مقدمه:
به صورت کلی چهار فاکتور کلی بر تصویر برداری موفق از اجسام متحرک اثر گذار هستند:
1.تکنیک های اسکن تصویر
2.مکانیزم Electronic Shutter
3.سرعت Shutter
4.فریم بر ثانیه
در این مجال به بررسی این چهار فاکتور می پردازیم.
1.تکنیک های اسکن تصویر
اسکن Interlace و Progressive دو تکنیک موجود برای خواندن و نمایش اطلاعات تولید شده با استفاده از سنسورهای تصویر است. دوربین های تحت شبکه می توانند از هر دو تکنیک های اسکن استفاده کنند در صورتی که دوربین های آنالوگ می توانند فقط از تکنیک اسکن interlace برای انتقال تصویر روی کابل کواکسیال و نمایش تصویر آنها روی مانیتورهای آنالوگ، استفاده کنند.
نکته : شایان ذکر است دوربین های HD-CVI نیز از تکنیک اسکن تصویر Progressive بهره میبرند. منظور از دوربین های آنالوگ ، دوربین های HD-CVI و سایر تکنولوژی های مگاپیکسلی در بستر آنالوگ نمی باشد.
حال در ادامه به بررسی هر یک از تکنیک های اسکن تصویر می پردازیم.
1-1 . اسکن Interlace :
زمانی که یک تصویر از سنسور تصویر Interlace تولید می شود، دو گونه متفاوت از رشته خطوط تولید می شود: رشته خطوط زوج و فرد. هر چند که برای ایجاد رشته خطوط فرد و نیز رشته خطوط زوج ، اطلاعات از هر دو خطوط زوج و فرد روی سنسور تصویر، ترکیب می شود.
زمانی که تصویر interlace منتقل می شود، فقط نیمی از تعداد خطوط (یکی در میان خطوط زوج و فرد) در یک زمان ارسال می شود، که این کار نیمی از پهنای باند را کاهش می دهد. نمایشگر ها نیز میبایست از همین تکنیک Interlace استفاده کنند تا تصاویر را به درستی نمایش بدهند. در نمایشگر، ابتدا خطوط فرد و سپس خطوط زوج از تصویر نمایش داده می شود و سپس تصویر متناوبا با سرعت 50/25 (در سیستم PAL) و یا 60/30 (در سیستم NTSC) فریم بر ثانیه refresh می شود، به طوری که سیستم بینایی انسان، آن را به عنوان تصویر کامل تفسیر می کند. در صورتی که هم دوربین و هم مانتیور با تکنیک Interlace اسکن مطابقت داشته باشند ، تصویر نهایی مشکل عمده و قابل توجهی نخواهد داشت.
اما در صورتی که از دوربین Interlace و مانیتور Progressive مانند نمایشگرکامپیوتر استفاده شود، رشته خطوط زوج و فرد به صورت متوالی بر روی تصویر نمایان می شود و باعث می شود تصویر بسیار مصنوعی دیده شود. درواقع تصویر به گونه ای تکه تکه دیده می شود که دلیل آن تاخیر بین خطوط فرد و زوج است. به گونه ای که نیمی از خطوط اسکن شده اند و هنوز نیمی دیگر منتقل نشده اند و منتظر refresh شدن هستند. این امر به ویژه زمانی که پخش تصاویر (و یا بازپخش تصاویر) متوقف شده و فریمی از ویدیو در حال تجزیه و تحلیل است، بسیار قابل توجه است .
1-2 . اسکن Progressive :
با یک سنسور تصویر با اسکن progressive، مقادیر هر پیکسل روی سنسور و هر خط از داده ی تصویر به صورت پی در پی اسکن می شود و یک تصویر با فریم کامل (full frame) تولید می کند. به عبارت دیگر تصاویر دریافت شده همانند اسکن interlace به رشته خطوط زوج و فرد تقسیم نمی شود و در نهایت فریم تصویر ایجاد شده بر روی شبکه ارسال می شود .با استفاده از نمایشگر های progressive می توان در نمایش جزئیات یک جسم در حال حرکت موفق تر عمل کرد.تقریبا اغلب دوربین های تحت شبکه از تکنیک اسکن progressive استفاده می کنند.
دو تصویر با دو دوربین با استفاده از یک نوع لنز ایجاد شده و سرعت ماشین نیز 20 کیلومتر در ساعت است. پس زمینه در هر دو تصویر کاملا واضح است ولی حرکت ماشین در تصویر با اسکن progressive واضح تر است نسبت به تصویر اسکن شده با تکنیک interlace .
2.مکانیزم Electronic Shutter
سنسورهای تصویر دارای Electronic Shutter عملا به 2 دسته تقسیم میشوند:
1.Rolling Shutter
2. Global Shutter
در سنسور های دارای Rolling Electronic Shutter تمامی پیکسل ها به یکباره برای تصویربرداری مورد استفاده قرار نمیگیرند. و یک فریم تصویر با اسکن شدن خط به خط کل تصویر تشکیل میشود. دقت کنید که در این حالت خطوط به دو دسته ی زوج و فرد تقسیم نمی شوند اما از آنجایی که هر خط در زمانی متفاوت نسبت به خط قبلی و بعدی آن اسکن شده است اجسامی که با سرعت بالا از تصویر عبور میکنند ، به درستی نمایش داده نخواهند شد.در عوض در این نوع سنسورها میتوان به فریم ریت های بالاتری دست یافت. به شکل زیر توجه کنید.
3.سرعت شاتر:
سرعت شاتر همان طور که از نام آن بر می آید به مدت زمانی که نور فرصت رسیدن به سنسور را دارد اشاره می کند. دقت کنید که میزان نور دریافتی و یا همان Exposure شامل سرعت شاتر(چه مدت) و نیز میزان باز بودن دریچه ی دیافراگم (چه مقدار) است. محدوده ی سرعت شاتر می تواند از سرعت بسیار سریع (1/10,000 ثانیه) تا سرعت بسیار آهسته (1/2 ثانیه) باشد. از آنجا که سرعت شاتر تقریبا، همیشه به صورت اتوماتیک کنترل می شود، اشیایی که در مقابل دوربین با سرعت شاتر آهسته (حتی 1/15 در ثانیه)، حرکت می کنند، به طور قابل توجهی تصویر آنها تار می شود و به گونه ای تصویر حاصله، بی فایده و بلا استفاده است.
3-1. تنظیم سرعت شاتر اتوماتیک یا دستی؟
دوربین های مداربسته اغلب در سراسر جهان به صورت اتوماتیک سرعت شاتر خود را تنظیم می کنند و این بدین معنی است که دوربین سرعت شاتر خود را بدون مداخله ی کاربر در ادامه ی کار تنظیم می کند. سرعت شاتر در صورتی که محیط روشن باشد، سریع تر خواهد بود و اگر محیط کاملا تاریک باشد، سرعت شاتر آهسته تر خواهد شد.
نکته : اغلب در محیط های تاریک و کم نور ، سازندگان دوربین اقدام به کاهش سرعت Shutter میکنند که این مکانیزم با نام تجاری Sense UP شناخته می شود. دوربین هایی که از تکنولوژی Sense up برخوردارند در محیط تاریک توانایی نمایش تصویر رنگی را دارند. در واقع زمانی که Sense up فعال است و دوربین در محیط با نور کم قرار دارد، شاتر مدت زمان طولانی تری باز می ماند و در نتیجه نور بیشتری وارد دوربین می شود و قدرت دیدن اشیا در نور کم بیشتر می شود. اما این کاهش سرعت Shutter موجب شکست در نمایش صحیح اجسام متحرک می شود.
تنظیم دریچه در کمترین سرعت شاتر
مهمترین چیزی که می توان با سرعت شاتر انجام داد، تعیین کمترین مقدار برای سرعت شاتر است.
شما نیاز به آزمایش و تست داریدکه با تغییر مقادیر به آن کیفیتی که می خواهید در آن محیط خاص دست یابید.(به عنوان مثال گرفتن پلاک بر روی ماشین در حال حرکت ممکن است نیاز به تنظیم روی 1/100 داشته باشد اما گرفتن مشخصات ماشین پارک شده با مقدار 1/2 ثانیه خوب باشد). شما به راحتی می توانید وارد بخش تنظیم سرعت شاتر در دوربینتان شوید و متناسب با محیطتان آن را تغییر دهید. به صورت پیش فرض کمینه سرعت شاتر بسیاری از دوربین ها بسیار آهسته است و ممکن است این مقدار برای پروژه ی شما قابل قبول نباشد.
4.فریم ریت:
تعداد فریم ها در واحد زمان (یک ثانیه) فریم ریت نامیده میشود. برای مثال اگر مدت زمان عبور یک خودرو در تصویر یک دوربین یک ثانیه باشد و دوربین با سرعت 5 فریم در ثانیه به تصویربرداری بپردازد ، این دوربین 5 فریم مجزا از این خودرو در دسترس ما خواهد گذاشت.
با افزایش فریم ها حرکت ها یکنواخت تر نمایش داده خواهند شد. باید دقت کرد که با افزایش فریم ریت ، میزان پهنای باند مورد نیاز و نیز فضای مورد نیاز برای ذخیره سازی تصاویر افزایش پیدا خواهند کرد.
نکته: در محیط های داخلی با میزان نور یکنواخت در طی ساعات شبانه روز ، از آن جایی که می توان تمامی حرکت های یک انسان را با سرعت 10 فریم بر ثانیه تصویر برداری کرد، پیشنهاد می گردد علاوه بر دقت مضاعف هنگام انتخاب دوربین و سنسور تصویر آن ، جهت تامین تصویری مناسب از حرکات انسان ضمن صرفه جویی در پهنای باند و فضای مورد نیاز برای ذخیره سازی ، کمینه سرعت شاتر را به دقت تنظیم نمایید.
