در حال بارگزاری...

فشرده سازی تصویر دوربین مداربسته و تاثیر آن بر کیفیت

فشرده سازی تصویر دوربین مداربسته و تاثیر آن بر کیفیت از جمله بحث های داغ در میان کارشناسان سامانه های نظارتی و دوربین مداربسته است. در حالی که کُدک هایی مانند H.264، H.265 و MJPEG توجه زیادی را به خود جلب کرده اند، کیفیت دوربین یا تنظیمات فشردگی آن تأثیر زیادی بر کیفیت نهایی دارد. در این نوشته، در مورد این که “این سطح چیست؟”، “چه گزینه هایی پیش روی شما است؟” و “چگونه باید آن را بهینه سازی کنید؟” توضیحاتی ارائه می کنیم. برای شروع، دو تصویر (A) و (B) زیر را بررسی کنید.

فشرده سازی تصویر دوربین مداربسته و تاثیر آن بر کیفیت

اگر برداشت اولیه تان این است که این سؤال دارای نکته ی انحرافی است، درست فکر کرده اید. با توجه به اطلاعات ارائه شده، بهترین پاسخ این است که نمی توان رزولوشن را تشخیص داد. در این مورد، پاسخ صحیح این است که هر دو تصویر دارای رزولوشن مشابه یکدیگرند. برای هر دو تصویر از دوربین یکسانی استفاده شده و فقط سطح کیفیت را برای تصویر B  پایین آورده اند. در حالی که همه ی موارد دیگر، شامل رزولوشن P720 و کدک H.264 مشابه هم نگه داشته شده است. این حقیقت که دو تصویر با رزولوشن یکسان ممکن است تفاوت چشمگیری با هم داشته باشند پیامدهای مهمی دارد. در این بخش، علت این مسئله را توضیح می دهیم و موارد زیر را پوشش می دهیم:

  • سطوح کوانتیزاسیون (فشرده سازی).
  • پهنای باند و افت کیفیت.
  • مثال های کیفیت تصویر.
  • تفاوت تولید کننده ها.
  • تأثیر VBR ، MBR و CBR تأثیر کدک هوشمند.
  • توصیه ها.

فشرده سازی تصویر دوربین مداربسته و تاثیر آن بر کیفیت

سطوح کوانتیزاسیون (فشرده سازی تصویر)

تمام دوربین های IP، صرف نظر از این که از چه کدکی استفاده می کنند، سطوح کیفی ای را به نام فشرده سازی تصویر یا کوانتیزاسیون (Quantization‎) ارائه می دهند. کوانتیزاسیون H.264 متغیری با مقیاس استاندارد است که از ۰ تا ۵۱ تغییر می کند. هر چه این عدد کمتر باشد، یعنی فشرده سازی تصویر کمتر بوده و بنا بر این کیفیت آن بالاتر است. اگر این مسئله برای شما غیرعادی به نظر برسد، قابل درک است. اما این اندازه گیری ها در استانداردهای H.264 مورد پذیرش قرار گرفته اند.

سطوح کوانتیزاسیون (فشرده سازی تصویر)

موازنه ای کلیدی : پهنای باند و افت کیفیت

موازنه ی کلیدی در تنظیم کوانتیزاسیون تعیین این مسئله است که به ازای کاهشی مشخص در پهنای باند، با چه میزان افت کیفیت موافق هستید. به خاطر داشته باشید که فشرده سازی تصویر ویدئویی نظارتی با کاهش کیفیت همراه است. یعنی با فشرده سازی تصویر ویدئویی برخی از اطلاعات از دست خواهند رفت. تصمیمی که باید گرفته شود این است که تا چه میزان اطلاعات را می توان از دست داد. افزایش فشرده سازی یا کاهش کیفیت با صرفه جویی در پهنای باند همراه است. اما در ازای آن کیفیت هم کاهش می یابد. با افزایش کیفیت یا کاهش فشرده سازی ممکن است جزئیات قابل توجهی به دست آورید، اما پهنای باند بیشتری مصرف خواهد شد و زمان و حجم مورد نیاز به تجهیزات ذخیره سازی کاهش خواهد یافت.

مثال های تصویری

تصویر زیر تأثیر تغییر سطوح کیفیت را نشان می دهد. به منظور نشان دادن این اثر، دو تصویر نمونه را از دو صحنه گرفتیم. صحنه ای ساده در فضای داخلی و صحنه ای پیچیده در فضای خارجی و بیت ریت را تنظیم کردیم. در هر دو تصویر می توان دید با افزایش بیت ریت سطوح DRF (Distortion Rate Function)، که با رنگ قرمز مشخص شده اند، کاهش یافته اند. بر عکس، افزایش کیفیت تصویر با کاهش پیکسلی شدن و بلوک شدن اشیاء همراه است. توجه داشته باشید که برای نشان دادن تأثیرات بیت ریت از یک استریم CBR (Constant Bitrate) استفاده شده است.

موازنه ای کلیدی : پهنای باند و افت کیفیت

 

رویکردهای تولید کننده

تمام تولید کنندگان یک سطح کیفی پیش فرض را تنظیم می کنند. حتی اگر هیچ گاه از این تنظیمات استفاده نکرده باشید، باز هم تولید کننده گزینه ای را برای شما ارائه می کند. با این حال، با گسترش دوربین های مداربسته حرفه ای، گزینه های پیکربندی در دسترس کاربران قرار گرفته اند تا به آن ها امکان چنین تنظیمی را بدهند. در ادامه چند تولید کننده را بررسی می کنیم تا رویکردهای آنها را بهتر بشناسیم.

http://photo20.ir/images/kpbvhl0ztdm1nmsovieu.jpg

اکسیس

عموما اکسیس (Axis) برای فشرده سازی تصویر ویدئویی از دو رابط وب متفاوت استفاده می کند. زیرا بیشتر دوربین های آن ها هنوز به رابط کاربری (UI) مبتنی بر HTML5 آن ها تغییر پیدا نکرده اند. هر دو UI جدید و قدیمی وب از Compression برای اشاره به کیفیت استفاده می کنند. اعداد بزرگ تر نشان دهنده ی فشرده سازی بیشتر و کمتر شدن پهنای باند هستند. مراقب باشید، زیرا کاربران بی تجربه ممکن است به سادگی مقیاس را افزایش دهند و فکر کنند که با این کار کیفیت تصویر بالا می رود. رابط جدید وب از یک نوار لغزنده / ورودی دستی استفاده می کند:

رویکردهای تولید کننده

در حالی که رابط قدیمی فقط امکان ورود دستی را می دهد:

 

اکسیس

 

صرف نظر از این که از کدام UI استفاده می شود، عدد ۳۰ در فشرده سازی تصویر اکسیس تقریبا معادل ۲۸ در مقیاس کوانتیزاسیون است.

بوش

تنظیمات کدک دوربین مداربسته بوش کوانتیزاسیون را بر اساس Pفریم ها انجام می دهد، و به I فریم ها امکان داده می شود به اندازه ی مقدار خاصی تغییر کنند. به گزینه ی  I/P-frame delta QP  در شکل زیر توجه کنید. بنا بر این، اگر  Pفریم ها روی ۲۵ و I فریم ها روی ۶- تنظیم شوند، I فریم ها از حداقل کوانتزاسیون ۱۹ استفاده خواهند کرد.

بوش

هایک ویژن

تنظیمات فشرده سازی تصویر هایک ویژن (Hikvision) زیر زبانه یVideo/Audio قرار دارد و از مقیاس Lowest (بیشترین فشرده سازی) تا Highest (کمترین فشرده سازی) قابل تنظیم است. پیش فرض این تنظیمات روی Higher قرار گرفته است. این تنظیمات روی سطوح کوانتیزاسیون خاصی نگاشت می شوند، که تقریبا بین ۲۰ تا ۳۵ متغیر است.

هایک ویژن

تأثیر  MBR، VBR و CBR

بیشتر ساز و کارهای نظارتی از بیت ریت متغیر استریم ویدئویی یا همان VBR (Variable Bitrate) استفاده می کنند. VBR پهنای باند را به منظور حفظ کیفیت تصویر در سطح کیفی از پیش تنظیم شده ای تغییر می دهد، که گاهی بیت ریت یک مقدار حداکثری با نام MBR (Maximum Bit Rate) دارد. سطوح تنظیم شده ی فوق معرف سطح کوانتیزاسیونی هستند که دوربین آن را هدف قرار داده است. برای مثال، دوربین اکسیس سطح کوانتزاسیون مورد نظرش را روی ۲۸ تنظیم می کند و در صورت لزوم بیت ریت را افزایش یا کاهش می دهد.

با این حال، اگر دوربین ها روی بیت ریت ثابت تنظیم شوند، سطح کیفی دیگر قابل تنظیم نخواهد بود. زیرا بیت ریت، بر اساس تعریف، «ثابت» در نظر گرفته می شود و سطح کیفی به طور خودکار به گونه ای تنظیم می شود که پهنای باند را روی یک مقدار ثابت نگه دارد. برای مثال، اگر یک استریم ویدئوی CBR با بیت ریت ۱ مگابیت در ثانیه داشته باشید و دوربین رو به یک دیوار سفید تنظیم شده باشد، دوربین ممکن است از سطح کیفی بالایی استفاده کند. زیرا فشرده سازی تصویر ساده است. با این حال، اگر چراغ ها خاموش شوند و دست یک نفر در جلوی دوربین حرکت کند، دوربین ممکن است برای حفظ بیت ریت روی همان مقدار ۱ مگابیت در ثانیه، سطح کیفی تصویر را پایین آورد. زیرا فشرده سازی سخت تر شده است.

تأثیر  MBR، VBR و CBR

تأثیر کدک هوشمند

مسئله ای که پیچیدگی فشرده سازی تصویر را بیشتر می کند این است که در چندسال گذشته تولید کنندگان دوربین کدک های هوشمندی را معرفی کرده اند. این فناوری امکان تغییر کیفیت تصویر را بر اساس میزان فعالیت در صحنه فراهم می آورند. بنا بر این، شخص یا خودرویی که در محوطه ی پارکینگ حرکت می کند دارای کیفیت بالاتری خواهد بود. در حالی که خودروهای پارک شده و درختان پیش زمینه کیفیت پایین تری خواهند داشت. در کل می توان گفت این کدک ها، در مقایسه با کدک های استاندارد (غیر هوشمند)، کیفیتی مشابه با حتی بهتر ارائه می دهند. اما بیت ریت آن ها بسیار کمتر است و پهنای باند ۲۵ تا ۳۰ درصد کاهش می یابد و این مقدار حتی ممکن است حتی به ۹۰ درصد نیز برسد.

با وجود این، توصیه ی اکید داریم که خوانندگان کدک های هوشمند را در محیط هایی که قرار است دوربین نصب شود آزمایش کنند. زیرا با این کار می توان برخی تأثیرات منفی روی کیفیت تصویر را مشاهده کرد. برای مثال، در یکی از آزمایش ها سطوح بالاتر تنظیمات کدک هوشمند باعث تار شدن، لکه دار شدن و به هم ریختگی تصویر صحنه شد، که این موارد در سوژه و پس زمینه ی تصویر زیر قابل مشاهده هستند. تنظیمات باید با دقت انجام شوند تا از بروز چنین مسائلی جلوگیری شود.

تأثیر کدک هوشمند

در فشرده سازی تصویر از چه چیزی باید استفاده کنیم؟

در نهایت، مهم ترین سوال این است که : چه تنظیمات فشرده سازی تصویر در کاربرد دوربین مداربسته ضروری است؟

متأسفانه، به دلایل زیر، رسیدن به یک پاسخ کلی غیرممکن است:

  • تغییر سطح کوانتیزاسیون از ۳۰ به ۲۹ یا ۴۲ به ۴۱ تفاوت شگفت انگیزی پدید نمی آورد. در بیشتر مواقع، تغییرات غیر قابل تشخیص و قابل بحث هستند.
  • صحنه های پیچیده تر (نظیر تقاطع خیابان ها) به طور معمول از سطوح کیفی بالاتری نسبت به صحنه های ساده (مانند یک راه پله) سود می برند. هر چه عناصر موجود در صحنه ریزتر مشاهده شوند (مثلا شخصی در یک تقاطع)، سطوح بالاتر کیفیت می توانند جزئیات با معنی بیشتری ضبط شوند.

با این حال، بر اساس آزمایش ها، دو توصیه ی کلیدی برای شما داریم:

  • بر اساس آزمایش هایی که در طول سال ها انجام شده به این نتیجه رسیده ایم که فشرده سازی تصویر ۲۸ بهترین تعادل را بین پهنای باند و کیفیت تصویر عرضه می کند. بسیاری از تولید کنندگان مقدار پیش فرض کوانتیزاسیون را بین ۲۸ و ۳۰ در نظر می گیرند.
  • به دلیل کاهش شدیدی که کدک های هوشمند در بیشتر صحنه ها در بیت ریت ایجاد می کنند، توصیه می کنیم هر جایی که امکان داشته باشد از کدک های هوشمند استفاده کنید. زیرا کاربران این توانایی را خواهند داشت که، هر جا که لازم باشد، کیفیت تصویر را افزایش دهند. در حالی که باز هم فریم ریت نسبت به کدک های معمولی کمتر خواهد بود.

در فشرده سازی تصویر از چه چیزی باید استفاده کنیم؟

مطالب مرتبط

EN / PR
Open chat
1
سلام میتونم کمکتون کنم؟