pedartarazpedar

پهناي باند دوربين مداربسته

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

معرفي پهناي باند

پهناي باند Bandwidth به معني حجم اطلاعاتي است که 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 کننده آن در شبکه 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 کننده مطرح مي گردد. نکته 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 کامل داشته باشيد.
ابتدا ذکر اين نکته مهم است که هر دوربين بر اساس طراحي خود ميزان مشخصي از پهناي باند را براي ارسال اطلاعات اشغال مي کند. همچنين لازم به ذکر است که در هنگام نصب بايد در محاسبه ميزان مصرف پهناي باند توسط کليه دوربين ها و به دست آوردن ميزان کل و مقايسه آن با پهناي باندي که در اختيار داريم دقت لازم را داشت.
پهناي باند فقط در دستگاه هاي تحت شبکه کاربرد دارد نکته مهمي که در مورد پهناي باند لازم است بدانيد، اين است که اين مفهوم فقط در دستگاه هاي NVR به کار گرفته مي شود و مربوط به دوربين هاي تحت شبکه (IP) مي باشد. در حالي که در دستگاه هاي DVR مفهوم پهناي باند کاربردي ندارد. در دستگاه دي وي آر با مفاهيمي همچون تعداد کانال و سري محصولات، تعداد دوربين مداربسته و وضوح تصوير سر و کار داريم. به عنوان نمونه؛ اگر در دستگاه DVR، 32 کانال موجود باشد، مي توانيد به آن دستگاه 32 عدد دوربين مداربسته متصل کرد.

واحد اندازه گيري پهناي باند

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

1. فرمت فشرده سازي

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

• MPEG4: يک فرمت قديمي است که 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 کيفيت تصاوير مي باشد.

• فرمت H.265+: اين کدک ساخت شرکت هايک ويژن است بهترين نوع کدگذاري در دوربين هاي مدار بسته براي فشرده سازي تصاوير ويدئويي محسوب مي گردد.

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

• نصب دوربين مداربسته اي مجهز به کدک H.265 و دوربين ديگري مجهز به H.265 + يکي در خيابان و ديگري در يک کافه 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? کاهش داشت
• مصرف پهناي باند در H.265 + نسبت به H.264 83.7? کاهش داشت.

2. فريم ريت

در واقع هر فيلم از يکسري تصاوير پشت سر هم تشکيل شده است که به صورت دنباله دار و خيلي سريع نمايش داده مي شود. بنابراين، هرچه ميزان تصاوير بيشتري در يک بازه زماني نمايش داده شود ، حرکت 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 کمتر باشد پهناي باند کاهش مي يابد.

3. تعداد دوربين هاي نصب شده

يکي از عوامل تاثيرگذار ديگر تعداد دوربين هاي موجود در شبکه است. زيرا همانطور که در بالا گفتيم هر دوربين ميزاني از پهناي باند را اشغال مي کند و مجموعا بر ميزان پهناي باند کل (Total Bandwidth) تاثيرگذار است.
بايد به اين نکته اشاره کنيم که هر شبکه پهناي باند محدودي را در اختيار دارد و هرچه تعداد دوربين ها افزايش يابد از ميزان آن بيشتر کاسته مي شود.

4. حالت هاي مختلف ضبط

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

5. رزولوشن دوربين و نسبت تصوير (Aspect Ratio)

رزولوشن دوربين مداربسته تعيين کننده کيفيت تصاوير است. هرچه رزولوشن بالاتر باشد حجم تصاوير نيز بيشتر شده و پهناي باند بيشتري را اشغال مي کند. براي مثال تصاوير حاصل از يک دوربين 8 مگاپيکسلي پهناي باند بيشتري را نسبت به يک دوربين 5 مگاپيکسلي اشغال مي کنند. همچنين فاکتور تاثيرگذار ديگر نسبت تصوير يا (Aspect Ratio) است.
منظور از نسبت تصوير نسبت پهنا به ارتفاع يک فريم است. اين نسبت را با اعداد ?:?، ??:? و ... نشان مي دهند. با توجه به اينکه نسبت تصوير ??:? تصوير بزرگتري را ارائه مي دهد بنابراين پهناي باند بيشتري را نيز اشغال مي کند.

6. نوع کاربري، محل نصب دوربين، تراکم سوژه ها در تصوير

هرچه محيطي که 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 شبکه 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 کارايي سيستم مي کاهد. پس توصيه مي گردد محاسبات و تنظيم دوربين هاي مداربسته را با دقت زيادي انجام دهيد.
معمولا زماني که بخواهيد از راه دور و هنگامي که در محل حضور نداريد به تصاوير مداربسته خود دسترسي داشته باشيد چنين موردي پيش مي آيد. در اينجا يک راهکار موثر پيشنهاد مي کنيم و آن هم اين است که براي صرفه جويي در مصرف پهناي باند مي توانيد از جريان فرعي يا Sub Stream براي ديدن تصاوير استفاده کنيد. Sub Stream جرياني است که معمولا براي کاهش حجم تصاوير از رزولوشن، کيفيت، فريم ريت و ساير آپشن هاي تصاوير مي کاهد.

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