نقش پهنای باند در عملکرد دوربین مداربسته

اهمیت پهنای باند در دوربین مداربسته

پهنای باند یکی از مباحث مهم در سیستم‌های مداربسته است که به طور مستقیم در هزینه‌ها تأثیرگذار است. در این مطلب سعی کرده‌ایم آنچه را که قبل از راه‌اندازی سیستم مداربسته خود درباره مصرف پهنای باند و عوامل مؤثر بر آن باید بدانید، بازگو کنیم.

معرفی پهنای باند

پهنای باند (Bandwidth) به معنی حجم اطلاعاتی است که از نقطه‌ای به نقطه‌ای دیگر منتقل می‌شود. پهنای باند بر سرعت انتقال اطلاعات نیز اثرگذار است، اما صرفاً و به‌تنهایی تعیین‌کننده آن در شبکه نیست و عوامل دیگری نیز بر سرعت انتقال اطلاعات اثرگذارند.

در سیستم‌های مداربسته، مبحث پهنای باند در هنگام ارسال اطلاعات از دوربین مداربسته به دستگاه ضبط‌کننده مطرح می‌شود. نکته حائز اهمیت در این باره، محدودیت پهنای باند است، به‌خصوص اگر ابعاد پروژه بزرگ بوده و تعداد دوربین‌های زیادی در محل نصب شده باشند. بنابراین لازم است 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 می‌کند. همچنین لازم به ذکر است که در هنگام نصب، باید در محاسبه میزان مصرف پهنای باند توسط کلیه دوربین‌ها و به‌دست آوردن میزان کل و مقایسه آن با پهنای باندی که در اختیار داریم، دقت لازم را داشت.

پهنای باند فقط در دستگاه‌های تحت شبکه کاربرد دارد

نکته مهمی که در مورد پهنای باند لازم است بدانید، این است که این مفهوم فقط در دستگاه‌های NVR به کار گرفته می‌شود و مربوط به دوربین‌های تحت شبکه (IP) است. در حالی که در دستگاه‌های DVR مفهوم پهنای باند کاربردی ندارد. در دستگاه دی‌وی‌آر 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 ۳۲ کانال موجود باشد، می‌توانید به آن دستگاه ۳۲ عدد دوربین مداربسته متصل کنید.

واحد اندازه‌گیری پهنای باند

زمانی که تصاویر ضبط‌شده از دوربین تحت شبکه IP به ضبط‌کننده یا تلفن همراه منتقل می‌شود، از اصطلاحاتی مانند Kbps ۵۰۰، ۱ Mbps و غیره استفاده می‌کنیم. این اعداد بیانگر میزان اطلاعاتی است که در هر ثانیه بین دستگاه‌ها جابه‌جا می‌شود. بنابراین، وقتی می‌گوییم پهنای باند دوربین مداربسته ۲۵۶ Kbps است، به این معنی است که ۲۵۶,۰۰۰ بیت در هر ثانیه منتقل می‌شود (K بیانگر ۱۰۰۰ است).

کلاً هر نوع دوربین مداربسته‌ای پهنای باند مشخصی را اشغال می‌کند و به دستگاه DVR منتقل می‌کند. بنابراین، میزان پهنای باند به نوع و مدل دوربین بستگی دارد و در مشخصات هر دوربین آمده است.

عوامل مؤثر بر مصرف پهنای باند در سیستم مداربسته

از سوی دیگر، در یک سیستم مداربسته، عوامل زیادی بر مصرف پهنای باند مؤثر هستند که در زیر به آنها اشاره می‌کنیم:

۱. فرمت فشرده‌سازی

یکی از عوامل مؤثر بر حجم تصاویر، کیفیت آنهاست. هرچه تصاویر از کیفیت بالاتری برخوردار باشند، حجم بیشتری هم خواهند داشت. بنابراین در انتقال آنها نیز پهنای باند بیشتری مصرف می‌شود. همانطور که در مطالب قبلی گفتیم، فرمت‌های فشرده‌سازی مختلفی برای کم کردن حجم تصاویر ویدئویی وجود دارند (شامل MPEG4، H.264، H.265، H.264+ و …) که هر کدام قادرند تا میزان مشخصی از حجم تصاویر بکاهند و در نتیجه با توجه به خروجی متفاوت هر کدام، توجه به این نکته مهم است که در دستگاه‌های شما از کدام یک استفاده می‌شود.

از جمله فرمت‌های فشرده‌سازی در دوربین مداربسته می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• MPEG4: یک فرمت قدیمی است که در حال حاضر نیز در برخی از دوربین‌های مداربسته یا دستگاه‌های ضبط مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• فرمت H.264: تا پیش از آمدن ورژن‌های جدیدتر مانند H.265، رایج‌ترین فرمت فشرده‌سازی در تصاویر دوربین مداربسته بود.
• فرمت H.265: فرمت H.265 دارای دو برابر نرخ فشرده‌سازی نسبت به H.264 با حفظ کیفیت تصاویر است.
• فرمت H.265+: این کدک ساخت شرکت هایک‌ویژن است و بهترین نوع کدگذاری در دوربین‌های مداربسته برای فشرده‌سازی تصاویر ویدئویی محسوب می‌گردد.

هایک‌ویژن برای اثبات ادعای خود مبنی بر کارایی بالای فرمت فشرده‌سازی H.265+ نسبت به H.265 و H.264، تستی را طراحی و اجرا کرد. پارامترهای این تست به شرح زیر است:

• نصب دوربین مداربسته‌ای 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 حدود ۴۷.۸٪ کاهش داشت.
• مصرف پهنای باند در H.265+ نسبت به H.264 حدود ۸۳.۷٪ کاهش داشت.

۲. فریم ریت

در واقع هر فیلم از یک سری تصاویر پشت سر هم تشکیل شده است که به صورت دنباله‌دار و خیلی سریع نمایش داده می‌شود.هرچه میزان تصاویر بیشتری در یک بازه زمانی نمایش داده شود، حرکت‌ها پیوسته‌تر، طبیعی‌تر و دقیق‌تر است. بنابراین تصاویر نمایش داده شده با ۳۰ FPS نمایش پیوسته‌تر و بهتری را از ۱۵ یا ۱۰ FPS نشان می‌دهد. بنابراین، میزان فریم در تصاویر بر مصرف پهنای باند تأثیر مستقیم دارد. اغلب دوربین‌ها دارای نرخ فریم ۲۵ تا ۳۰ FPS هستند. این میزان در دستگاه‌ها قابل تنظیم است و هرچه کمتر باشد، پهنای باند کاهش می‌یابد.

۳. تعداد دوربین‌های نصب شده

یکی از عوامل تأثیرگذار دیگر، تعداد دوربین‌های موجود در شبکه است. زیرا همانطور که در بالا گفتیم، هر دوربین میزان مشخصی از پهنای باند را اشغال می‌کند و مجموعاً بر میزان پهنای باند کل (Total Bandwidth) تأثیرگذار است.

۴. حالت‌های مختلف ضبط

همانطور که می‌دانید، حالت‌های 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 حالت‌ها می‌تواند 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 را حذف خواهد کرد تا زمانی که سوژه‌ای وارد تصویر گردد که منجر به شروع ضبط شود. این کار تا حد زیادی بر کاهش حجم تصاویر و مصرف پهنای باند تأثیر دارد.

۵. رزولوشن دوربین و نسبت تصویر (Aspect Ratio)

رزولوشن دوربین مداربسته تعیین‌کننده کیفیت تصاویر است. هرچه رزولوشن بالاتر باشد، حجم تصاویر نیز بیشتر شده و پهنای باند بیشتری را اشغال می‌کند. برای مثال، تصاویر حاصل از یک دوربین ۸ مگاپیکسلی پهنای باند بیشتری را نسبت به یک دوربین ۵ مگاپیکسلی اشغال می‌کنند. همچنین فاکتور تأثیرگذار 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 می‌دهند. با توجه به اینکه نسبت تصویر ۱۶:۹ تصویر بزرگ‌تری را ارائه می‌دهد، بنابراین پهنای باند بیشتری را نیز اشغال می‌کند.

۶. نوع کاربری، محل نصب دوربین و تراکم سوژه‌ها در تصویر

هرچه محیطی که دوربین در آن نصب می‌شود شلوغ و پر رفت و آمد باشد، تعداد سوژه‌ها نیز بیشتر می‌شود و از این رو پیچیدگی تصاویر نیز بالا می‌رود. بنابراین حجم اطلاعات نیز افزایش می‌یابد و در نتیجه پهنای باند بیشتری اشغال می‌شود.

مصرف پهنای باند در شبکه جهانی (اینترنت)

موضوع مهم دیگر، مصرف پهنای باند در شبکه جهانی یا همان اینترنت است، زیرا هزینه جداگانه‌ای به طور مداوم برای آن پرداخت می‌گردد و چنانچه به درستی مصرف نشود، منجر به افزایش هزینه‌ها شده و از کارایی سیستم می‌کاهد. پس توصیه می‌شود محاسبات و تنظیم دوربین‌های مداربسته را با دقت زیادی انجام دهید.

معمولاً زمانی که بخواهید از راه دور و هنگامی که در محل حضور ندارید به تصاویر مداربسته خود دسترسی داشته باشید، چنین موردی پیش می‌آید. در اینجا یک راهکار مؤثر پیشنهاد می‌کنیم و آن هم این است که برای صرفه‌جویی در مصرف پهنای باند، می‌توانید از جریان فرعی یا Sub Stream برای دیدن تصاویر استفاده کنید. Sub Stream جریانی است که معمولاً برای کاهش حجم تصاویر از رزولوشن، کیفیت، فریم ریت و سایر آپشن‌های تصاویر می‌کاهد.