پهناي باند دوربين مداربسته

پهناي باند دوربين مداربسته

پهناي باند يكي از مباحث مهم در سيستم هاي دوربين مداربسته است. كه به طور مستقيم در هزينه هاي موجود تاثيرگذار است. در اين مطلب سعي كرده ايم تا انچه كه مي بايست قبل از راه اندازي سيستم مداربسته خود درباره مصرف پهناي باند و عوامل موثر بر آن بدانيد را بازگو كنيم.

معرفي پهناي باند

پهناي باند Bandwidth به معني حجم اطلاعاتي است كه از نقطه اي به نقطه اي ديگر منتقل مي گردد. پهناي باند بر سرعت انتقال اطلاعات نيز اثر گذار است اما صرفا و به تنهايي تعيين كننده آن در شبكه نيست و عوامل ديگري نيز بر سرعت انتقال اطلاعات اثر گذار اند.
در سيستم هاي مداربسته مبحث پهناي باند در هنگام ارسال اطلاعات از دوربين مداربسته به دستگاه ضبط كننده مطرح مي گردد. نكته حائز اهميت در اين باره محدوديت پهناي باند است به خصوص اگر ابعاد پروژه بزرگ بوده و تعداد دوربين هاي زيادي در محل نصب شده باشند. بنابراين، لازم است تا با نحوه محاسبات آن نيز آشنايي كامل داشته باشيد.
ابتدا ذكر اين نكته مهم است كه هر دوربين بر اساس طراحي خود ميزان مشخصي از پهناي باند را براي ارسال اطلاعات اشغال مي كند. همچنين لازم به ذكر است كه در هنگام نصب بايد در محاسبه ميزان مصرف پهناي باند توسط كليه دوربين ها و به دست آوردن ميزان كل و مقايسه آن با پهناي باندي كه در اختيار داريم دقت لازم را داشت.
پهناي باند فقط در دستگاه هاي تحت شبكه كاربرد دارد نكته مهمي كه در مورد پهناي باند لازم است بدانيد، اين است كه اين مفهوم فقط در دستگاه هاي NVR به كار گرفته مي شود و مربوط به دوربين هاي تحت شبكه (IP) مي باشد. در حالي كه در دستگاه هاي DVR مفهوم پهناي باند كاربردي ندارد. در دستگاه دي وي آر با مفاهيمي همچون تعداد كانال و سري محصولات، تعداد دوربين مداربسته و وضوح تصوير سر و كار داريم. به عنوان نمونه؛ اگر در دستگاه DVR، 32 كانال موجود باشد، مي توانيد به آن دستگاه 32 عدد دوربين مداربسته متصل كرد.
 

واحد اندازه گيري پهناي باند

زماني كه تصاوير ضبط شده از دوربين تحت شبكه IP به ضبط كننده يا تلفن همراه منتقل مي شود، از اصطلاحاتي مانند Kbps 500 ، ? Mbps و غيره استفاده مي كنيم. اين اعداد بيانگر ميزان اطلاعاتي است كه در هر ثانيه بين دستگاه ها جابجا مي شود.
بنابراين، وقتي مي گوييم پهناي باند دوربين مداربسته، ??? Kbps است ، به اين معني است كه ???،??? بيت در هر ثانيه منتقل مي شود (K بيانگر ???? است).
كلا هر نوع دوربين مداربسته اي پهناي باند مشخصي را اشغال مي كند و به دستگاه DVR منتقل مي كند. بنابراين، ميزان پهناي باند به نوع و مدل دوربين بستگي دارد و در مشخصات هر دوربين آمده است.
از سوي ديگر در يك سيستم مداربسته، عوامل زيادي بر مصرف پهناي باند موثر اند كه در زير به آنها اشاره مي كنيم:

1. فرمت فشرده سازي

يكي از عوامل موثر بر حجم تصاوير كيفيت آنهاست هر چه تصاوير از كيفيت بالاتري برخوردار باشند حجم بيشتري هم خواهند داشت.
بنابراين در انتقال انها نيز پهناي باند بيشتري مصرف مي شود. همانطور كه در مطالب قبلي گفتيم فرمت هاي فشرده سازي مختلفي براي كم كردن حجم تصاوير ويدئويي وجود دارند(شامل MPEG4 ،H.264 ،H.265 ،H.264+ و … ) كه هر كدام قادرند تا ميزاني مشخصي از حجم تصاوير بكاهند و در نتيجه با توجه به خروجي متفاوت هر كدام توجه به اين نكته مهم است كه در دستگاه هاي شما از كدام يك استفاده مي شود.
از جمله فرمت هاي فشرده سازي در دوربين مداربسته مي توان به موارد زير اشاره نمود:

• MPEG4: يك فرمت قديمي است كه در حال حاضرذ نيز در برخي از دوربين هاي مداربسته يا دستگاه هاي ضبط مورد استفاده قرار مي گيرد.

• فرمت H.264: تا پيش از آمدن ورژن هاي جديدتر مانند H.265 رايجترين فرمت فشرده سازي در تصاوير دوربين مداربسته بود.

• فرمت H.265: فرمت H.265 داراي دوبرابر نرخ فشرده سازي نسبت به H.264 با حفظ كيفيت تصاوير مي باشد.

• فرمت H.265+: اين كدك ساخت شركت هايك ويژن است بهترين نوع كدگذاري در دوربين هاي مدار بسته براي فشرده سازي تصاوير ويدئويي محسوب مي گردد.

هايك ويژن براي اثبات ادعاي خود مبني بر كارايي بالاي فرمت فشرده سازي H.265 + نسبت به H.265 و H.264 تستي را طراحي و اجرا كرد پارامتر هاي اين تست به شرح زير است:

• نصب دوربين مداربسته اي مجهز به كدك H.265 و دوربين ديگري مجهز به H.265 + يكي در خيابان و ديگري در يك كافه شلوغ
• هر دو دوربين داراي رزولوشن 1080p و نرخ فريم 25fbs بودند.

نتيجه:

• مصرف پهناي باند در حالت H.265 نسبت به H.264 47.8? كاهش داشت
• مصرف پهناي باند در H.265 + نسبت به H.264 83.7? كاهش داشت.

2. فريم ريت

در واقع هر فيلم از يكسري تصاوير پشت سر هم تشكيل شده است كه به صورت دنباله دار و خيلي سريع نمايش داده مي شود. بنابراين، هرچه ميزان تصاوير بيشتري در يك بازه زماني نمايش داده شود ، حركت ها پيوسته تر و طبيعي تر و دقيق تر است. بنابراين تصاوير نمايش داده شده با 30 FPS نمايش پيوسته تر و بهتري را از 15 يا 10 FPS نشان مي دهد. بنابراين، ميزان فريم در تصاوير، بر مصرف پهناي باند تاثير مستقيمي دارد. اغلب دوربين ها داراي نرخ فريم 25 تا 30 FPS هستند. اين ميزان در دستگاه ها قابل تنظيم است و هر چه كمتر باشد پهناي باند كاهش مي يابد.

3. تعداد دوربين هاي نصب شده

يكي از عوامل تاثيرگذار ديگر تعداد دوربين هاي موجود در شبكه است. زيرا همانطور كه در بالا گفتيم هر دوربين ميزاني از پهناي باند را اشغال مي كند و مجموعا بر ميزان پهناي باند كل (Total Bandwidth) تاثيرگذار است.
بايد به اين نكته اشاره كنيم كه هر شبكه پهناي باند محدودي را در اختيار دارد و هرچه تعداد دوربين ها افزايش يابد از ميزان آن بيشتر كاسته مي شود.

4. حالت هاي مختلف ضبط

همانطور كه مي دانيد حالت هاي مختلفي براي ضبط در دستگاه ضبط وجود دارد مانند حالت روز و شب، ضبط با حالت حركت Motion Detection و ... انتخاب هر كدام از اين حالت ها مي تواند بر حجم تصاوير اثر گذاشته و مصرف پهناي باند را كاهش يا افزايش دهد.
براي مثال چنانچه حالت ضبط را بر روي ضبط حساس به حركت يا Motion Detection قرار دهيم اگر تصوير اوليه در مدت زمان طولاني به همان حالت اوليه باقي بماند و هيچ عامل متحركي وارد آن نشود دوربين تصاوير يكسان پشت سر هم حذف خواهند كرد تا زماني كه سوژه اي وارد تصوير گردد كه منجر به شروع ضبط شود. اين كار تا حد زيادي بر روي كاهش حجم تصاوير و مصرف پهناي باند تاثير دارد.

5. رزولوشن دوربين و نسبت تصوير (Aspect Ratio)

رزولوشن دوربين مداربسته تعيين كننده كيفيت تصاوير است. هرچه رزولوشن بالاتر باشد حجم تصاوير نيز بيشتر شده و پهناي باند بيشتري را اشغال مي كند. براي مثال تصاوير حاصل از يك دوربين 8 مگاپيكسلي پهناي باند بيشتري را نسبت به يك دوربين 5 مگاپيكسلي اشغال مي كنند. همچنين فاكتور تاثيرگذار ديگر نسبت تصوير يا (Aspect Ratio) است.
منظور از نسبت تصوير نسبت پهنا به ارتفاع يك فريم است. اين نسبت را با اعداد ?:?، ??:? و ... نشان مي دهند. با توجه به اينكه نسبت تصوير ??:? تصوير بزرگتري را ارائه مي دهد بنابراين پهناي باند بيشتري را نيز اشغال مي كند.
 

6. نوع كاربري، محل نصب دوربين، تراكم سوژه ها در تصوير

هرچه محيطي كه دوربين در آن نصب مي گردد شلوغ و پر رفت و آمد باشد، تعداد سوژه هاي نيز بيشتر مي شود از اين رو پيچيدگي تصاوير نيز بالا مي رود. بنابراين حجم اطلاعات نيز افزايش مي يابد در نتيجه پهناي باند بيشتري اشغال مي شود.
موضوع مهم ديگر مصرف پهناي در شبكه جهاني يا همان اينترنت است زيرا هزينه جداگانه اي به طور مداوم براي آن پرداخت مي گردد و چنانچه به درستي مصرف نشود منجر به افزايش هزينه ها شده و از كارايي سيستم مي كاهد. پس توصيه مي گردد محاسبات و تنظيم دوربين هاي مداربسته را با دقت زيادي انجام دهيد.
معمولا زماني كه بخواهيد از راه دور و هنگامي كه در محل حضور نداريد به تصاوير مداربسته خود دسترسي داشته باشيد چنين موردي پيش مي آيد. در اينجا يك راهكار موثر پيشنهاد مي كنيم و آن هم اين است كه براي صرفه جويي در مصرف پهناي باند مي توانيد از جريان فرعي يا Sub Stream براي ديدن تصاوير استفاده كنيد. Sub Stream جرياني است كه معمولا براي كاهش حجم تصاوير از رزولوشن، كيفيت، فريم ريت و ساير آپشن هاي تصاوير مي كاهد.

1. https://www.victoriaeducation.co.uk/activity/p/779646/
2. https://checkpointforarts.com/activity/p/574446/
3. https://kason97179866.wordpress.com/2021/07/27/%d9%86%d8%b5%d8%a8-%d8%af%d9%88%d8%b1%d8%a8%db%8c%d9%86-%d9%85%d8%af%d8%a7%d8%b1%d8%a8%d8%b3%d8%aa%d9%87/
4. https://ello.co/wardhankhan/post/v-o8djza845c7shpy5pbbq