آشنایی با DNR در دوربین مداربسته

قابلیت کاهش نویز دیجیتال یا DNR در دوربین مدار بسته می تواند اثرات مخربی که عوامل الکترونیکی بر روی کیفیت سیگنالهای تصویری بوجود می آورند را کاهش دهد.

تنظیم و مدیریت پهنای باند گاهی می تواند برای سیستمهای نظارت تصویری علاوه بر چالش، عواقب و عوارضی نیز داشته باشد. در تجربه دیده شده است که تفاوت پهنای باند مصرفی دوربین مدار بسته در شب 250 تا 500 درصد بیشتر از روز خواهد بود. این افزایش 2.5 تا 5 برابری مصرف پهنای باند در شب نشان از این دارد که نویزهای موجود در تصویر بدلیل تفاوتها و تغییرات نوری می توانند باعث ایجاد Spike یا همان مصرف لحظه ای شدید پهنای باند شود.

یکی از قابلیتهای جالب DNR کاهش شدید پهنای باند مصرفی در شب و جلوگیری از افزایشهای یکباره مصرف پهنای باند است. در این مقاله به سه موضوع کلیدی می پردازیم:

• افزایش یکباره مصرف پهنای باند دوربین مدار بسته در هنگام استفاده از DNR به چه دلیل صورت گرفته است؟
• چقدر قابلیت DNR می تواند میزان انتقال بیتها را کاهش دهد؟
• قابلیت DNR چقدر بر روی کیفیت تصاویر تاثیر گذار خواهد بود؟

برای پاسخ به این سوالات 11 دوربین مدار بسته از 8 شرکت متفاوت را در صحنه هایی با نور محیطی 1 لوکس مورد بررسی قرار دادیم. با تنظیم DNR بر روی درجات مختلف از حداقل تا حداکثر میزان ممکن، پهنای باند را بررسی کردیم.

دوربینهای مداربسته مورد استفاده در زیر لیست شده اند:

• Arecont Vision AV3116DNv1
• Avigilon 1.0-H3-B1
• Axis Q1615
• Bosch NBN-733V
• Bosch NBN-932V
• Dahua IPC-HF3100N
• Hikvision DS-2CD864FWD
• Samsung SNB-5004
• Samsung SNB-6004
• Sony SNC-VB600B
• Sony SNC-VB630

قابلیت DNR در دوربین مدار بسته

کاهش نویز دیجیتال یا DNR همان طور که از اسمش پیداست میزان نویز موجود در تصاویر دوربین مداربسته در نور کم را کاهش می دهد. این نویز درواقع بخاطر تکنولوژی AGC و میزان Gain در دوربین مداربسته بوجود می آید. این تکنولوژی قابلیت عکس برداری و تصویر برداری دوربین مداربسته در نور کم را تقویت می نماید ولی عملا همانطور که شدت نور تصویر را تقویت می کند، نویز را نیز افزایش می دهد. در زیر می توانید میزان تاثیر قابلیت Gain را در تصاویر زیر مشاهده نمایید:

این قابلیت دو اثر جانبی خواهد داشت :

• مشاهده نویز در تصاویری که جزئیات بسیار خوبی را نمایش می دهند(که بازهم بهتر از وقتی است که از Gain استفاده نمی شود و تصویر کاملا تیره شوند).
• مصرف پهنای باند افزایش می یابد. زیرا انکدر یا رمزکننده با مشاهده نویزهای تصویر بعنوان اجسام متحرک سعی می نماید آنها را نیز در رمزنگاری و فشرده سازی در نظر بگیرد.

کاهش نویز دیجیتال(DNR) در اصل یک تکنیک پردازش تصاویر است که سعی می نماید با حذف نویز، کیفیت تصاویر را بالا برده و مصرف پهنای باند را در پروسه انکدینگ کاهش دهد.

دو نوع DNR وجود دارد که شامل 2DNR (DNR دو بعدی) و 3DNR (DNR سه بعدی) خواهد بود. در مدل DNR دو بعدی، فریم و تصویر بصورت مجزا پردازش می شوند. در مدل DNR سه بعدی علاوه بر پردازش مجزا بر روی فریم و تصویر، بصورت دسته ای نیز روی کل فریمها در پایان هر سیکل، پردازشی مجزا صورت می پذیرد.

بهترین ویژگی این قابلیت، امکان پردازشی است که بر روی خود دوربین مدار بسته صورت می گیرد و نیازی به پردازش Back-End نیست. بنابراین چون قابلیت DNR بر روی خود دوربین مدار بسته عملیاتی می شود هزینه زمانی و تکنیکی اضافی به همراه ندارد.

ایراد این قابلیت داشتن تصاویری تار و بلور شده از اجسام خواهد بود که در حین کاهش نویز تصویر صورت می گیرد.

کارایی DNR

همانطور که در ابتدا گفتیم 11 دوربین مدار بسته را از 8 شرکت متفاوت مورد بررسی قرار دادیم. تنها سه شرکت Avigilon، Axis، Dahua امکان تغییر یا کنترل قابلیت DNR را در دوربینهای مدار بسته تولیدیشان آزاد نگذاشته اند. همه دوربینهای مداربسته یاد شده را در صحنه هایی یکسان با شرایط برابر مقایسه کردیم. محیط بررسی شده هم اتاق کنفرانس داخلی است که در ادامه مشاهده می نمایید.

مقایسه DNR فعال با DNR غیر فعال

در بین این دوربینهای مداربسته اغلب با فعال شدن DNR میزان پهنای باند مصرفی بطور میانگین 70% کاهش یافت. تنها در دوربین مدار بسته Samsung SNB-5004 با کاهش پهنای باند مصرفی بهتری روبرو شدیم.

DNR پیشفرض در مقایسه با Max DNR

تغییر تنظیمات از حالت پیشفرض به میزان حداکثری در هر یک از دوربینها تاثیر متفاوتی داشت. در دوربین مداربسته Arcont AV3116DNv1 و دوربین مداربسته Samsung SNB-6004 افزایش میزان DNR تاثیر خاصی بدنبال نداشت. اما در برخی دیگر میزان کاهش مصرف پهنای باند بسیار بیشتر بود. بیشترین میزان کاهش(90% کاهش مصرف پهنای باند) به دوربین مدار بسته Hikvision 864 و در رتبه بعدی دوربین مدار بسته Bosch NBN-733V (75%) تعلق داشت. توجه داشته باشید که با افزایش توان DNR به میزان بالا تصاویر تار و اصطلاحا Blur می شدند که نتایج در جدولی آورده شده است :

تاری تصاویر گرفته شده با قابلیت DNR

تغییر تنظیمات DNR به میزان بالا (HIGH) بی اشکال نیست و باعث می شود تاری حرکت (Motion Blur) در تصایر بوجود بیاید که بسیار شبیه به تاری بوجود آمده بر اثر کند کردن سرعت شاتر(بسته شدن دیافراگم) خواهد بود. این تاری لحظه ایست و از صحنه ای به صحنه دیگر می تواند این موضوع فرق کند.

در دوربین مدار بسته Samsung SNB-6004 با حداکثر شدن میزان DNR، تصویر جسم متجرک کاملا تار نشان داده می شود. در تنظیمات حداقلی(Low) هنوز کمی تاری تصویر وجود دارد اما کاهش یافته است. در آخر با غیر فعال شدن DNR نویز بسیاری در تصویر مشاهده می شود و تاری تصویر نیز حذف شده است.