اهمیت پهنای باند در دوربین مداربسته

پهنای باند یکی از مباحث مهم در سیستم های مدار بسته است. که به طور مستقیم در هزینه های موجود تاثیرگذار است. در این مطلب سعی کرده ایم تا انچه که می بایست قبل از راه اندازی سیستم مداربسته خود درباره مصرف پهنای باند و عوامل موثر بر آن بدانید را بازگو کنیم.

معرفی پهنای باند

پهنای باند Bandwidth به معنی حجم اطلاعاتی است که از نقطه ای به نقطه ای دیگر منتقل می گردد. پهنای باند بر سرعت انتقال اطلاعات نیز اثر گذار است اما صرفا و به تنهایی تعیین کننده آن در شبکه نیست و عوامل دیگری نیز بر سرعت انتقال اطلاعات اثر گذار اند.
در سیستم های مداربسته مبحث پهنای باند در هنگام ارسال اطلاعات از دوربین مداربسته به دستگاه ضبط کننده مطرح می گردد. نکته حائز اهمیت در این باره محدودیت پهنای باند است به خصوص اگر ابعاد پروژه بزرگ بوده و تعداد دوربین های زیادی در محل نصب شده باشند. بنابراین، لازم است تا با نحوه محاسبات آن نیز آشنایی کامل داشته باشید.
ابتدا ذکر این نکته مهم است که هر دوربین بر اساس طراحی خود میزان مشخصی از پهنای باند را برای ارسال اطلاعات اشغال می کند. همچنین لازم به ذکر است که در هنگام نصب باید در محاسبه میزان مصرف پهنای باند توسط کلیه دوربین ها و به دست آوردن میزان کل و مقایسه آن با پهنای باندی که در اختیار داریم دقت لازم را داشت.
پهنای باند فقط در دستگاه های تحت شبکه کاربرد دارد نکته مهمی که در مورد پهنای باند لازم است بدانید، این است که این مفهوم فقط در دستگاه های NVR به کار گرفته می شود و مربوط به دوربین های تحت شبکه (IP) می باشد. در حالی که در دستگاه های DVR مفهوم پهنای باند کاربردی ندارد. در دستگاه دی وی آر با مفاهیمی همچون تعداد کانال و سری محصولات، تعداد دوربین مداربسته و وضوح تصویر سر و کار داریم. به عنوان نمونه؛ اگر در دستگاه DVR، 32 کانال موجود باشد، می توانید به آن دستگاه 32 عدد دوربین مداربسته متصل کرد.

واحد اندازه گیری پهنای باند

زمانی که تصاویر ضبط شده از دوربین تحت شبکه IP به ضبط کننده یا تلفن همراه منتقل می شود، از اصطلاحاتی مانند Kbps 500 ، ۱ Mbps و غیره استفاده می کنیم. این اعداد بیانگر میزان اطلاعاتی است که در هر ثانیه بین دستگاه ها جابجا می شود.
بنابراین، وقتی می گوییم پهنای باند دوربین مداربسته، ۲۵۶ Kbps است ، به این معنی است که ۲۵۶،۰۰۰ بیت در هر ثانیه منتقل می شود (K بیانگر ۱۰۰۰ است).
کلا هر نوع دوربین مداربسته ای پهنای باند مشخصی را اشغال می کند و به دستگاه DVR منتقل می کند. بنابراین، میزان پهنای باند به نوع و مدل دوربین بستگی دارد و در مشخصات هر دوربین آمده است.
از سوی دیگر در یک سیستم مداربسته، عوامل زیادی بر مصرف پهنای باند موثر اند که در زیر به آنها اشاره می کنیم:

1. فرمت فشرده سازی

یکی از عوامل موثر بر حجم تصاویر کیفیت آنهاست هر چه تصاویر از کیفیت بالاتری برخوردار باشند حجم بیشتری هم خواهند داشت.
بنابراین در انتقال انها نیز پهنای باند بیشتری مصرف می شود. همانطور که در مطالب قبلی گفتیم فرمت های فشرده سازی مختلفی برای کم کردن حجم تصاویر ویدئویی وجود دارند(شامل MPEG4 ،H.264 ،H.265 ،H.264+ و … ) که هر کدام قادرند تا میزانی مشخصی از حجم تصاویر بکاهند و در نتیجه با توجه به خروجی متفاوت هر کدام توجه به این نکته مهم است که در دستگاه های شما از کدام یک استفاده می شود.
از جمله فرمت های فشرده سازی در دوربین مداربسته می توان به موارد زیر اشاره نمود:

MPEG4: یک فرمت قدیمی است که در حال حاضرذ نیز در برخی از دوربین های مداربسته یا دستگاه های ضبط مورد استفاده قرار می گیرد.

فرمت H.264: تا پیش از آمدن ورژن های جدیدتر مانند H.265 رایجترین فرمت فشرده سازی در تصاویر دوربین مداربسته بود.

فرمت H.265: فرمت H.265 دارای دوبرابر نرخ فشرده سازی نسبت به H.264 با حفظ کیفیت تصاویر می باشد.

فرمت H.265+: این کدک ساخت شرکت هایک ویژن است بهترین نوع کدگذاری در دوربین های مدار بسته برای فشرده سازی تصاویر ویدئویی محسوب می گردد.

هایک ویژن برای اثبات ادعای خود مبنی بر کارایی بالای فرمت فشرده سازی H.265 + نسبت به H.265 و H.264 تستی را طراحی و اجرا کرد پارامتر های این تست به شرح زیر است:

نصب دوربین مداربسته ای مجهز به کدک H.265 و دوربین دیگری مجهز به H.265 + یکی در خیابان و دیگری در یک کافه شلوغ
هر دو دوربین دارای رزولوشن 1080p و نرخ فریم 25fbs بودند.

نتیجه:

مصرف پهنای باند در حالت H.265 نسبت به H.264 47.8٪ کاهش داشت
مصرف پهنای باند در H.265 + نسبت به H.264 83.7٪ کاهش داشت.

2. فریم ریت

در واقع هر فیلم از یکسری تصاویر پشت سر هم تشکیل شده است که به صورت دنباله دار و خیلی سریع نمایش داده می شود. بنابراین، هرچه میزان تصاویر بیشتری در یک بازه زمانی نمایش داده شود ، حرکت ها پیوسته تر و طبیعی تر و دقیق تر است. بنابراین تصاویر نمایش داده شده با 30 FPS نمایش پیوسته تر و بهتری را از 15 یا 10 FPS نشان می دهد. بنابراین، میزان فریم در تصاویر، بر مصرف پهنای باند تاثیر مستقیمی دارد. اغلب دوربین ها دارای نرخ فریم 25 تا 30 FPS هستند. این میزان در دستگاه ها قابل تنظیم است و هر چه کمتر باشد پهنای باند کاهش می یابد.

3. تعداد دوربین های نصب شده

یکی از عوامل تاثیرگذار دیگر تعداد دوربین های موجود در شبکه است. زیرا همانطور که در بالا گفتیم هر دوربین میزانی از پهنای باند را اشغال می کند و مجموعا بر میزان پهنای باند کل (Total Bandwidth) تاثیرگذار است.
باید به این نکته اشاره کنیم که هر شبکه پهنای باند محدودی را در اختیار دارد و هرچه تعداد دوربین ها افزایش یابد از میزان آن بیشتر کاسته می شود.

4. حالت های مختلف ضبط

همانطور که می دانید حالت های مختلفی برای ضبط در دستگاه ضبط وجود دارد مانند حالت روز و شب، ضبط با حالت حرکت Motion Detection و ... انتخاب هر کدام از این حالت ها می تواند بر حجم تصاویر اثر گذاشته و مصرف پهنای باند را کاهش یا افزایش دهد.
برای مثال چنانچه حالت ضبط را بر روی ضبط حساس به حرکت یا Motion Detection قرار دهیم اگر تصویر اولیه در مدت زمان طولانی به همان حالت اولیه باقی بماند و هیچ عامل متحرکی وارد آن نشود دوربین تصاویر یکسان پشت سر هم حذف خواهند کرد تا زمانی که سوژه ای وارد تصویر گردد که منجر به شروع ضبط شود. این کار تا حد زیادی بر روی کاهش حجم تصاویر و مصرف پهنای باند تاثیر دارد.

5. رزولوشن دوربین و نسبت تصویر (Aspect Ratio)

رزولوشن دوربین مداربسته تعیین کننده کیفیت تصاویر است. هرچه رزولوشن بالاتر باشد حجم تصاویر نیز بیشتر شده و پهنای باند بیشتری را اشغال می کند. برای مثال تصاویر حاصل از یک دوربین 8 مگاپیکسلی پهنای باند بیشتری را نسبت به یک دوربین 5 مگاپیکسلی اشغال می کنند. همچنین فاکتور تاثیرگذار دیگر نسبت تصویر یا (Aspect Ratio) است.
منظور از نسبت تصویر نسبت پهنا به ارتفاع یک فریم است. این نسبت را با اعداد ۴:۳، ۱۶:۹ و ... نشان می دهند. با توجه به اینکه نسبت تصویر ۱۶:۹ تصویر بزرگتری را ارائه می دهد بنابراین پهنای باند بیشتری را نیز اشغال می کند.

6. نوع کاربری، محل نصب دوربین، تراکم سوژه ها در تصویر

هرچه محیطی که دوربین در آن نصب می گردد شلوغ و پر رفت و آمد باشد، تعداد سوژه های نیز بیشتر می شود از این رو پیچیدگی تصاویر نیز بالا می رود. بنابراین حجم اطلاعات نیز افزایش می یابد در نتیجه پهنای باند بیشتری اشغال می شود.
موضوع مهم دیگر مصرف پهنای در شبکه جهانی یا همان اینترنت است زیرا هزینه جداگانه ای به طور مداوم برای آن پرداخت می گردد و چنانچه به درستی مصرف نشود منجر به افزایش هزینه ها شده و از کارایی سیستم می کاهد. پس توصیه می گردد محاسبات و تنظیم دوربین های مداربسته را با دقت زیادی انجام دهید.
معمولا زمانی که بخواهید از راه دور و هنگامی که در محل حضور ندارید به تصاویر مداربسته خود دسترسی داشته باشید چنین موردی پیش می آید. در اینجا یک راهکار موثر پیشنهاد می کنیم و آن هم این است که برای صرفه جویی در مصرف پهنای باند می توانید از جریان فرعی یا Sub Stream برای دیدن تصاویر استفاده کنید. Sub Stream جریانی است که معمولا برای کاهش حجم تصاویر از رزولوشن، کیفیت، فریم ریت و سایر آپشن های تصاویر می کاهد.

منابعی برای مطالعه بیشتر درباره دوربین مداربسته و صنعت امنیت:

1. سیستم نظارت ویدئویی از راه دور ابزاری برای بهینه‌تر کردن سیستم های نظارتی

2. حمل و نقل هوشمند با سیستم نظارت ویدئویی

3. تبلیغات / دوربین مداربسته برای منزل

4. طراحی سایت فروشگاهی دوربین مداربسته

5. بازاریابی برای دوربین های مداربسته

6. افزایش فروش دوربین مداربسته

7. نگاهی به تصمیم شرکت Hanwha در تولید محصولات +HD آنالوگ

8. بررسی چهار دوربین مداربسته گردان از شرکت های Dahua, Hikvision, Tiandy, uniview

9. ccHDTV راه حل تکنولوژی آنالوگ برای رقابت با سیستم نظارت تصویری تحت شبکه

10. اهدای 1000 دستگاه DVR Turbo HD 3.0 در فروش زمستانی هایک ویژن

11. نگاهی به عملکرد سالهای گذشته نمایشگاه بین المللی IPAS از منظر آمار