خاطره

کاربرد HLC ، BLC و WDR در دوربين مداربسته

ويژگي هاي مختلفي در دوربين مدار بستهوجود دارد که مصرف کنندگان اغلب با عملکرد آن ها آشنايي ندارند. به همين جهت ممکن است در انتخاب محصول مورد نظر خود دچار اشتباه شوند. به همين جهت در اين مقاله قصد داريم تا شما را با چند اصطلاح و ويژگي رايج در دوربين هاي مداربسته آشنا کنيم .
ويژگي هايي مانند Compensation Backlight Compensation (BLC)، Compensation Highlight (HLC)، Wide Range Dynamic Range (WDR)و ... براي کيفيت و وضوح تصاوير ويدئويي در دوربين مداربسته در شرايط مختلف نوردهي در طول روز بسيار مهم هستند. اين ويژگي ها اغلب از قابليت هاي رايج در سيستم هاي مداربسته محسوب مي گردند. اما داراي تفاوت هاي عمده اي در عملکردشان هستند که آگاهي از اين تفاوت ها شما را در انتخاب دوربين مورد نظر خود کمک مي کند .

اين اجزا هر کدام به صورت جداگانه بر روي سنسور دوربين مداربسته قرار دارند و داراي عملکرد مستقلي هستند و هنگامي که براي کاربرد هاي امنيتي مورد استفاده قرار مي گيرند، اهميت زيادي مي يابند زيرا کاربر را قادر مي سازند که در مکان مورد نظر تصاوير را تا حد امکان واضح و با کيفيت ببيند .
به کمک اين مقاله مي توانيد دريابيد که کدام قابليت ها براي کاربري شما مناسب است، به ياد داشته باشيد که خريد دوربين مداربسته با کيفيت مانع از به وجود آمدن مشکلات بعدي و منجر به صرفه جويي در هزينه ها و زمان شما مي گردد .

(Compensation Highlight(HLC چيست؟

HLCقابليتي است که در هنگام تابش نور شديد و مستقيم ناشي از پروژکتور ها و يا نور چراغ خودرو ها به لنز دوربين کاربرد دارد. اين قابليت اين تابش ها را در تصاوير تشخيص داده و از شدت آنها مي کاهد تا در نهايت تصاويري با کيفيت و يکدست ايجاد شود . HLCدر جلوگيري از بين رفتن ديد دوربين هاي امنيتي در هنگام شب ناشي از چراغ هاي خودرو ها بسيار موثر است. قابليت خواندن پلاک خودروها يکي از ويژگي هايي است که در کاربري هاي خاص بالاخص پارکينگ ها و نقاط ورودي کاربرد و اهميت زيادي دارد. به همين دليل بدون وجود HLCارائه تصاوير با کيفيت در شب و با وجود روشن بودن چراغ اتومبيل ها غير ممکن است .
با توجه به اينکه در حال حاضر قابليت HLCدر اکثر دوربين هاي مداربسته وجود دارد تا حد زيادي نوري که مستقيما به دوربين مي تابد و تصاوير را تار مي کند کاهش مي يابد و امکان خواندن و تشخيص پلاک خودروها در حالت ثابت و يا حين حرکت آرام وجود دارد. اما چنانچه خواهان استفاده از قابليت تشخيص پلاک براي وسايل نقليه اي هستيد که با سرعت بيشتري حرکت مي کنند توصيه مي شود تا از دوربين هاي مداربسته پلاک خوان که اساسا براي اين منظور طراحي شده اند استفاده نمائيد. زيرا آنها علاوه بر HLCداراي قابليت هاي پيشرفته ديگري براي خواندن پلاک هستند .

(Compensation BACKLIGHT (BLC چيست؟

BLCنيز يکي ديگر از قابليت هاي موجود در دوربين مداربستهجهت تنظيم و بهينه سازي روشنايي تصوير است. در مکان هايي نزديک به درب ورودي يا پنجره ها اغلب نور آفتاب مستقيما به لنز دوربين تابيده و منجر به تيره شدن تصوير مي گردد و چنانچه سوژه اي وارد گردد اين نور مانع از تشخيص درست آن مي شود .
BLCقابليتي در دوربين هاي مداربسته است که نور پس زمينه و پيش زمينه تصوير دوربين را تنظيم مي کند. اين قابليت ابتدا تصوير را به چند قسمت مختلف تقسيم نموده و روشنايي هر منطقه را به صورت جداگانه تنظيم مي کند. اين قابليت نور را در نقاطي که داراي روشنايي بيش از حد نرمال هستند کاهش مي دهد .
با اين حال، بايد توجه داشته باشيد که BLCنيز داراي محدوديت هايي است به خصوص در هنگام اصلاح روشنايي در مکان هايي که داراي اختلاف شديد در سطوح نور هستند. براي حل اين مشکل و گرفتن بهترين نتيجه، تکنولوژي WDRابداع شد که در ادامه به شرح تفاوت هاي آن مي پردازيم .
WDRنيز همانند BLCاما به طور کلي بسيار پيشرفته تر از آن، به بهبود تعادل روشنايي در تصاويري با بازه ديناميکي بسيار بالا کمک مي کند. بازه ديناميکي يک اصطلاح عمومي براي بيان تفاوت هاي موجود در مقادير قابل اندازه گيري يک کميت است. در قابليت WDRنيز اين اصطلاح به نسبت ميان روشن ترين و تاريک ترين عناصر موجود در يک تصوير اشاره دارد . WDRبيشتر براي مکان هايي با اختلاف شديد سطوح نوري مانند درب هاي ورودي و ... مناسب است و از تکنولوژي اسکن دوگانه Double Scan technologyبراي اصلاح تصاوير استفاده مي کند .
حسگر تصوير دوربين هاي مجهز به قابليت WDRداراي دو بخش است. يکي از بخش ها براي تصويربرداري با سرعت بالا و ديگري براي سرعت هاي پائين است. اين دو بخش به صورت همزمان با يکديگر کار کرده و با ايجاد چندين اسکن از يک صحنه، يک تصوير متعادل و واضح را ارئه مي کنند. در واقع به جاي گرفتن يک اسکن از يک فريم ويدئويي که در دوربين هاي معمولي انجام مي شود دو اسکن گرفته مي شود .
اسکن اول تصوير را در شرايط نور طبيعي مي گيرد در حالي که ديگري تصوير را در سرعت بالا براي گرفتن تصوير با نور قوي در پس زمينه اسکن مي کند. سپس دو تصوير گرفته شده با يکديگر ادغام مي شوند و تصويري واحد با وضوح و روشنايي متعادل به دست مي آيد .
قابليت ديگري با نام DWDR وجود دارد که به عنوان يک راه حل ارزانتر ارائه شده است. در واقع قدرت قابليت WDRرا ندارد اما وجود آن از نبودنش مفيدتر است. در DWDRاز تکنولوژي دستکاري پيکسل ها به صورت ديجيتالي به جاي اسکن دوگانه استفاده مي کند. به اين ترتيب که هر پيکسل را در تصوير به طور جداگانه تنظيم و براساس آن روشنايي را اصلاح مي کند .
اين تکنيک داراي محدوديت هايي است. گفته شده است که DWDRنمي تواند براي پيکسل هاي بسيار روشن کاري انجام دهد و تنها پيکسل هاي تاريک را روشن تر مي کند. واقعيت اين است که دستکاري پيکسل ها با DWDRمنجر به دانه دانه شدن تصوير و کاهش کيفيت آن مي گردد. به طور کلي DWDRويژگي است که براي جبران نبود WDRواقعي ارائه مي شود که نياز به سنسورهاي تصوير گرانقيمت براي ساخت دوربين دارد .

بيشتر بخوانيد: هايک ويژن hikvision

سه عامل بسيار مهم در کيفيت تصوير دوربين مدار بسته

دريچه ديافراگم

ميزان نور عبوري از لنز با تنظيم قطر دريچه ديافراگم (lris)تغيير مي کند. با افزايش قطر دريچه ديافراگم نور بيشتري از آن عبور مي کند. به همين دليل براي نور محيطي بسيار کم لنزهاي مجهز به دريچه ديافراگم بزرگ بهترين گزينه هستند. براي داشتن بهترين کيفيت تصوير بايد بهينه ترين ميزان پرتوي نوري از لنز عبور کند، به عنوان مثال اگر ميزان نور عبوري از لنز خيلي کم باشد، تصوير نهايي تاريک خواهد شد و اگر نور بسيار زيادي از آن عبور کند، تصوير نهايي بيش از حد درخشان مي شود .

ميزان نور دريافتي حسگر دوربين توسط دو عامل ?- ميزان باز بودن دريچه ديافراگم و ? - زمان نوردهي (Expose Time)تعيين مي شود. زمان نوردهي، مدت زمان در معرض نور قرار گرفتن حسگر مي باشد .

حسگر دوربين با افزايش زمان نوردهي نور بيشتري دريافت مي کند. به همين دليل زمان نوردهي در محيط هاي پر نور بايد کوتاهتر و در محيط هاي کم نور بايد طولاني تر باشد .

سطح نوردهي در حالت دريچه ديافراگم باز و زمان نوردهي کوتاه با حالت دريچه ديافراگم تنگ و زمان نوردهي طولاني برابر است. البته بايد به اين نکته مهم توجه شود که با طولاني تر شدن زمان نوردهي، امکان مات شدگي اجسام متحرک بيشتر مي شود و هر چقدر دريچه ديافراگم بازتر شود، عمق ميدان ديد کاهش مي يابد. از طرف ديگر تقويت سيگنال (تنظيم حساسيت نوري يا تقويت حسگر دوربين) بر نور دهي تاثير گذاشته و باعث افزايش سطح نويز در تصوير مي شود .

زمان نوردهي در دوربين هاي معمولي توسط دريچه ديافراگم کنترل مي شود اما در دوربين هاي ديجيتالي و شبکه از دريچه ديافراگم استفاده نمي شود و تنظيم زمان نور دهي توسط حسگر دوربين و به صورت الکترونيکي (Rolling Shutter) انجام مي شود. لنزهاي داراي دريچه ديافراگم دستي در محيط هاي داخل ساختمان با سطح روشنايي ثابت استفاده مي شوند و دريچه ديافراگم آنها از طريق حلقه ي روي لنز تنظيم شده و يا روي يک سرعت اپتيکي خاص قرار داده مي شود. لنزهاي مجهز به دريچه ديافراگم خودکار در مکان هايي که سطح روشنايي آنها همواره متغير است يا خارج ساختماني استفاده مي شوند. پردازنده ي دوربين با توجه به تغييرات روشنايي از طريق جريان DCاستاندارد دريچه ديافراگم را کنترل (DC-iris)و باز و بسته مي کند .

سرعت اپتيکي يا f-number

سرعت اپتيکي يا f/# ) f-number )قابليت لنز در جمع آوري روشنايي ( ميزان جمع آوري و ارسال پرتوهاي نوري به حسگر دوربين ) است. سرعت اپتيکي لنز به وسيله شاخصه ي f/# ) f-number )تعريف مي شود و به آن F-Stonنيز گفته مي شود .

هم زمان با افزايش طول فاصله ي کانوني (FL)لنز براي ثابت نگه داشتن f-numberبايد قطر دريچه ديافراگم (d)نيز افزايش يابد. اندازه ي f-numberمتناسب با فاصله ي کانوني و قطر لنز ( قطر دريچه ديافراگم ) است و به وسيله ي رابطه ي زير محاسبه مي گردد :

f/# =(f L)/d

با کوچک تر شدن f-numberتوانايي لنز در جمع آوري نور بيشتر مي شود و در نتيجه با افزايش نور، کيفيت و وضوح تصاوير افزايش مي يابد. شاخصه f- numberشباهت زيادي به فلوي آب عبوري از لوله دارد، يعني اگر f- numberنصف شود ( يعني قطر لنز دو برابر شود ) ميزان نور عبوري از لنز چهار برابر مي شود، به عنوان مثال ميزان نور عبوري از لنز ?.? /fچهار برابر لنز ?.? /fاست .

مقدار واقعي f- numberدر عمل با وجود تلفات ناشي از ايده آل نبودن لنز و وجود خصوصياتي نظير بازتاب نور، جذب نور و ديگر نواقص ذاتي لنز از ميزان محاسبه شده در رابطه (فرمول اول) کمتر مي شود. ميزان نور دريافتي حسگر (I)از طريق رابطه زير بدست مي آيد (ضريب ثابت K= ) :

I=k/(f/#)^2

استفاده از لنزهايي با f- numberکمتر براي صحنه هاي تاريک توصيه مي شود و براي داشتن #/fهاي کوچکتر طبق رابطه (فرمول اول ) فاصله ي کانوني لنز بايد بلند تر شود. اين لنزها اگر چه سريع تر هستند و نور بيشتري را جمع آوري مي کنند اما بلندتر و بسيار گران قيمت هستند. در جدول زير مقايسه اي بين لنزي با ?.? /fو لنزهاي ديگر صورت گرفته است. در اين جدول قدرت جمع آوري نور توسط لنز ?.? /f، سي و دو ?? برابر لنز ?.? /fاست و به عبارت ديگر حساسيت نوري اين لنز ?? برابر لنز ?.? /fمي باشد .

عمق ميدان ديد

عمق ميدان ديد يکي از مهمترين شاخصه هاي مقايسه اي سيستم هاي ويدئوي حفاظتي است. معيار DOFبه ميزان وضوح تصوير در پشت و جلوي محدوده اي اشاره مي کند که دوربين روي آن محدوده متمرکز شده است. به عنوان مثال ممکن است از يک دوربين براي کنترل پارکينگي استفاده شده باشد و کاربر بخواهد شماره پلاک خودرويي را در فاصله ??، ?? و ?? متري از محل نصب دوربين بخواند. در اين شرايط به هر ميزان که DOFلنز بزرگ تر باشد، وضوح تصوير در فواصل دورتر بهتر مي شود .

عمق ميدان ديد. صفي را تصور کنيد که در آن چند نفر پشت سر هم ايستاده باشند. اگر دوربين روي وسط صف متمرکز شود و در اين شرايط اگر در تصوير امکان شناسايي چهره اشخاصي در ?? متري (?? فوت) پشت و جلوي محل تمرکز وجود داشته باشد، در آن صورت عمق ميدان ديد دوربين خوب است .

عمق ميدان ديد تحت تاثير سه عامل ?- فاصله ي کانوني، ?- قطر دريچه ديافراگم و ?- فاصله دوربين از صحنه قرار دارد. هر چقدر فاصله ي کانوني طولاني تر، فاصله دوربين از صحنه کمتر و قطر دريچه ديافراگم بزرگ تر باشد، عمق ميدان ديد کوتاه تر مي شود .

در شکل زير چند نمونه از عمق ميدان ديد براي انواع f- numberها با فاصله ي کانوني ? متري (? فوتي) نشان داده شده اند. با استفاده از f- numberهاي بزرگ تر ( دريچه ديافراگم کوچک تر ) مي توان روي اجسامي که در فواصل دورتر قرار دارند، متمرکز شد .

عمق ميدان ديد با توجه به ميزان باز بودن دريچه ديافراگم تغيير مي کند .

در محيط هاي کم نور بايد بين داشتن عمق ميدان ديد مناسب و ميزان مات شدگي اجسام متحرک تعادل برقرار شود. براي داشتن عمق ميدان ديد خوب در شرايط نورکم محيطي – و احتمالاً تصويري روشن – بايد دريچه ديافراگم تنگ و مدت زمان نوردهي افزايش يابد. زمان نوردهي طولاني باعث مات شدگي اجسام مي شود و از طرف ديگر با تنگ بودن دريچه ديافراگم خطاهاي اپتيکي کاهش يافته و دقت فيلم برداري افزايش مي يابد. ولي اگر دريچه ديافراگم بيش از اندازه تنگ شود به علت برخي از خواص اپتيکي تصوير مات مي شود .

توجه به ويژگي ها و خصوصيات کاربري مي تواند باعث بهبود نتايج فيلم برداي شود. در جدول زير نمونه هايي از تنظيمات مناسب براي زمان نوردهي، دريچه ديافراگم، سطح حساسيت نوري يا بهره، اولويت فيلم برداري و نتيجه فيلم برداري گردآوري شده اند .

تنظيمات مختلف مجموعه لنز- دوربين براي شرايط نوري مختلف و نتايج حاصل از اين تنظيمات

شاخصه ها / شرايط نوري	نور خورشيد	نور کم (تنظيمات ?)	نور کم (تنظيمات ?)
مدت زمان نوردهي	کوتاه	طولاني	کوتاه
ميزان باز بودن دريچه ديافراگم	کم ( f-numberبزرگ )	کم ( f-numberبزرگ )	زياد ( f-numberکوچک )
بهره يا حساسيت نوري	کم	کم	کامل
اولويت فيلم برداري	همه موارد	عمق ميدان ديد ( DOF )	حرکت اجسام
نتيجه فيلم برداري	DOFعالي، تصوير شفاف و جزئيات زياد	DOFعالي، تصوير شفاف، مات شدگي اجسام متحرک	DOFمحدود، نويز، تصوير با جزئيات زياد

*جزئيات صحنه ممکن است در صورت تنگ شدن بيش از حد دريچه ديافراگم، کاهش يابد .

با استفاده از توصيه هاي مفيد زير مي توان در شرايط روشنايي مختلف تصاوير قابل قبولي را فيلم برداري کرد :

• وري آنور خورشيد: با توجه به شدت روشنايي بالاي صحنه مي توان با انتخاب دريچه ديافراگم تنگ و زمان نوردهي کوتاه تصاويري با کيفيت، روشن، عمق ميدان ديد عالي و بدون مات شدگي از اجسام متحرک تهيه کرد .
• هواب هواي ابري: اگر عمق ميدان ديد اولويت اول فيلم برداري باشد، بايد هم زمان با افزايش زمان نوردهي، دريچه ديافراگم را تنگ کرد ولي اين تنظيمات باعث افزايش مات شدگي اجسام متحرک مي شود. براي داشتن تصويري شفاف بايد زمان نوردهي کم شود ولي هم زماني اين کار و بازتر شدن دريچه ديافراگم باعث کاهش عمق ميدان ديد مي شود .
• بعد بعد ازظهر و شب: حساسيت نوري حسگر دوربين در زمان کاهش شديد روشنايي و براي داشتن تصاوير خوب در شب بايد افزايش داده شود، ولي با انجام اين کار سطح نويز تصوير افزايش مي يابد. اين نويزها ممکن است به شکل دانه هاي سفيد در تصوير ظاهر شوند .

مشاهده پست مشابه : پاورپوینت مخاطره و بازده در مدیریت مالی