همه چیز درباره نور دید در شب دوربین مداربسته IR (قسمت چهارم : قابلیتهای پروژکتورهای پیشرفته نور IR )

ویژگیهای پروژکتورهای پیشرفته دید در شب (IR)

همانطور که در مقالات قبلی سی سی تی وی آنلاین عنوان کردیم، از ایرادات پروژکتورهای نور IR این بود که با کاهش فاصله اجسام از منبع نور، با شدت نوری روبرو می شویم که جزئیات غیر قابل نمایش می شوند. به همین منظور شرکتهای سازنده دوربینهای مدار بسته و سیستمهای نور IR بفکر ساخت پروژکتورهایی افتادند که بتواند "سیستم نور IR هوشمند" را بر روی دوربینهای مدار بسته پیاده سازی نماید.

Smart IR (سیستم نور IR هوشمند دوربین مداربسته)

بعضی از مدلهای دوربین مدار بسته با اسامی IRAdoptive یا Smart IR تولید می شوند که می تواند بر اساس فاصله اجسام در صحنه شدت تابش نور دید در شب (IR) را بصورت دینامیکی و پویا کاهش یا افزایش دهد تا از مشکلات Overexposure یا نورزدگی تصویر جلوگیری نماید.

سیستم نور IR هوشمند از یک یا دو تکنیک یا ترکیبی از آنها برای رفع مشکل استفاده می کند :

• تنظیم توان ال ای دی های منبع نور IR : بعضی از دوربینهای مدار بسته با کاهش توان مصرفی پروژکتورهای IR بر اساس شرایط صحنه و اهداف سعی می کنند شدت نور بهتری برای اجسام نزدیک دوربین مهیا کنند. اما با کاهش توان مصرفی هر جسمی که در فواصل دورتر صحنه وجود دارد شدت نور بسیار کمی دریافت می کند و تقریبا جزئیات تصویر آن هدف قابل مشاهده نیست.
• سیستم تابش خودکار سریع (Auto-exposure) : بعضی شرکتهای سازنده "سیستم نور IR هوشمند" دارای سرعت تنظیم exposure بالاتری هستند و بسرعت در صحنه با توجه به دور بودن(یا دور شدن) اجسام سعی در تامین نور بیشتر خواهند کرد. دوربینهای مداربسته معمولا میزان AE (تابش خودکار) را بر روی مقادیر کندتر تنظیم می کنند تا میزان تغییرات exposure که در زمان مشاهده تصاویر مثل فلاش دوربین عمل می کند مرتفع شوند. اما زمانی که از پروژکتورهای نور دید در شب قدرتمندتر استفاده می کنیم این تنظیمات مطلوب تر است(سرعت بالاتر نسبت به سرعت پایین گذشته).

فهم اینکه دقیقا کدام روش یا روشها در دوربین مدار بسته بکار گرفته شده اند کمی سخت است و معمولا نیاز به اندازه گیری شدت نور و توان پروژکتورهای نور IR دارد. اغلب شرکتهای سازنده هم خبری از عنوان این نکته که ال ای دی های IR چطور کار می کنند نیست.

البته توجه داشته باشید که معمولا این قابلیتها در دوربین مدار بسته مجهز به نور IR قابل اجراست و قابلیت سازگاری با پروژکتورهای نور IR مجزا از دوربین مدار بسته هنوز ممکن نشده است. علت هم واضح است، باید پردازش و تشخیص جای اجسام و اهداف در صحنه بصورت کاملا داخلی توسط دوربین مدار بسته صورت پذیرد و سپس توان نور IR تنظیم می شود.

تنظیم خودکار زاویه تابش نور IR

شرکتهای سازنده دوربین مدار بسته اخیرا دست به تنظیم زاویه تابش سیستم نور در دوربینهای مدار بسته با نور IR داخلی زدند. یعنی دوربین مدار بسته، زاویه تابش نور IR را بگونه ای تنظیم می کند که بیشترین تطابق را با زاویه دید لنز از میدان دید (FoV) دوربین مدار بسته داشته باشد. یعنی با استفاده از چندین سری LED مختلف و با تنظیم توان هر کدام یا استفاده از یک لنز موتورایز و متحرک میزان زاویه تابش ال ای دی های نور IR را تغییر می دهند.

عملکرد این روش در دوربینهای مدار بسته ثابت و مدل دوربینهای مدار بسته PTZ مجهز به نور IR در ویدئوی زیر نشان داده شده است :

همانطور که در ویدئو مشاهده می کنید برای فواصل دور بصورت مجزا از ال ای دی هایی با تابش متمرکز و توان بیشتر استفاده شده و برای صحنه و عرض میدان دید هم از ال ای دی هایی با نور گسترده بهره برده شده است. با افزایش فاصله اجسام ال ای دی های دور برد روشن شده و با افزایش فاصله پرتوانتر می تابند و ال ای دی های نور گسترده با برد کم خاموش می شوند  و در فواصل نزدیک عملکرد عکس صورت می گیرد.

افت شدید مصرف پهنای باند با سیستم نور IR

بطور معمول، دوربینهای مدار بسته مجهز به نور IR در تاریکترین ساعات شب، استفاده از پهنای باند را نسبت به مدلهای بدون نور IR بشدت کاهش می دهند. زیرا استفاده از نور IR باعث کاهش نویزی می شود که قابلیت Gain در تصویر بوجود می آورد. (به مقاله DNR مراجعه نمایید.)

برای مثال در بررسیهای سی سی تی وی آنلاین درمورد رابطه بین پهنای باند و شرایط نور کم، مشاهده کردید افزایش مصرف پهنای باند در دوربینهای مدار بسته مجهز به نور IR در شب تقریبا 176 درصد افزایش می یابد و در مقابل دوربینهای مدار بسته بدون نور IR در حالات دید شبانه/روزانه (Day/Night) باعث افزایش 500 درصدی مصرف پهنای باند می شوند!!!

با همه این تفاصیر دو محدودیت اصلی همواره وجود دارد :

• تابش نور IR دید در شب باید تمام صحنه نظارتی را پوشش دهد. اگر محیط معینی کاملا تاریک باشد، دوربین مدار بسته با روشن کردن قابلیت gain سعی می کند اجسام آن منطقه را روشنتر نشان دهد و این یعنی مصرف بالاتری از پهنای باند دوربین مداربسته بر حسب این تغیرات نیاز خواهد بود.
• برای کاهش راحت تر مصرف پهنای باند در نور کم، باید از قابلیتهای VBR/MBR در لحظه استفاده شود. یعنی میزان نرخ پایینتر انتقال بیتها بر روی اثرات توهمی نویزها در تصویر تاثیری نمی گذارد. اثراتی که باعث می شود با انکد بیشتر روی نویزهای تصویر (حاله ها و جلوه های بصری نامفهوم نویز) چیزی جز افزایش مصرف پهنای باند نصیب کسی نشود!