عملکرد ارسال داده در دوربین‌های نظارتی تاثیر بسیار زیادی در کیفیت تصاویر و پهنای باند موثر دارد‌. زمانیکه در مورد ارسال داده‌ها ( Data Streaming‌ ) و یا برای مثال نوع رمزگذاری داده‌ها (Encoding) صحبت می‌شود کدک‌هائی مانند H.264 و یا MPEG4 و… به ذهن می آیند و صرف‌نظر از نوع آنها، چگونگی رفتار دوربین مداربسته در خصوص ارسال بیت های اطلاعات و داده در مقابل تغییرات پیش آمده در صحنه‌ای که از آن تصویر‌برداری می کند، بسیار مهم خواهد بود. و دقیقا در اینجاست که چگونگی این رفتارها برای ما مهم می شود و می‌تواند از نوع CBR و یا VBR انتخاب گردد و  مسلماً بر روی کیفیت تصویر و پهنای باند مصرفی تاثیر بسزایی خواهد گذاشت.

تفاوت بین کدینگ VBR و CBR و نقش آن در دوربین مداربسته چیست؟

اجازه دهید تا با مثالی ساده این مطلب را بررسی کنیم. حتما تا به حال برایتان اتفاق افتاده است که بخواهید فایل موسیقی یا فیلمی را تبدیل کنید و یا یک فایل موسقی را از وبسایتی دانلود کنید که در این حالت برای شما مثلا دو کیفیت با نرخ های بیتی ۱۲۸Kb و ۳۲۰kb برای فایل های موسیقی به چشمتان می آید و از خود می پرسید که تفاوت فایل ۱۲۸K با ۳۲۰K در یک فایل موزیک در چیست؟!

 درست حدس زدید تفاوت آنها در کیفیت ضبط و فشردگی و یا در اصطلاح انگلیسی کمپرس یا کامپرس ( Compress ) فایل را نشان می دهد که در حجم فایل ضبط شده ما نیز تاثیر گذار خواهد بود و طبیعتا هز چه این عدد و رقم بالاتر باشد کیفیت به مراتب بهتر و واضح تری را در فایل دانلودی و در هنگام گوش دادن به آن متوجه خواهید شد.

در این مقاله سعی خواهیم کرد تا این حالات مختلف ارسال داده‌ و دیتا را بررسی کرده و به انتخاب درست آن ها برسیم. پس با ما همراه باشید.

CBR بهتر است یا VBR :

در واقع انتخاب بین CBR وVBR دی وی ار یا ان وی ار، با نگاهی به مفاهیم زیر صورت می گیرد:

– Constant Bit Rate یا CBR برگرفته از واژه‌ نرخ ارسال ثابت داده‌ می‌باشد که در این حالت به طور مستمر نیاز به یک پهنای باند مشخص و از پیش تعیین شده ثابت می باشد.

–Variable Bit Rate یا VBR که به معنای نرخ ارسال متغییر داده استوار است و با توجه به شرایط گوناگون‌، میزان پهنای باند مصرفی را تعیین می‌کند‌، دلالت دارد.

 اگر شما یک دوربین مدار بسته داشته باشید که تصویر‌برداری از صحنه‌ای ساده مانند یک دیوار سفید رنگ و در روشنایی روز را انجام می دهد، برای داشتن یک تصویر مطلوب با رزولوشن ۷۲۰HD و نرخ ارسال ۳۰fps ‌تنها به ۲۰۰Kb/s ‌پهنای باند نیازمندید. در مقابل اگر همان دوربین با همان تنظیمات به تصویربرداری از یک صحنه پیچیده همانند یک تقاطع شلوغ بپردازد، حداقل نیازمند به ۲۰ برابر پهنای باند بیشتر یعنی ۴۰۰۰Kb/s برای ارائه یک تصویر مطلوب خواهد بود. بر این اساس هر قدر پیچیدگی صحنه بیشتر شود برای داشتن کیفیت ثابت در تصاویر نیازمند ارسال داده‌های بیشتر و متعاقب آن پهنای باند بیشتر خواهیم بود و این درحالی است که کدک مورد استفاده در دوربین چقدر خوب و پیشرفته باشد یا نباشد، ولی مسئله فوق همیشه مطرح و تاثیرگذار است.

و اما چالش اساسی که در عمل به وجود می آید این است که تغییرات در پیچیدگی‌های صحنه مورد نظر، موجب تغییرات اساسی در پهنای باند مصرفی و کیفیت تصاویر دوربین مداربسته خواهد شد که بدین ترتیب اگر دوربینمداربسته برای مصرف پهنای باند کمتر تنظیم شود در این صورت کیفیت تصویر قربانی خواهد شد و در مقابل اگر تنظیمات براساس پهنای باند مصرفی بالا تنظیم شود در آن صورت هزینه زیادی برای حافظه ذخیره‌سازی در dvr یا nvr باید در نظر گرفت.

در اغلب اوقات از CBR برای ضبط ویدئو ها در حالت موشن دتکشن استفاده می شود. بنابراین CBR از آن جهت که ثابت می باشد می تواند یک کیفیت یک نواخت و یکپارچه را را در خروجی ارائه دهد و کاربرد گزینه VBR بیشتر در بحث شبکه و فشرده سازی و استفاده در اینترنت است که VBR کد گذاری مناسبی برای در خواست های HTTP  می باشد.

کاربری استفاده از دوربین‌های تحت شبکه

شرکت های تولید کننده دوربین مداربسته معیارهای مختلفی برای تنظیمات پیش فرض خود ارائه می دهند و این در خصوص شیوه رمزگذاری encoding و میزان پهنای باند مصرفی توجه بیشتری دارند به نحویکه اگر دو دوربین مداربسته 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. کارخانه‌های سازنده معمولاً از واژه‌های‌ CBR و VBR DVR و NVR در توصیف عملکرد دوربین‌ و دستگاه های خود استفاده نمی‌کنند و اغلب مجموعه اصطلاحاتی را به کار می‌برند که موجب سردرگمی و گمراه شدن مصرف کننده می شود.

در زیر سعی خواهیم کرد تا توضیحات واضح و همچنین پیشنهاداتی در انتخاب و نوع عملکرد دوربین‌های تحت شبکه Arecont Avigilon ،AXIS‌ ، BOSCH‌ ، Panasonic و SONY ارائه دهیم که می توانید با ما همچنان همراه باشید:

** توصیه‌ها

در جایی که VBRو CBR مهمترین حالت‌های رفتاری دوربین‌ها هستند، توصیه ما استفاده از حالتی ترکیبی است که آن را “VBR plus a Cap” یا “حالت نرخ ارسال داده متغییر با حد نصاب مشخص‌” نام گذاری می کنیم. این حالت بهترین ترکیب از حالت‌های VBR و CBR می‌تواند باشد.

در مقایسه با حالت CBR استفاده از گزینه VBR Plus a Cap کاهش پهنای باند مصرفی به میزان ۳۰ تا ۷۰ درصد را موجب خواهد شد. چراکه در این وضعیت، در زمان هایی که دوربین مشغول تصویربرداری از یک صحنه ساده می‌باشد به صورت خودکار پهنای باند مصرفی‌اش را کاهش خواهد داد (اما توجه شود که در حالت CBR فارغ از این که دوربین مشغول تصویربرداری از چه صحنه‌ای است‌، همیشه یک پهنای باند ثابت را نیاز داشته و به مصرف خواهد رساند که این یعنی صرف هزینه بیشتر).

در این صورت در مقایسه با حالت VBR استفاده از حالت VBR Plus a Cap باعث کاهش پهنای باند مصرفی به میزان ۲۰ تا ۵۰ درصد خواهد شد‌. چرا که در این حالت نسبت به حالت VBR از افزایش ناگهانی پهنای باند مصرفی (بخصوص درشرایط تاریکی) به علت وجود حد نصاب تعیین شده (Cap) جلوگیری خواهد شد و در این حالت کیفیت تصویر خیلی تغییر نخواهد کرد به این سبب که ماهیتاً جزئیات تصویر در شرایط تاریکی به هر حال کاهش می یابد.

با این حال، گزینه VBR Plus a Cap تنها توسط چند کمپانی‌ سازنده و نه همه آنها ارائه می‌شود که این شرکت ها در زمینه تولید دوربین مداربسته از پیشگامان بحساب می آیند.

تعدادی از این سرشناسان عبارتند از‌AXIS و Avigilon و BOSCH و همچنین تعدادی از کمپانی هائی که از این حالت پشتیبانی نمی‌کنند عبارتند از Arecont Vision‌، Panasonic‌، Pelco و SONY‌. اما خبر بد اینست 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 مقاله توجه فرمائید‌.

دوربین‌هایی که از قابلیت 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 واقع شود. در مقایسه با VBR Plus Cap استفاده از گزینه CBR تنها، به نوعی فقط هدر دادن بیت‌های دیتا می باشد و اگر نیاز به یک VBR صرف دارید می‌توانید در VBR Plus Cap میزان حد نصاب را برای آن بالا انتخاب کنید‌.

.

 صحنه‌های تصویربرداری:

در زیر به طور عملی استفاده از CBR، VBR ‌ و VBR Plus Cap نمایش داده می شود. برای این منظور ما تغییرات ایجاد شده بر روی پهنای باند مصرفی را در چهار وضعیت مختلف در صحنه نمایش را بررسی می کنیم: “صحنه ثابت با روشنائی روز‌”‌، “‌صحنه متغییر با روشنائی روز”‌، “صحنه در تاریکی‌” و “‌صحنه با تغییرات بسیار زیاد‌”.

   گزینه‌های موجود در تنظیمات کمپانی‌های مختلف‌:

در بخش پایانی این مقاله تنظیمات مربوط به شیوه کدینگ دوربین‌های مختلف را در بررسی خواهیم آورد.

دوربین Arecont Vision :

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

“تصویر مربوطه”

در تست‌های انجام شده بر روی دوربین‌های Arecont به این نتیجه رسیدیم 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، موجبات صرف پهنای باند خیلی بیشتری ایجاد خواهد نمود. تنها مدل جدید ۲۰MP این کمپانی رفتار متفاوتی از خود نشان داد که بعداً متوجه شدیم این نوع دوربین به نوع جدیدتری از سنسور تصویربرداری مجهز شده است.

دوربین Avigilon:

آزمایش بعدی بر روی سری H.264 از دوربین‌های Avigilon است‌. این دوربین‌ها از حالت پیشنهادی ما یعنی VBR Plus Cap پشتیبانی می‌کنند‌. این گزینه را با عنوان‌”Max Bitrate” در تنظیمات روی این دوربین می‌توانید ببینید. در دوربین مداربسته Avigilon مقدار پهنای باند مصرفی بسیار وابسته است به Max Bitrate که در تنظمات آن به عنوان “حد نصاب پهنای باند مصرفی” قابل تنظیم است‌.

دوربین مداربسته AXIS:

اکسیس دو نوع گزینه اساسی در تعیین نوع رمزگذاری را در اختیار می گذارد. ماهیتاً AXIS از حالت VBR صرف 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 حالت “constant bitrate mode” با نامگذاری آن مطابقت ندارد و ممکن است باعث سردرگمی شود. چراکه در این حالت دوربین عملکردی مانند حالت VBR Plus Cap را شبیه سازی کرده است. مدیر ناظر، میزان حد نصاب پهنای باند مصرفی برای دوربین را در فیلد target bitrate تعیین کرده و در واقع میزان “Cap” در این حالت تعیین شده است. در این وضعیت دوربین، پهنای باند مصرفی‌اش را در محدوده حداقلی که خودش بتواند و حداکثری که شما برایش در فیلد “target bitrate” تعیین کرده‌اید منطبق خواهد نمود‌.

دوربین مداربسته BOSCH:

این دوربین در مقایسه با بقیه دوربین‌ها که ما تا به حال بررسی کرده‌ایم کامل‌ترین حالت ترکیبی تنظیمات را دارا می‌باشد‌. این دوربین قادر است تا هر سه حالتی را که ما قبلاً بررسی کردیم، 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 CBR قرار دهید باید مقادیر max bitrate و target bitrate را نزدیک به هم انتخاب کنید‌. در تنظیمات BOSCH این امکان به شما داده شده است تا این دو مقدار را با اختلاف ۱۰درصد نسبت بهم تعیین نمایید‌. (به عنوان مثال ۵۰۰۰ برای target و ۵۵۰۰ برایmax).

اگر می‌خواهید دوربین را در حالت VBR 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.

دوربین مداربسته Pelco:

Pelco از حالتی که CVBR می‌نامد پشتیبانی می‌کند‌. ” Constrained Variable Bit Rate’” . در واقع این حالت همان CBR است که به مقدار bitrate اجازه تغییرات جزئی و در حد ۱۰ درصد تلورانس را می‌دهد. بدین ترتیب این دوربین یک دوربین CBR است که میزان مشخص شده برای bitrate در فیلد مربوطه قرار داده می‌شود‌.

دوربین مداربسته SONY:

سونی تنها از حالت CBR صرف 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 خیلی زیادی را به هدر می‌دهد‌.

در زمان استفاده و کار با دوربین‌های CBR مسائل زیر را مورد توجه قرار دهید:

• انتخاب یک مقدار بالا برای bitrate اگر چه می‌تواند مشکلات کیفیت تصویر را برطرف سازد اما موجبات هدر رفت پهنای باند را تا حدود ۳۰ تا ۷۰ درصد ایجاد خواهد نمود.
• در تصویربرداری از صحنه‌های پیچیده، کیفیت تصویر را در زمان‌ها و ساعات مختلف روز مقایسه کرده و سپس مقدار بیت ریت درست را انتخاب کنید.

در هر حال استفاده از دوربین‌های CBR در واقع نبردی است دائمی بر سر قربانی کردن کیفیت در برابر پهنای باند و یا بر عکس 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 CBR پیشنهاد می‌کنیم. در بخش آنالوگ نیز این نبرد را در دی وی آر ها وا یا حتی در ان وی ار ها داریم.

و اما جمع بندی:

تفاوت اصلی این گزینه ها به ثابت بودن و متغییر بودن آنها نیست. برای مثال در دوربین های مداربسته کمپانی های تولید کننده دستگاه ان وی آر و DVR و دوربین مداربسته اغلب دستگاه ها را با تنظمیات دلخواه خود روانه باز می کنند و نرخ انتقال بیتی را که مناسب تر می دانند، بر روی دیوایس قرار می دهند و این یعنی همان CBR. ولی به تازگی خیلی از تولید کنندگان تنظیمات این بخش را در دست کاربران قرار داده اند تا به دلخواه و با توجه به شرایط انتخاب کنند که چه تنظیماتی روی دستگاه ها پیاده شود.

در جواب به این سوال که کدام یک بهتر است و از چه جهت نیز می توان اینگونه عنوان کرد که CBR یک نرخ ثابت دارد که مورد تائید کمپانی و معیار های استاندارد است و این یک نقطه قوت است اما این موضوع برای VBR نقطه ضعف نیست و چه بسا نقطه قوت است یعنی شما می توانید در حالت VBR حتی کیفیتی مطلوب تر از CBR را برای کانال های خود انتخاب کنید و نرخ انتقال را بیشتر از حد استاندارد کنید. اما این موضوع برای متخصصان شبکه و کسانی که می خواهند انتقال تصویر دوربین های مداربسته را بگیرند خیلی مهمتر خواهد بود چراکه در بستر شبکه نوسانات و محدودیت های پهنای باندی داریم و بخوص در بستر اینترنتی امروزه کشورمان، به نوعی کار را سخت تر کرده است و ما باید متناسب با پهنای باند خود نرخ انتقال را برای کانال های دستگاه تنظیم کنیم و اینجاست که VBR یک مزیت به حساب می آید و اینجای کار به داد ما می رسد تا بتوانیم تصاویری مطلوب تر و تاخیر کمتر را برای ارسال داشته باشیم.

مطالب مرتبط:

.

نصب دوربین مداربسته بدون نیاز به هیچ گونه سیم و کابل کشی!

مفهوم Dual Stream در دی وی آر و دوربین های شبکه