سیستم‌های دوربین مداربسته برای نظارت و ایجاد امنیت در محیط یک ابزار حیاتی هستند. با کمک این سیستم‌ها امکان ضبط و مشاهده فعالیت در محیط و در هر زمانی وجود دارد.
عملکرد سیستم دوربین‌های مداربسته تحت تاثیر دو عامل مهم قرار گرفته است که شامل تاخیر و انتقال تصویر است.
تاخیر یعنی آنکه بین ثبت یک رویداد توسط دوربین و نمایش آن در مانیتور و یا دستگاه ضبط تاخیر به وجود بیاید. انتقال تصویر به روش‌ها و فناوری‌های مورد استفاده در سیستم برای ارسال کردن داده‌های ویدیویی از دوربین به دستگاه دیگر اشاره می‌کند.
برای اینکه بتوانید این دو مفهوم را درک کرده و عوامل موثر بر آنها را بدانید، لازم است که در ارتباط با سیستم دوربین‌های مداربسته، طراحی، نصب و نگهداری آنها اطلاعات کافی به دست آورید.
مفهوم تاخیر در سیستم‌های دوربین مداربسته
سیستم دوربین‌های مداربسته تحت شبکه بین لحظه ثبت یک فریم تصویر توسط حسگر دوربین و لحظه نمایش همان فریم بر روی دستگاه نمایش ممکن است تاخیر داشته باشند که با آن تاخیر سراسری تاخیر حسگر و یا صفحه نمایش گفته می‌شود.
آنها مراحل مختلفی دارند که هر کدام در کل تاخیر به وجود آمده سهمی را دارند، این مراحل را در ادامه توضیح دادیم.
ثبت و پردازش تصویر در دوربین
در این مرحله تبدیل نور به سیگنال‌های الکتریکی به وسیله حسگر تصویر، پردازش اولیه سیگنال‌ها برای بهتر شدن کیفیت تصویر انجام شده و در نهایت فشرده سازی تصویر برای کمتر شدن حجم داده‌ها انجام می‌گیرد.
هر کدام از این مراحل ممکن است که با کمی تاخیر همراه باشد. به عنوان مثال دوربین‌هایی که قابلیت‌های پردازشی پیچیده‌تری دارند، ممکن است که در این مرحله تغییر بیشتری داشته باشند.
انتقال داده‌ها از طریق شبکه
بعد از فشرده سازی تصاویر، داده‌های ویدیویی به وسیله شبکه به دستگاه DVRو یا مانیتور منتقل می‌شوند. روش انتقال داده‌ها به دو شکل سیمی و یا بی سیم انجام می‌گیرد.
برای انتقال سیمی از کابل اترنت و یاکواکسیال استفاده می‌کنند و در انتقال بیسیم از وای فای بهره‌مند می‌شوند. در این مرحله عواملی چون ازدحام شبکه، پهنای باند شبکه، فاصله انتقال، کیفیت کابل و عملکرد دستگاه‌های شبکه مثل روترها و سوئیچ‌ها می‌تواند در تاخیر به وجود آمده تاثیر بگذارد.
شبکه‌هایی که پهنای باند آنها محدود است و یا ترافیک سنگینی دارند، ممکن است که در انتقال داده‌ها تاخیر بیشتری داشته باشند.
پردازش و نمایش در دستگاه گیرنده
داده‌های ویدیویی باید از حالت فشرده خارج شوند، پردازش نهایی روی آنها صورت بگیرد تا بتوانند بر روی مانیتور نمایش داده شوند.
عملکرد پردازنده‌ای که دستگاه گیرنده انجام می‌دهد و سرعت رینگ آن می‌تواند در میزان تاخیر در این مرحله هم تاثیر بگذارد. در دستگاه گیرنده یک سری بافرهای بزرگی وجود دارد، برای آنکه از پخش روان ویدیو مطمئن شوید که این موضوع باعث افزایش تاخیر خواهد شد.
عوامل مؤثر بر تاخیر
در میزان تاخیر به وجود آمده در سیستم دوربین‌های مداربسته عوامل متعددی تاثیر می‌گذارند. این عوامل می‌تواند عملکرد سیستم‌ها را بهینه سازی کرد و تاخیر به وجود آمده را کاهش دهد.
رزولوشن و نرخ فریم
ویدیوهایی که رزولوشن بالاتر و نرخ فریم بیشتری دارند، حجم داده‌های آنها هم بیشتر است. آنها برای انتقال و پردازش داده‌ها به زمان بیشتری نیاز دارند. این کار باعث می‌شود که تاخیر به وجود آمد بیشتر شود، مخصوصاً اگر شبکه پهنای باند محدودتری داشته باشد.
روش فشرده‌سازی
الگوهای فشرده سازی مختلف سطوح مختلفی از کیفیت تصویر و فشرده سازی را ارائه می‌دهند و تاخیرهای متفاوتی را هم دارند. به طور کلی الگوریتم‌های فشرده سازی پیچیده‌تر ممکن است که در مرحله فشرده سازی و خارج کردن از فشرده سازی تاخیر بیشتری به وجود آورند.
پهنای باند شبکه
ظرفیت انتقال داده‌ها را می‌توان به وسیله پهنای باند موجود در شبکه تعیین کرد. اگر پهنای باند کمبود داشته باشد، باعث ازدحام شبکه شده و در انتقال داده‌های ویدیویی تاخیر بیشتری به وجود می‌آورد.
کیفیت و زیرساخت شبکه
استفاده کردن از تجهیزات شبکه با کیفیت، استفاده کردن از کابل‌های نامناسب و یا به کار بردن توپولوژی شبکه غیر بهینه تمامی آنها عواملی هستند که باعث می‌شوند انتقال داده‌ها با سرعت کمتری صورت گرفته و میزان تاخیر به وجود آمده بیشتر شود.
فاصله انتقال
در سیستم‌های سیمی طول کابل‌ها همیشه در کیفیت سیگنال و تاخیر به وجود آمده تاثیر می‌گذارند. در سیستم‌های بی سیم فاصله‌ای که بین دوربین و گیرنده وجود دارد و موانعی که در این فواصل وجود دارد، تماماً قدرت سیگنال‌ها را کمتر کرده و باعث بالا رفتن بیشتر شدن تاخیر می‌شود.
بار پردازشی در دوربین و دستگاه گیرنده
زمانی که در دوربین پردازش سنگین صورت بگیرد، مثل تجزیه و تحلیل ویدیویی و یا تشخیص حرکت‌های پیچیده و یا در دستگاه گیرنده پردازش‌ها صورت بگیرد، مثل تجزیه و تحلیل همزمان چند جریان ویدیوی مواردی هستند که باعث بیشتر شدن تاخیر ی‌شوند.
تنظیمات بافر
استفاده کردن از بافرهای بزرگتر دوربین و یا در دستگاه گیرنده می‌تواند به پخش روان‌تر ویدیو کمک زیادی کند، اما در عین حال در کنار آن تاخیر را هم بیشتر خواهد کرد.
روش‌های انتقال تصویر در سیستم‌های دوربین مداربسته
روش انتقال تصویر در عملکرد کلی سیستم دوربین مداربسته و میزان تغییر آن نقش مهمی دارد. به طور کلی در این سیستم‌ها دو نوع انتقال اصلی تصاویر را داریم.
انتقال سیمی (Wired Transmission)
در این روش به وسیله کابل‌های فیزیکی داده‌های ویدیویی را از دوربین به دستگاه ضبط و یا مانیتور منتقل می‌کنند. رایج‌ترین کابل‌هایی که در اینجا استفاده می‌شوند شامل:
کابل کواکسیال (Coaxial Cable)
این نوع کابل‌ها به طور سنتی در سیستم‌های آنالوگ استفاده می‌شوند. اگرچه نصب این کابل‌ها ساده و مقرون به صرفه است، اما در کیفیت تصویر و فاصله انتقال آن یک سری محدودیت‌های وجود دارد. ممکن است که این کابل ها در مسافت‌های طولانی دچار افت سیگنال شوند.
کابل اترنت (Ethernet Cable)
این کابل‌ها به طور گسترده در سیستم‌های IP CCTV قابل استفاده هستند. با کمک این کابل‌ها می‌توان داده‌های دیجیتال را با سرعت بالایی انتقال داد. کابل های اترنت از قابلیت‌هایی مثل تغذیه از طریق اترنت هم پشتیبانی می‌کنند و نیاز به کابل برق جداگانه از بین می‌رود.
کابل زوج به هم تابیده بدون شیلد (UTP Cable)
این کابل را با استفاده از بالن‌های ویدیویی می‌توان برای انتقال دادن سیگنال‌های آنالوگ ویدیویی در مسافت‌های طولانی‌تر به کابل کواکسیال مورد استفاده قرار داد.
انتقال بیسیم (Wireless Transmission)
در روش انتقال بی سیم داده‌های ویدیویی را به وسیله امواج رادیویی و یا فناوری‌های بیسیم دیگر انتقال می‌دهند. متدهول ترین فناوری‌های بی‌سیمی که در اینجا استفاده می‌شوند شامل:
WI-FI
استفاده کردن از شبکه‌های وای فای برای انتقال دادن داده‌های ویدیویی در کنار نصب آسان و انعطاف پذیری که در مکان‌های دوربین‌ها وجود دارد، باعث شده که به یک روش عالی تبدیل شود.
عملکرد وای فای تحت تاثیر عوامل مختلفی چون فاصله تداخل امواج و موانع قرار گرفته است. آنها پایداری و پهنای کمتری نسبت به اتصالات سیمی دارند.
انتقال نقطه به نقطه بیسیم
این نوع فناوری برای ایجاد یک لینک ارتباطی اختصاصی بین گیرنده و دوربین از فرکانس‌های خاص با امواج مایکروویو استفاده می‌کنند. این روش می‌تواند نسبت به وای فای پایداری و پهنای باند بیشتری به وجود بیاورد، بنابراین برای مسافت‌های طولانی‌تر مناسب است.
فرکانس رادیویی (RF)
برخی از سیستم‌های بیسیم برای انتقال دادن داده‌های ویدیویی از فرکانس‌های رادیویی استفاده می‌کنند. این روش ممکن است که نسبت به وای فای برد بیشتری داشته باشد، اما در کنار آن باید در نظر داشته باشید که پهنای باند محدودتری ارائه می‌دهد.
تأثیر تاخیر بر عملکرد سیستم دوربین مداربسته
مقدار تاخیری که در سیستم دوربین‌های مدار بسته به وجود می‌آورد، باعث شده که در عملکرد و کارایی آنها تاثیر قابل توجهی داشته باشد. برخی از کاربردها حتی یک تاخیر کوتاه هم می‌تواند باعث به وجود آمدن مشکل شود.
نظارت زنده و واکنش در زمان واقعی
در پروژه‌هایی که به نظارت زنده نیاز است و لازم است که نسبت به رویدادها واکنش‌های فوری صورت بگیرد، مثل کنترل ترافیک و یا امنیت محیط حساس، وجود تاخیر باعث می‌شود که اثربخشی سیستم تا حد زیادی کمتر شود و نتوان به طور به موقع واکنش لازم را انجام داد.
کنترل از راه دور
اگر سیستم دوربین‌های مداربسته برای کنترل از راه دور تجهیزات استفاده شود، تغییر زیاد باعث می‌شود که یا عملکرد نادرستی صورت بگیرد و یا در صورت اقدام این کار خطرناک بوده و حادثه به وجود بیاورد.
تجزیه و تحلیل ویدئویی در زمان واقعی
برخی از سیستم‌ها برای تشخیص رویدادها یا الگوهای خاص از الگوریتم‌های تجزیه و تحلیل ویدیویی در زمان واقعی استفاده می‌کنند. این تغییر زیاد می‌تواند دقت و قابلیت اطمینان این الگوریتم‌ها را تا حد زیادی کاهش دهد.
تجربه کاربری
اگر در مشاهده تصاویر زنده تاخیر زیادی به وجود بیاورد، بیاید باعث می‌شود که کاربر تجربه ناخوشایندی داشته باشد و کارایی اپراتورهای امنیتی تا حد زیادی کمتر می‌شود.
راهکارهای کاهش تاخیر
کاهش تاخیری که در سیستم‌های دوربین مداربسته به وجود بیاید، می‌تواند کارایی و عملکرد آنها را بهتر کند. لازم است که در این زمینه یک سری راهکارهایی را بیندیشیم. برخی از این راهکارها شامل:
انتخاب دوربین‌های با پردازش سریع
اگر بتوانید دوربین‌هایی با پردازنده‌های قدرتمند انتخاب کنید، در واقع مراحل ثبت و فشرده سازی تصاویر هم می‌تواند با سرعت بیشتری انجام بگیرد. در نتیجه تغییر به وجود آمده کمتر می شود.
بهینه‌سازی تنظیمات ویدئو
بهتر رزولوشن و فریم می تواند تا حد زیادی حجم داده‌ها را کمتر کند و از طرفی انتقال و پردازش آنها سریعتر انجام بگیرد. شما باید الگوریتم فشرده سازی مناسبی انتخاب کنید و در اینجا بین کیفیت تصویر و تاخیر باید تعادل مناسبی در نظر بگیرید.
بهبود زیرساخت شبکه
استفاده کردن از تجهیزات شبکه با کیفیت بالا، توپولوژی شبکه بهتر و کابل‌های مناسب باعث می‌شود که پهنای باند بیشتر شده و از ازدحام شبکه جلوگیری کند.
استفاده کردن از سوئیچ‌های مدیریت شده بسیار مفید است، چون می‌تواند امکان اولویت بندی ترافیک ویدیویی را فراهم بیاورد.
استفاده از اتصالات سیمی
اتصالات سیمی معمولاً نسبت به اتصالات بیسیم پایداری و پهنای باند بیشتری دارند و کمتر تحت تاثیر تداخل‌ها قرار می‌گیرند. استفاده از آنها به کمتر شدن تاخیر می‌تواند کمک کند.
کاهش فاصله انتقال
در سیستم‌های سیمی کوتاه کردن طول کابل و کمتر کردن فاصله بین دوربین و گیرنده در سیستم‌های بی سیم می‌تواند باعث کیفیت بهتر سیگنال شده و تاخیر را کاهش دهد
بهینه‌سازی تنظیمات بافر
کمتر شدن اندازه بافرها در دوربین و دستگاه گیرنده می‌تواند تاخیر را کمتر کند. اما با توجه داشته باشید که این کار ممکن است خطر قطع و یا وصل شدن جریان ویدیویی را بیشتر کند.
پردازش در لبه (Edge Computing)
انجام بخشی از پردازش‌های ویدیویی به وسیله دوربین و یا دستگاه‌های نزدیک، انتقال حجم زیادی از داده به وسیله شبکه را کمتر می‌کند و می‌تواند تاخیر به وجود آمده را کاهش دهد.
نتیجه‌گیری
تاخیر و انتقال تصاویر در عملکرد سیستم‌های دوربین مداربسته دو جنبه حیاتی در نظر گرفته می شود. اگر بتوانید عوامل موثر بر تاخیر و روش‌های مختلف انتقال تصاویر را بهتر درک کنید، می‌توانید سیستم‌های کارآمدتر و قابل اعتمادتر طراحی کرده و پیاده‌سازی کنید.
با انتخاب کردن تجهیزات مناسب، بهینه‌سازی تنظیمات و بهتر کردن زیرساخت شبکه می‌توانید میزان تاخیر به وجود آمده را به حداقل برسانید. در این صورت از عملکرد بهتر سیستم دوربین‌های مداربسته برای کارهای مختلف می‌توانید مطمئن شوید.
انتخاب روش انتقال تصاویر و تلاش برای کاهش تاخیرها به نیازهای خاص هر کاربرد و بودجه‌ای که برای این کار در نظر گرفته شده‌اند، بستگی دارد.