پهنای باند در دوربین های مداربسته

پهنای باند و بیت ریت یکی از مهمترین مفاهیم شبکه های کامپیوتری در حوزه سیستم های نظارت تصویری و دوربین های مداربسته می باشد. به دلیل اینکه تجهیزات مداربسته می توانند پهنای باند زیادی استفاده کنند و همچنین تغییرات الگوی مصرف پهنای باند این تجهیزات قابل توجه و چشمگیر است بنابراین توجه به مفهوم پهنای باند در دوربین های مداربسته و محصولات نظارت تصویری از اهمیت بالایی برخوردار است.

در این مقاله به مباحث زیر می پردازیم:

محاسبه پهنای باند

مفاهیم بیت و بایت همچنین کیلو، مگا و گیگا

فشرده سازی تصویر و پهنای باند

بیت ریت ثابت و متغیر

عوامل موثر بر مصرف پهنای باند دوربین

پهنای باند در دستگاه های ضبط

محاسبه پهنای باند:

بیت ریت یا همان سرعت انتقال بیت ها به مقدار داده ای که در یک زمان مشخص از یک قسمت شبکه به بخش دیگری منتقل می شود، می گویند و با واحدهای بیت و ثانیه محاسبه می گردد.

پهنای باند به مقدار ظرفیت یک کانال مشخص برای دریافت و ارسال داده گفته می شود.

پهنای باند نیز معمولاً با بیت (۱۰۰Kb/s, 1Mb/s, 1000Mb/s و…) محاسبه می شود. یک بیت کوچکترین واحد اندازه گیری در پهنای باند و فضای ذخیره سازی می باشد.

برای مشاهده ساده ترین پهنای باند در کامپیوتر می توانید Task Manager را باز کرده و پهنای باند لحظه ای کامپیوتر خود را مشاهده نمایید. در این قسمت پهنای باندی که از طرف کامپیوتر ارسال و دریافت می شود قابل ارزیابی است. وقتی مثلاً در حال مشاهده فیلم از سایت آپارات هستید، پهنای باند دریافتی و وقتی در حال ارسال ایمیل می باشید، پهنای باند ارسالی را مشاهده می کنید.

گاهی، ممکن است که بخواهیم بدانیم پهنای باندی که توسط یک دوربین مداربسته خاص، یا NVR و یا سرور ضبط تصاویر استفاده می شود چقدر است، اما این مقدار از سیستمی به سیستم دیگر و از دوربینی به دوربین مداربسته دیگر قابل تغییر است و معمولاً سازنده دستگاه، این پهنای باند را اعلام می کند.

هر دوربین مداربسته به صورت جداگانه، پهنای باند استفاده می کند و این پهنای باند می تواند متغیر باشد و برای محاسبه میزان پهنای باند کلی دوربین ها باید مقدار پهنای باند دوربین ها را با هم جمع کنیم. به عنوان مثال اگر ۱۰ دوربین داشته باشیم که ۳ تای آن ۴Mb/s و ۴ تای آن ۲Mb/s و ۳ تای دیگر آن ۱Mb/s استفاده می کنند مجموع پهنای شبکه این ۱۰ دوربین ۲۳Mb/s خواهد بود.

مفاهیم بیت و بایت، کیلو، مگا و گیگا:

پهنای باند و بیت ریت در دوربین های مداربسته اغلب با بیت اندازه گیری می شود اما گاهی اوقات و با استفاده از بایت باعث سردرگمی می شود. هر ۸ بیت ۱ بایت را تشکیل می دهد پس اگر کسی بیان کند که پهنای باند ۴۰مگابیت بر ثانیه است با شخص دیگری که عنوان کند پهنای باند ۵مگابایت بر ثانیه است، هر دو یک معنی دارند اما ایجاد سوءتفاهم می کند. مثل وقتی که سرعت یک ماشین با کیلومتر بر ساعت و یا مایل بر ساعت بیان شود.

بیت با b و بایت با B نمایش داده می شوند و بنابراین ۱۰۰Kb/s با ۱۰۰KB/s تفاوت داشته و دومی ۸ برابر بیشتر از اولی می باشد. ما پیشنهاد می کنیم برای بیان پهنای باند تجهیزات مداربسته از بیت استفاده کنید اما همچنان در ارتباط با اطلاعاتی که از طرف کامپیوتر یا سرور به شما می دهند آگاهی داشته باشید و بیت و بایت را به همدیگر تبدیل کنید.

ویدئوها معمولاً متشکل از تعداد زیادی بیت می باشند، معمولاً حداقل هزاران و میلیون ها بیت. بنابراین برای بیان مقدار زیادی بیت و در ادامه آن پهنای باند از لغاتی چون کیلو، مگا و گیگا استفاده می کنیم.

کیلو بیانگر هزار می باشد، مثلاً ۵۰۰Kb/s برابر است با ۵۰۰,۰۰۰b/s. وقتی جریان یک ویدئو با کیلو بیت نمایش داده شود یا کم کیفیت است یا تعداد فریم آن پایین است و یا فشرده سازی بسیار بالایی دارد (شایدم همه آنها با هم)

مگا یعنی میلیون مثلاً ۵Mb/s با ۵,۰۰۰,۰۰۰b/s یکی است. یک دوربین IP معمولی با سرعت حدود ۱Mb/s، ۲Mb/s و یا ۴Mb/s منتقل می شود و معمولاً برای یک دوربین از ۱۰M/s یا بیشتر، استفاده نمی شود مگر اینکه دوربین با کیفیت بسیار بالا باشد (۴K و بالاتر) هر چند وقتی چندین دوربین در یک زمان پردازش شوند حدود ۲۰۰Mb/s یا بیشتر مورد نیاز است.

گیگا یعنی میلیارد مثلاً ۵Gb/s برابر است با ۵,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰b/s. کمتر پیش می آید که به این مقدار از پهنای باند نیاز پیدا کنیم، وقتی که سیستم نظارت تصویری بسیار وسیعی با تعداد دوربین های زیاد و لزوم دریافت همزمان همه آنها در یک مرکز وجود داشته باشد پهنای باند به این مقدار می رسد.

بیت ریت ثابت، متغیر و ماکزیمم بیت ریت:

میزان بیت ریت دوربین ها با توجه به کیفیت در طی زمان متغیر است. به عنوان مثال دوربینی که تصویر راهروی خالی یک مدرسه در بعد از ظهر جمعه را نشان می دهد ۱M/s، در حالی که تصویر همان راهرو در روز شنبه صبح حدود ۴Mb/s استفاده می کند.

بنابراین کیفیت تصویر، میزان حرکت و مقدار نور در بیت ریت دوربین موثر واقع می شود.

۳ حالت برای این مسئله وجود دارد:

بیت ریت متغیر (VBR) وقتی است که برای ثابت نگه داشتن کیفیت تصویر، بیت ریت تغییر می کند.

بیت ریت ثابت (CBR) وقتی است که حتی با وجود تغییرات تصویر و کیفیت آن، بیت ریت ثابت می ماند.

ماکزیمم بیت ریت (MBR) وقتی که تغییرات بیت ریت بالاتر از یک مقدار مشخص شده توسط کاربر نمی رود.

بنابراین با انتخاب آیتم مورد نظر می توان پهنای باند شبکه را به صورت موثر مدیریت کرد.

عوامل موثر بر مصرف پهنای باند:

همانطور که برای سرعت ماشین استاندارد خاصی تعریف نشده اما معمولاً در اتوبان ها ماشین ها حدوداً با سرعت ۶۰ تا ۸۰ کیلومتر بر ساعت حرکت می کنند، استاندارد خاصی هم برای بیت ریت دوربین وجود ندارد و عوامل موثر بر آن به صورت زیر است:

رزولوشن یا کیفیت دوربین: با ثابت فرض کردن بقیه عوامل، هر چقدر رزولوشن بالاتر باشد، بیت ریت بالاتر می رود. از طرفی برای هر رزولوشن تصویر می توان کیفیت مورد نظر را تعیین کرد و بنابراین مقدار بیت ریت نیز تغییر می کند.

فریم ریت: با بالاتر رفتن فریم ریت، بیت ریت هم بالا می رود.

پیچیدگی تصویر: هر چقدر میزان حرکت در تصویر بیشتر باشد (مثلاً افراد و ماشین های در حال حرکت) بیت ریت هم بیشتر خواهد بود.

نور کم: در نور شب، معمولاً و نه همیشه، به دلیل نویز های موجود در دوربین بیت ریت افزایش می یابد.

فشرده سازی تصویر: برخی Codecهای هوشمند باعث می شوند تا دوربین به دلیل تطبیق با فشرده سازی، بیت ریت را به صورت چشمگیر کاهش دهند.

مدل دوربین: برخی از سنسورهای تصویر یا پردازنده ها باعث استفاده بیشتر یا کمتر پهنای باند می شود.

پهنای باند در دستگاه های ضبط:

تصویر در دوربین تولید می شود و در دستگاه ضبط مثل DVR، NVR و یا Server ضبط می شود، پهنای باند وقتی معنا پیدا می کند که دستگاه ضبط در شبکه قرار گیرد و کاربر یا کاربرهایی از طریق شبکه به تصاویر دوربین در دسترسی پیدا کنند. از طرفی وقتی دوربین های IP به دستگاه ضبط متصل می شوند پهنای باند استفاده می شود. بنابراین تجهیزات آنالوگ تا وقتی که به شبکه متصل نشوند از پهنای باند استفاده نمی کنند.

جانمایی دوربین ها و دستگاه های ضبط می تواند بر میزان استفاده از پهنای باند موثر واقع شود، به عنوان مثال ۱۰۰۰ دوربین را فرض کنید که در ۱۰ ساختمان مجزا قرار گرفته باشند، اگر هر ساختمان یک دستگاه ضبط کننده مجزا داشته باشد استفاده از پهنای باند تا ۹۰% کمتر از وقتی است که کل دوربین ها در یک مرکز ضبط شوند.

در نهایت برای مشخص کردن پهنای باند کلی مورد نیاز باید بدانید بیت ریتی که هر دوربین استفاده می کند چقدر است و به این نکته توجه کنید که ممکن است با توجه به تغییرات اشاره شده بیت ریت تغییر کند.