرت حل و فصل تغییر خواهد کرد و کاهش قابل ملاحظه‌ایی می‌یابد. لازم به ذکر است دوربین‌هایی که در فاصله دورتری قرار دارند در این شرایط بدتر عمل می‌کنند.

رزولوشن و شمارش پیکسل‌ها

امروزه، با وجود سیستم‌های تحت شبکه، تولیدکنندگان برای اندازه‌گیری عملکرد حتی تلاش هم نمی‌کنند. به جای آن، رزولوشن به صورت شمارش تعداد پیکسل‌هایی که سنسور تصویر دارا می‌باشد، تعریف شده است.

به عنوان مثال، یک دوربین با رزولوشن ١٠٨٠ پیکسل، معمولا به عنوان روزلوشن ٢MP تعریف می‌شود چرا که سنسور استفاده شده ٢ میلیون پیکسل بر روی آن دارد. شکل زیر بازگو کننده این مثال است.

sensor

پیکسل‌ها تعیین کننده پتانسیل هستند و نه کیفیت

پیکسل‌ها فاکتورهای لازم برای گرفتن و ضبط جزئیات هستند اما کافی نیستند. بدون کمترین تعداد پیکسل برای یک منطقه و یا هدف مشخص، غیر ممکن است.

محدودیت‌ها

فرضیه این است که تعداد پیکسل‌های بیشتر، مانند تعداد بالاتر خطوط تصویر، کیفیت تصویر بالاتری را به ارمغان می‌آورد. هر چند که این فرضیه از حقیقت دور است.

در اندازه‌گیری رزولوشن به شیوه کلاسیک، تنها در شرایط نوری ایده‌ال اندازه‌گیری می‌شد، شمارش پیکسل‌ها به تنهایی برای اندازه‌گیری رزولوشن، در واقع نادیده گرفتن تاثیر واقعی نورپردازی در دنیای نظارت تصویری است. بعضی از مواقع و نه همیشه، داشتن تعداد پیکسل‌های بیشتر، در شرایط نوری کم، می‌تواند به قدرت حل و فصل ضعیف‌تری منجر شود. به علاوه، دوربین‌هایی با تعداد شمارش پیکسل کمتر اما پردازش تصویر بهتر می‌توانند تصاویری با کیفیت بالا در شرایط نوری خیلی روشن تهیه کنند.

با این وجود، پیکسل‌ها تبدیل به یک سنگ بنای مشخصی جهت تعیین رزولوشن سیستم‌های نظارت تصویری تحت شبکه شده‌اند. با وجود این محدودیت‌ها شما باید:

  • تشخیص دهید که، زمانی که یک فرد متخصص در زمینه نظارت تصویری در خصوص رزولوشن صحبت می‌کند، به طور حتم منظور وی شمارش پیکسل است و نه قدرت حل و فصل.
  • درک این نکته که گزینه‌های مختلفی برای تعیین رزولوشن در دسترس است.

رایج‌ترین رزولوشن‌های محصولات نظارتی

در جدول زیر به طور خلاصه رایج‌ترین رزولوشن‌هایی که امروزه در محصولات نظارت تصویری مورد استفاده قرار می‌گیرند، آمده است.

common resolution

تغییراتی برای سال ۲۰۱۸

وقتی که ۱۰۸۰P,4MP,4K،از رزولوشن‌های رایج در سال ۲۰۱۸ هستند، تغییرات قابل توجه‌ایی در رزولوشن دوربین‌ها اتفاق افتاده است.

  • ۳MP,5MP: در گذشته کاربران دوربین‌هایی با وضوح ۳ و ۵ مگاپیکسل را با نسبت عرض به ارتفاع تصویر ۴ به ۳ می‌شناسند اما اکنون دوربین‌ها با نسبت طول به ارتفاع تصویر ۱۶ به ۹ معمول‌تر هستند که در آن ارتفاع تصویر کمتر است و بنابراین بخش‌هایی از تصویر که در نسبت طول به ارتفاع ۴ به ۳ موجود هستند دیده نمی‌شوند.
  • رزولوشن ۱۰ مگاپیکسل غیرمتداول: گرچه تصور می‌شد که رزولوشن ۱۰ مگاپیکسل از رزولوشن‌های رایج و بالا باشد اما عملا در سال ۲۰۱۸ استفاده نمی گردد.
  • نهایتا دوربین‌های ۶ مگاپیکسل در حال حاضر به واسطه نسل جدید سنسورهایی که از این رزولوشن استفاده می‌کنند در دسترس هستند این دوربین‌ها از نسبت تصویر ۳ به ۲ استفاده می‌کنند. دوربین‌هایP 720 در حالی که بسیار متداول و مرسوم بودند، اما به عنوان یک گزینه با رزولوشن بالا قیمت‌شان کاهش داشت و تعدادی از کارخانه‌ها مدل‌های جدید کمتری در این رزولوشن در مقایسه با رزولوشن بالاتر ارائه کردند.

رزولوشن سنسور در مقایسه با رزولوشن جریان تصویری که از دوربین ارسال می‌شود

زمانی که تولیدکنندگان به طور معمول، دوربین‌ها را بر پایه رزولوشن سنسور مشخص کنند (به عنوان مثال شمارش پیکسل) در این شرایط ممکن است رزولوشن جریان تصویری که از دوربین ارسال می‌شود کاهش یابد. لازم به ذکر است این اتفاق در موارد زیر بیشتر رخ می دهد.

امکانات ضعیف دوربین: در بعضی از مواقع، تولیدکنندگان، ممکن است یک سنسور با رزولوشن بالا را استفاده کنند اما به واسطه محدودیت در پردازشگر تصویر، بخش کوچک‌تری از پیکسل‌های سنسور را عملا استفاده می‌کنند. به عنوان مثال تنها از ۵ مگاپیکسل یک سنسور ۶ مگاپیکسلی استفاده می‌شود به منظور اینکه تعداد تصاویر بیشتری در ثانیه تولید شود و یا WDR به تصاویر اعمال شود.

دوربین‌هایی با زاویه دید ١٨٠: تولیدکنندگان بخش‌هایی از تصویر که استفاده نمی‌شود را حذف می‌کنند بنابراین یک دوربین ١٢ مگاپیکسل، تصویری با رزولوشن ٨ یا ٩ مگاپیکسل تولید می‌کند.

کاهش رزولوشن در نرم‌افزار: و آخرین نکته اینکه، یک نصاب ممکن است دوربین را روی رزولوشن پایین‌تری به صورت اشتباه تنظیم کند. گاهی اوقات این کار به منظور کاهش پهنای باند انجام می‌شود اما گاهی به دلیل اینکه پیش فرض نرم‌افزار مدیریت تصویر روی رزولوشن پایین‌تری تنظیم شده، این اتفاق رخ می‌دهد. در هر صورت خیلی از موارد یک تصویر با رزولوشن بالا ممکن است فاجعه بار باشد به دلیل اینکه روی حداکثر رزولوشن تنظیم نشده باشد به عنوان مثال یک دوربین ٣ مگاپیکسل روی ۶۴٠*۴٨٠ تنظیم شده باشد.

اثر فشرده‌سازی بر روی رزولوشن

به علت اینکه رزرلوشن اغلب به معنای تعداد پیکسل است، هیچ توجهی در خصوص اینکه چه تعداد پیکسلی فشرده شده است، وجود ندارد. هر پیکسل متناسب با نوری که به آن می‌تابد مقداری را بر می‌گرداند که برابر با ٢۴ بایت یا عددی بین صفر تا ١۶ میلیون است. بدین صورت حجم زیادی از اطلاعات تولید می‌شود. به عنوان مثال، یک جریان تصویر با ١٠٨٠ پیکسل (٣٠ تصویر در ثانیه) بیشتر از یک گیگا بایت حجم دارد. چنانچه تصاویر نظارتی فشرده‌سازی شده باشند، آن جریان تصویر ١٠٨٠ پیکسل به طور معمول با حجم ١ تا ٨ مگا بایت ضبط می‌شود. تنها یک سوال اینجا مطرح می‌شود، و آن این است که چه حجم از تصاویر فشرده می‌شوند؟

انتخاب اینکه شما چه حجم فشرده‌سازی را انتخاب کنید، می‌تواند یک فوت و فن باشد.

اینکه چه مقدار افت ناشی از فشرده‌سازی مورد قبول باشد بستگی به ترجیحات سلیقه‌ایی بیننده یا جزئیات صحنه‌ایی که در حال ضبط شدن است دارد. به همین اندازه افزایش فشرده‌سازی  با کاهش هاردهای مورد نیاز باعث کاهش هزینه‌ها می‌شود. به طور دقیق‌تر می‌توان گفت حجم کمتری از ذخیره‌سازی برای شرایط مشابه مورد نیاز است. مشخصات فنی سرور (سی پی یو ضعیف‌تری نیاز است). و در مورد سوئیچ‌ها، شاید بتوان از سویئچ‌های مسی به جای فیبر استفاده کرد.

زمانی که دو دوربین رزولوشن یکسانی داشته باشند، کیفیت تصویری که مشاهده می‌شود، به میزان فشرده‌سازی آن تصویر بستگی دارد…..

همچنین برای در نظر گرفتن میزان فشرده‌سازی، توجه به این نکته که پیش فرض میزان فشرده‌سازی کارخانجات مختلف تفاوت زیادی دارد، بسیار مهم است.

انتخاب زاویه مناسب برای دوربین

مستقل از اینکه کیفیت تصویر چه مقدار است، دوربین برای دیدن جزئیات نیاز به زاویه مناسب دارد.

این موضوع متناوبا مشکل اساسی برای نظارت بر پارکینگ‌ها با یک دوربین رزولوشن فوق‌العاده بالا است. حتی اگر شما بتوانید تعداد پیکسل مناسب از یک تصویر داشته باشید، اما ماشین در جهت مخالف دوربین حرکت کند، شما هیچ شانسی برای دیدن و ضبط شماره پلاک ماشین نخواهید داشت. این موضوع در مورد دیدن جزئیات صورت اشخاص نیز صدق می‌کند.

رزولوشن بیش از مورد نیاز

از قدیم، نظارت تصویری همواره به دنبال رزولوشن بالاتر بوده و همیشه کمتر از آنی که نیاز بوده وجود داشته است. هر کسی که در اخبار تصاویر افراد مشکوک را دیده باشد این تجربه را دارد.

با این وجود همان طور که تعداد پیکسل‌ها افزایش پیدا کرده و به ١٠٨٠ پیکسل و بیشتر از آن رسیده مشکل مقابلش بیشتر خود را نشان می‌دهد و آن چیزی نیست جز صحنه‌هایی که، رزولوشن بالایی بیشتر از مورد نیاز دارند. زمانی که شما رزولوشن کافی برای تشخیص چهره و یا پلاک خودرو دارید، اغلب کاربران مزایای عملی کمتری از تعداد پیکسل بیشتر به دست می‌آورند. تصویر ممکن است زیباتر دیده شود اما کیفیت تصویری که به عنوان مدرک می‌باشد، مثل سابق است. این نکته قابل توجه‌ایی است. که شما مصاحبات درستی در مورد تعداد پیکسل‌ها در واحد طول داشته باشید و مطمئن باشید که پیکسل‌ها هدر نمی‌روند.

عواملی که بر روی رزولوشن تاثیر گذار است

در انتها، باید متذکر شویم علاوه بر موارد ذکر شده در مقاله، مواردی چون، کارایی در شرایط نوری کم، کارایی WDR، تنظیمات فشرده‌سازی، زاویه دید دوربین، گزینه‌های انتخاب لنز و فوکاس لنز همگی بر تعیین مقدار رزولوشن تاثیرگذار خواهند بود. درک و توجه به تمام موارد ذکر شده باعث می‌شود شما به بالاترین کیفیت برای تجهیزات‌تان دست یابید.

[۱] IPVM

پیشنهاد برای مطالعه:

nec-video-compression-230

تکنولوژی‌های فشرده‌سازی در نظارت تصویری (قسمت دوم)

با پیشرفت تکنولوژی ذخیره‌سازی و جایگزین شدن نوارهای ویدئویی وی‌اچ‌اس با هارد دیسک‌ها، فشرده‌سازی و …

پاسخ دهید

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