دوشنبه , ۲۹ مرداد ۱۳۹۷
خانه / مقالات / مقالات نظارت تصویری / CBR یا VBR؟ کدام نوع جریان ارسال داده برای دوربین‌ها؟
data

CBR یا VBR؟ کدام نوع جریان ارسال داده برای دوربین‌ها؟

نوع جریان ارسال داده در دوربین‌های نظارتی تاثیر شگرفی در کیفیت تصاویر و پهنای باند مصرفی دارد‌.

معمولاً زمانی که در مورد جریان ارسال داده‌ها ‌و یا نوع رمزگذاری داده‌ها صحبت می‌شود کدک‌هائی مانند H.264 و یا MPEG4 و… به ذهن متبادر می‌شود.

صرف‌نظر از نوع کدک، چگونگی رفتار دوربین در خصوص ارسال جریان داده در مقابل تغییرات پیش‌آمده در صحنه‌ای که مشغول تصویر‌برداری از آن است، بسیار مهم می‌باشد. و اینجاست که چگونگی این رفتارها اهمیت خود را نشان می‌دهد و می‌تواند از نوع CBR[i] (سرعت بیت‌ ثابت) و یا VBR[ii] (سرعت بیت متغیر) باشد و مسلماً بر روی کیفیت تصویر و پهنای باند مصرفی تاثیر بسزایی دارد.

در این گزارش سعی داریم تا این حالت‌های مختلف جریان ارسال داده‌ها را بررسی کرده و انتخاب درست آن‌ها را به شما بیاموزیم.

______________________________________________________________

CBR در مقابل VBR :

اساساً انتخاب بین سی.‌بی.‌آر و وی.‌بی.‌آر با نگاهی به مفاهیم زیر صورت می‌پذیرد:

– سی‌.بی‌.‌آر که برگرفته از واژه‌های نرخ ارسال ثابت داده‌ می‌باشد؛ در این حالت به طور مستمر نیاز به یک پهنای باند مشخص و از پیش تعیین شده دارد‌.

-وی.‌بی.‌آر که بر واژه‌های نرخ ارسال متغییر داده استوار است و با توجه به شرایط گوناگون‌، میزان پهنای باند مصرفی را تعیین می‌کند‌.

علت این تفاوت در چیست‌؟

– اگر شما یک دوربین داشته باشید که مشغول تصویر‌برداری از صحنه‌ای ساده مانند یک دیوار سفید رنگ و در روشنایی روز باشد‌، برای داشتن یک تصویر مطلوب با رزولوشن ۷۲۰HD و نرخ ارسال  ۳۰fps‌تنها به ۲۰۰Kb/s ‌پهنای باند نیازمندید.

– در مقابل اگر همان دوربین با همان تنظیمات مشغول تصویربرداری از یک صحنه پیچیده همانند یک تقاطع شلوغ باشد‌، حداقل نیازمند به ۲۰ برابر پهنای باند بیشتر یعنی ۴۰۰۰Kb/s  برای ارائه یک تصویر مطلوب می‌باشد.

هر چقدر پیچیدگی صحنه بیشتر شود برای داشتن کیفیت ثابت در تصاویر نیازمند ارسال داده‌های بیشتر و متعاقب آن پهنای باند بیشتر  می‌باشیم‌.

فارغ از اینکه کدک مورد استفاده در دوربین چقدر خوب و پیشرفته است ولی مسئله فوق همیشه مطرح و تاثیرگذار است.

چالش در صنعت سیستم‌های نظارتی

چالش اصلی که در عمل به وقوع می‌پیوندد این است که تغییرات در پیچیدگی‌های صحنه موجب تغییرات اساسی در پهنای باند مصرفی و کیفیت تصاویر می‌شود بدین ترتیب که اگر دوربین برای مصرف پهنای باند کمتر تنظیم شود در این صورت کیفیت تصویر قربانی می‌شود و چنانچه تنظیمات براساس پهنای باند مصرفی بالا تنظیم شود در آن صورت هزینه زیادی برای حافظه ذخیره‌سازی باید در نظر گرفت.

پیامدهای استفاده از دوربین‌های تحت شبکه

انتخاب دوربین تحت شبکه و چالش‌های ناشی از آن‌، دو مشکل همیشگی زیر است:

۱- کارخانه‌های تولید کننده دوربین معیارهای مختلفی برای تنظیمات پیش فرض خود دارند به خصوص در حوزه شیوه رمزگذاری و میزان پهنای باند مصرفی به طوری که اگر دو دوربین از دو کمپانی مختلف را با تنظیمات کاملاً یکسان مقایسه کنیم در عمل با اختلاف زیادی در کیفیت تصاویر و پهنای باند مصرفی آنها مواجه خواهیم شد.

۲- کارخانه‌های سازنده معمولاً از واژه‌های‌ CBR و VBR در توصیف عملکرد دوربین‌های خود استفاده نمی‌کنند و اغلب مجموعه اصطلاحاتی  را به کار می‌برند که موجب سردرگمی و گمراه شدن مصرف کننده خواهد شد‌.

در زیر ما توضیحات واضح و همچنین پیشنهاداتی در انتخاب و نوع عملکرد دوربین‌های Arecont، Avigilon،AXIS‌،BOSCH‌، Panasonic و SONY ارائه خواهیم کرد:

توصیه‌ها

در جایی که  وی.‌بی.‌آر و سی.‌بی.‌آر مهمترین حالت‌های رفتاری دوربین‌ها هستند، توصیه ما استفاده از حالت ترکیبی است که ما آن را “حالت نرخ ارسال متغییر با حد نصاب مشخص‌”[iii] می‌نامیم‌.

این حالت بهترین ترکیب از حالت‌های وی.‌بی.‌آر و سی.‌بی.‌آر می‌تواند باشد.

در مقایسه با حالت سی.‌بی.‌آر استفاده از این حالت باعث کاهش پهنای باند مصرفی به میزان ۳۰ تا ۷۰ درصد می‌باشد. چرا که در این حالت‌، زمانی که دوربین مشغول تصویربرداری از یک صحنه ساده می‌باشد به صورت خودکار پهنای باند مصرفی‌اش را کاهش می‌دهد (ولی در حالت سی.‌بی.‌آر فارغ از این که دوربین مشغول تصویربرداری از چه صحنه‌ای است‌، همیشه یک پهنای باند ثابت را نیاز داشته و به مصرف می‌رساند‌).

در مقایسه با حالت وی.‌بی.‌آر، استفاده از این حالت باعث کاهش پهنای باند مصرفی به میزان ۲۰ تا ۵۰ درصد خواهد شد‌. چرا که در این حالت نسبت به حالت وی.‌بی.‌آر از افزایش ناگهانی پهنای باند مصرفی (بخصوص درشرایط تاریکی) به علت وجود حد نصاب تعیین شده جلوگیری به عمل می‌آید. در این حالت کیفیت تصویر خیلی دستخوش تغییر نخواهد شد چرا که ماهیتاً جزئیات تصویر در شرایط تاریکی به هر حال کاهش میابد.

این حالت تنها توسط چند کمپانی‌ سازنده و نه همه آنها ارائه می‌شود.

تعدادی از این کمپانی‌ها عبارتند از‌AXIS ، َAvigilon و BOSCH  و همچنین تعدادی از کمپانی‌هایی که از این حالت پشتیبانی نمی‌کنند عبارتند از Arecont Vision‌، Panasonic‌، Pelco و SONY‌.

این در حالی است که حتی کمپانی‌هایی که از این حالت پشتیانی می‌کنند از اصطلاحات مختلفی برای بیان آن استفاده می‌نمایند.

برای اینکه بیاموزیم چگونه می‌توان از این قابلیت در دوربین‌ها بهره برد و آن را فعال نمود به ادامه این گزارش توجه فرمائید‌.

دوربین‌هایی که از قابلیت حالت نرخ ارسال متغیر با حد نصاب مشخص‌ (VBR Plus  Cap) پشتیبانی می‌کنند، از یک مزیت و قابلیت برتر در مقایسه با دیگر دوربین‌ها بهره‌مندند. این قابلیت در زمان تصویربرداری از هر صحنه‌ای می‌تواند موثر باشد‌.

در مقایسه با حالت نرخ ارسال متغیر با حد نصاب مشخص‌ استفاده از سی.‌بی.‌آر صرف، تنها هدر دادن بیت‌های اطلاعاتی است‌. اگر نیاز به انتقال داده با سرعت متغیر دارید می‌توانید در حالت نرخ ارسال متغیر با حد نصاب مشخص میزان حد نصاب را مقدار بالائی تعیین کنید‌.

گزینه‌های موجود در تنظیمات کمپانی‌های مختلف‌

در بخش پایانی این گزارش تنظیمات مربوط به شیوه رمزگذاری دوربین‌های مختلف را بررسی می‌کنیم‌.

Arecont Vision

این دوربین‌ها تنها از حالت وی‌.بی.‌آر صرف پشتیبانی می‌کنند و شما هیچ گزینه‌ای برای تنظیمات مربوط به تغییر نرخ ارسال داده و تنظیمات وی.‌بی.‌آر در آن نمی‌یابید.

در تست‌های انجام شده بر روی دوربین‌های Arecont  دریافتیم که پهنای باند مصرفی در این دوربین‌ها در شرایط کاهش روشنائی و یا افزایش تحرکات در صحنه‌، به طرز وحشتناکی  بالا می‌رود و نسبت به سایر رقبا پهنای باند خیلی بیشتری را مصرف می‌کند.

تنها مدل جدید ۲۰ مگاپیکسلی این کمپانی رفتار متفاوتی از خود نشان داد که بعداً متوجه شدیم این نوع دوربین به نوع جدیدتری از سنسور تصویربرداری مجهز است.

Avigilon

آزمایش بعدی بر روی سری H.264 از دوربین‌های Avigilon  است‌.

این دوربین‌ها از حالت پیشنهادی ما یعنی حالت نرخ ارسال متغیر با حد نصاب مشخص‌ پشتیبانی می‌کنند‌.

این گزینه را با عنوان‌”Max Bitrate”  به معنای حداکثر سرعت بیت در تنظیمات این دوربین می‌توانید بیابید.

در Avigilon مقدار پهنای باند مصرفی بسیار به حداکثر سرعت بیت وابسته است که در تنظیمات آن به عنوان “حد نصاب پهنای باند مصرفی” قابل تنظیم است‌.

AXIS

اکسیس دو گزینه اساسی در تعیین نوع رمزگذاری ارائه می‌دهد‌.

دوربین AXIS صرفا از حالت انتقال داده با سرعت بیت متغیر پشتیبانی می‌کند به طوری که حداکثر و حداقل مشخصی برای پهنای باند مصرفی‌اش تعیین می‌کند تا جایی که کیفیت تصویرش ثابت باقی بماند‌.

توصیه ما این است که دوربین AXIS خود را در حالتی قرار دهید که در تنظیمات دوربین با عنوان “constant bitrate mode” یا “حالت ارسال داده با نرخ ثابت”  نام دارد.

در واقع عملکرد AXIS در این حالت با نامگذاری آن مطابقت ندارد و ممکن است باعث سردرگمی شود.

در واقع در این حالت دوربین عملکردی مانند حالت  نرخ ارسال متغیر با حد نصاب مشخص را پشتیبانی می‌کند‌.

مدیر سیستم، میزان حد نصاب پهنای باند مصرفی برای دوربین را در فیلد target bitrate تعیین کرده و در واقع میزان “Cap” یعنی حدنصاب تعیین می‌شود‌.

در این حالت، دوربین پهنای باند مصرفی‌اش را در محدوده حداقلی که خودش بتواند و حداکثری که شما برایش در فیلد “target bitrate” تعیین کرده‌اید، تنظیم می‌کند‌.

BOSCH

این دوربین در مقایسه با بقیه دوربین‌ها که ما تا به حال  بررسی کرده‌ایم، کامل‌ترین حالت ترکیبی تنظیمات را دارا می‌باشد‌.

این دوربین می‌تواند از هر سه حالتی که ما قبلاً بررسی کرده‌ایم پشتیبانی نماید‌.

به هرحال در این دوربین نیازمند این هستیم تا نحوه تنظیمات “target bitrate” ‌و “max bitrate” را به درستی بدانیم‌.

اگر می‌خواهید دوربین را در حالت سی.‌بی.‌آر (سرعت بیت ثابت) قرار دهید باید مقادیرحداکثر سرعت بیت  و target bitrate را نزدیک به هم انتخاب کنید‌.

در تنظیمات BOSCH این امکان به شما داده شده که این دو مقدار را با اختلاف ۱۰درصد نسبت بهم تعیین نمایید‌. (به عنوان مثال ۵۰۰۰ برای target و ۵۵۰۰ برای max)

اگر می‌خواهید دوربین را در حالت وی.‌بی.‌آر (سرعت بیت متغیر) قرار دهید مطمئن شوید که برای  target bitrate  یک مقدار پائین و برای  Max bitrate یک مقدار بالا را تعیین کرده‌اید و به یاد داشته باشید که دوربین BOSCH از target bitrate به عنوان حداقل پهنای باند تعیین شده تعبیر خواهد کرد‌.

و در نهایت برای استفاده از حالت VBR Plus Cap شما باید میزان دلخواه پهنای باند مصرفی‌تان را به عنوان Target bitrate و مقداری که به عنوان حد نصاب مجاز می‌توانید برای پهنای باند در اختیار بگیرید را به عنوان max bitrate لحاظ کنید‌.

Pelco

Pelco از حالتی که CVBR[iv] می‌نامد، پشتیبانی می‌کند‌.

در واقع این حالت همان سی.‌بی.‌آر است که به مقدار سرعت بیت اجازه تغییرات جزئی و در حد ۱۰ درصد تلورانس را می‌دهد.

بدین ترتیب کماکان این دوربین یک دوربین سی.‌بی.‌آر است که میزان مشخص شده برای  سرعت بیت در فیلد مربوطه قرار داده می‌شود‌.

SONY

سونی تنها از حالت سرعت بیت ثابت پشتیبانی می‌کند‌.

و این مقدار در فیلد bitrate قابل تنظیم است.

مسائلی که هنگام کار کردن با دوربین‌های CBR با  آن مواجه هستید‌

شما می‌بایستی در هنگام استفاده از دوربین‌های CBR خیلی مراقب باشید چرا که اغلب کارخانه‌های سازنده این‌گونه دوربین‌ها تنظیمات پیش فرض خود را برای پهنای باند مصرفی میزان خیلی بالائی قرار می‌دهند‌، هرچند این کار باعث افزایش کیفیت تصویر می‌شود ولی در عوض پهنای باند زیادی را به هدر می‌دهد.

در هنگام کار با دوربین‌های CBR به مسائل زیر توجه داشته باشید:

– انتخاب یک مقدار بالا برای bitrate اگر چه می‌تواند مشکلات کیفیت تصویر را برطرف سازد اما پهنای باندی در حدود ۳۰ تا ۷۰ درصد را به هدر خواهد داد‌.

-برای تصویربرداری از صحنه‌های پیچیده، کیفیت تصویر را در زمان‌های مختلفی از روز با سرعت بیت‌‌های گوناگون  مقایسه کرده و سپس میزان درست را انتخاب نمایید‌.

به هر صورت استفاده از دوربین‌های CBR در واقع نبردی است دائمی بر سر قربانی کردن کیفیت در برابر پهنای باند و یا برعکس داشتن کیفیت خوب اما به قیمت از دست رفتن مقدار زیادی پهنای باند‌، و این همان دلیلی است که ما استفاده از VBR Plus Cap را به جای سرعت بیت ثابت پیشنهاد می‌کنیم.

(i] Constant Bit Rate (CBR]

(ii] Variable Bit Rate (VBR]

iii] VBR plus a Cap]

iv] Constrained Variable Bit Rate]

نوع جریان ارسال داده در دوربین‌های نظارتی تاثیر شگرفی در کیفیت تصاویر و پهنای باند مصرفی دارد‌. معمولاً زمانی که در مورد جریان ارسال داده‌ها ‌و یا نوع رمزگذاری داده‌ها صحبت می‌شود کدک‌هائی مانند H.264 و یا MPEG4 و... به ذهن متبادر می‌شود. صرف‌نظر از نوع کدک، چگونگی رفتار دوربین در خصوص ارسال جریان داده در مقابل تغییرات پیش‌آمده در صحنه‌ای که مشغول تصویر‌برداری از آن است، بسیار مهم می‌باشد. و اینجاست که چگونگی این رفتارها اهمیت خود را نشان می‌دهد و می‌تواند از نوع CBR[i] (سرعت بیت‌ ثابت) و یا VBR[ii] (سرعت بیت متغیر) باشد و مسلماً بر روی…

User Rating: Be the first one !

پیشنهاد برای مطالعه:

Coax-Cabling-175881451

ارتقاء سیستم های نظارت تصویری با کمک فناوری اچ دی روی کابل کواکسیال

مترجم: سارا ایزدیار در طول دهه­ ی گذشته فناوری دوربین‌های تحت شبکه بیشتر مباحث را …

پاسخ دهید

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