انتخاب صحیح دوربین مدار بسته
تمام تصویر متحرک ویدئویی در حقیقت از تصاویر ثابت یا همان فریم ها تشکیل شده اند. هر فریم از دو فیلد تشکیل گردیده است. یکی از آنها زمانی ساخته می شود که CCD محیط را دقیقا ۲۲۶۲/۱ مرتبه پویش کند. نتیجه این پویش بر روی مانیتور شما مجددا ساخته می شود. پویش دوم شامل ۲۲۶۲/۱ خط است که دقیقا نیم خط پایین تر از خط قبلی قرار گرفته و در ترکیب با پویش اول تصویر شامل ۵۲۵ خط را شکل می دهد. زمانی که این دو خط به طور مناسبی هم زمان شوند و با نسبت 2:1 در هم پیچیده شوند، یک تک فریم کامل ویدئویی ساکن شکل می گیرد.
دوربین مدار بسته برای هم زمان کردن فرایند ایجاد ویدئویی متحرک از ولتاژ AC استفاده می کنند. در کشورهایی مثل ایالات متحده که از جریان متناسب با فرکانس ۶۰ هرتز استفاده می شود. هر ثاینه از ویدئو دارای ۶۰ فیلد است که ۳۰ فرمی را ایجاد می کنند. در اروپا و دیگر نواحی که از فرکانس ۵۰ هرتز استفاده می شود. در هر ثانیه ۵۰ فیلد و در نتیجه ۲۰ فریم ایجاد می شود.
از نظر چشم انسان این فریم های ویدئویی به صورت تصاویر متحرک دیده می شوند. کل ولتاژ تولید شده، از پایین ترین نقطه پالس همگام تا بالاترین نقطه آن یعنی سطوح سفید، برابر یک ولت است، بنابراین ولتاژ پیک تو پیک آن ۱ ولت است. بخش مربوط به روشنایی سیگنال از ۳/. ولت تا ۱ ولت است و بنابراین ماکزیمم آن ۷/. ولت است. این یک سیگنال ویدئویی مرکب نامیده می شود زیرا اطلاعات مربوط به هم زمانی و ویدئو در یک سیگنال گرد آمده اند.
سایز فرمت سی سی دی CCD
دوربین های اولیه دوربین مداربسته دارای یک تیوپ دایره ای به عنوان سنسور بوده اند. سایز فرمت برابر قطر این تیوپ است که به نوعی قطر تصویر را تعیین می نماید.
اگرچه امروزه سنسورهای دوربین مدار بسته چیپ هایی سیلیکن تخت و مستطیلی هستند اما هنوز هم از همان روش اندازه گیری استفاده می شود.
سایز فرمت (میلی متر)
سی سی دی CCDهای بزرگتر نور بیشتری را جمع آوری می کنند و بنابراین نسبت به سی سی دی های کوچکتر حساسیت بیشتری دارند. قیمت دوربین مدار بسته، متناسب با سایز سنسور آن افزایش می یابد. بنابراین در انتخاب سایز سنسور هم بودجه و هم کارکرد دوربین مدار بسته باید در نظر گرفته شود.
نکته حائز اهمیت تناسب عدسی با سنسورهای انتخابی می باشد چرا که عدسی ها نیز برای سایزهای مشخص سنسور طراحی شده اند.
عدسی دوربین مدار بسته
عدسی ها چشمان یک سیستم دوربین مدار بسته محسوب می شوند. وجود آنها برای ساخت توابع مختلف ویدئویی ضروری است. عدسی ها در واقع دو کار اساسی انجام می دهند. نخست اینکه صحنه ای که بر روی مانیتور به تصویر کشیده خواهد شد را تعیین می کنند که این تابعی از فاصله کانونی است. دوم اینکه مقدار نور وارد شده به سنسور را کنترل می کنند که این عملکرد عنبیه چشم است. فاصه کانونی می تواند ثابت یا متغیر باشد (مثل لنز زوم) عنبیه را می توان از طریق دوربین به صورت دستی یا اتوماتیک کنترل کرد.
انواع مختلف عدسی
چگونه می توان در شرایط مشخص بهترین عدسی را انتخاب کرد؟ عدسی ها دارای مشخصات متعددی هستند که همگی باید متناسب با نیاز شما باشند.
عدسی ها با فاصله کانونی ثابت
این نوع عدسی ها ساده ترین نوع عدسی هستند و در نتیجه از انواع دیگر ارزان قیمت تر می باشند. میزان فاصله کانونی که باید از پیش تعیین شود نیاز به محاسبات دارد تا بتوان عدسی را انتخاب نمود که بیشترین سازگاری را برای محل مورد نظر داشته باشد. این محاسبات براساس سایز دلخواه میدان نمایش و همین طور فاصله آن از دوربین انجام گیرد. در حالت معمولی عدسی ها برای داشتن جزئیات بیشتر، دارای میدان دید باریک ۳۰درجه و یا میدان دید ۶۰درجه هستند.
عدسی ها با فاصله کانونی متغیر
این عدسی ها انعطاف پذیری بیشتری را فراهم می نمایند و به شما امکان می دهند تا میدان دید را به صورت دستی تعیین کنید اگرچه اندکی گران قیمت ترند ولی متداول تر می باشند. چراکه قادر خواهید بود تنظیمات دقیق تری را در صحنه داشته باشید.
آنها همچنین فرایند تعیین مشخصات را ساده تر می سازند چرا که داشتن میدان دید متغیر در عدسی به این معنی است که تنها از یک عدسی می توان برای تمام دوربین های موجود در سیستم استفاده نمود.
عدسی های اصلاح شده مادون قرمز
چشم انسان تنها قادر است بخش مرئی طیف نور را ببیند. آن سوی نور مرئی بخشی از طیف قرار دارد که مادون قرمز را در برمی گیرد. نور IR بر دقت تولید مجدد رنگ ها اثر منفی می گذارد به همین دلیل در تمام دوربین مدار بسته های رنگی از یک فیلتر قطع IR استفاده می گردد تا به کلی یا تا حدی مانع از رسیدن نور مادون قرمز به سنسور شود. این یعنی در دوربین مداربسته استاندارد رنگی، دیگر نیازی به عدسی اصلاح شده مادون قرمز نیست.
اما دوربین های تک رنگ و روز/شب می توانند از مزایای این عدسی بهره مند شوند. ادوات سی سی دی CCD دوربین مداربسته حفاظتی می تواند نور IR را آشکار سازد و از آن برای کمک نمودن جهت روشن کردن ناحیه مورد نمایش استفاده کند. در حقیقت استفاده از عدسی های معمولی در دوربین های تک رنگ یا روز/شب معمولا منجر به ایجاد تصویر تار یا بدترین حالت غیرمتمرکز می گردد در واقع این عملکرد به دلیل آن است که طول موج نور مادون قرمز با نور مرئی متفاوت است، بنابراین نقطه فوکوس نور مادون قرمز نسبت به نور مرئی در مکان دیگری قرار می گیرد.
در نتیجه با استفاده از عدسی های معمولی و تنظیم فوکوس در نور روز، تصویر شب هنگام زمانی که از روشنایی مادون قرمز استفاده می گردد، از فوکوس خارج شده و محو می شود و برعکس این عمل نیز اتفاق می افتد. در واقع می توان این مشکل را با استفاده از عدسی های اصلاح مادون قرمز برطرف کرد که هر دو مرئی و مادون قرمز را در یک صحنه عمودی فوکوس می کند.
عدسی های اصلاح شده مادون قرمز تنها برای استفاده به همراه روشنایی مادون قرمز در شب هنگام نیستند. بسیاری از منابع نوری حاوی بخشی از طیف نوری مادون قرمز هستند. بنابراین استفاده از عدسی های اصلاح شده مادون قرمز در یک دوربین تک رنگ یا روز/شب تصاویر تیزتری را ایجاد می کنند چرا که تمام نور متمرکز می شود.
عدسی های دارای زوم موتوری
عدسی های زوم پیچیده ترین نوع عدسی هستند و بیشترین عملکرد را نیز ارائه می کنند این نوع عدسی ها را می توان از راه دور کنترل نمود و به این ترتیب امکان تغییر فاصله کانونی و حفظ فوکوس حتی حین تعقیب تصویر نیز به وجود می آید. یعنی از تنها یک عدسی می توان برای نمایش محدوده گسترده ای استفاده کرد تا ورود فرد غیرمجاز شناسایی شود، که در نتیجه می توان برای مشاهده جزئیات چهره بر روی آن زوم کرد. معمولا چنین عدسی هایی از زوم فوکوس و عنبیه خودکار موتوری استفاده می کنند تا بیشترین کارایی را فراهم کنند.
اندازه عدسی دوربین مدار بسته
دسته بندی دیگر نیز برای عدسی ها وجود دارد که به سایز آنها مربوط می شود. اندازه عدسی (1/2 اینچ، 1/3 اینچ، 1/4 اینچ و...) عبارت است از نسبت قطر آن به کل تصویر به نمایش در آمده. با اینکه اغلب از نظر اقتصادی بهتر است اندازه عدسی را مطابق با سایز حسگر دوربین انتخاب کنیم، ولی این امکان نیز وجود دارد که بتوان از عدسی بزرگتری بر روی دوربینی (تصویرسازی) با سایز کوچکتر استفاده کرد چرا که تنها کافی است تصویر حداقل به بزرگی حسگر باشد.
استفاده از یک عدسی بزرگتر در بیشتر مواقع می تواند مفید فایده باشد چرا که عمق میدان بزرگتری فراهم می شود. به علاوه استفاده از عدسی بزرگتر به این معنی است که محدوده تصویر کاملا از بخش مرکزی و مسطح تر عدسی گرفته شده که باعث اعوجاج بسیار کمتر گوشه ها و امکان فوکوس بهتر می شود.
نصب عدسی ها
در عدسی ها دوربین مدار بسته از هر دو نوع نصب C یا CS استفاده می شود که مشخص کننده نوع دندانه و ابعاد آن است. تفاوت بین این دو نوع در فاصله موجود از پشت محل نصب تا سطح حسگر است. به این فاصله ‹‹طول پشت فلنج›› گفته می شود. در عدسی های CS این فاصله کوتاه تر است که باعث استفاده کمتر از المان های شیشه ای شده که منجر به طرح فشرده تری برای عدسی می شود.
امروزه در اغلب دوربین ها از نصب CS استفاده می شود. یک عدسی CS ممکن است تنها بر روی دوربین با فرمت نصب CS نصب شود. از عدسی نوع C نیز می توان در دوربین های با فرمت نصب CS استفاده کرد به شرطی که یک حلقه آداپتور 5 میلی آمپری افزوده شود.
نوع دندانه و ابعاد آن در هر دو نوع عدسی مشابه هم هستند. بنابراین می توان هر دو آنها را بدون ایجاد هر گونه تخریبی بر روی هر یک از دوربین ها نصب کرد. با این حال روی هم رفته نمی توان از این عدسی ها بجای هم استفاده کرد ترکیب غلط عدسی و نوع نصب دوربین می تواند فوکوس را در دوربین جانب اشیاء بی نهایت دور از درون عدسی عبور کرده و بر روی نقطه مشترکی روی محور اپتیکی متمرکز شوند. نقطه ای که حسگر تصویر دوربین مدار بسته بر روی آن قرار می گیرد، کانون نامیده می شود. از نقطه نظر طراحی عدسی ها دارای دو نقطه اصلی هستند. نقطه اصلی اولیه و ثانویه، فاصله بین نقطه اصلی ثانویه و کانون (حسگر تصویر) تعیین کننده فاصله کانونی عدسی است.
فاصله کانونی با واحد میلی متر اندازه گیری می شود. عدسی ها براساس فاصله کانونی شان به نرمال، دید وسیع و تله فوتو تقسیم می شوند. به عنوان مثال در یک دوربین با فرمت 1/3 اینچ، یک عدسی 8 میلی متری از نوع دید وسیع محسوب می شود. چرا که قادر است میدان دید وسیعی را بگیرد و برعکس یک عدسی 125 میلی متری بر روی همین دوربین در مکان مشابه، میدان دید به وضوح باریک تری را خواهد داشت. اگرچه اشیاء به میزان قابل توجهی بزرگ می شوند.
انتخاب صحیح دوربین مدار بسته
در واقع صرف نظر از تکنولوژی هایی که برای طراحی و پیاده سازی یک سیستم دوربین مدار بسته مورد استفاده قرار می گیرد. مواردی نیز وجود دارند که می بایست در تمام نصب ها مورد توجه قرار گیرند. نخست اینکه مایل هستید چه نوع اطلاعاتی را سیستم مدار بسته یا اجرای آن در اختیار شما قرار دهند؟ سه پاسخ برای این سوال وجود دارد.
۱ـ آشکارسازی: که در واقع رخداد واقعه ای را در محدوده محیطی مورد نظرشان می دهد.
۲ـ شناسایی: که در واقع تعیین می کند که دقیقا چه اتفاقی افتاده است.
۳ـ تشخیص هویت: تعیین اینکه چه کسی یا کسانی در این کار دخیل هستند.
در واقع پاسخ شما به این سوالات نوع تجهیزات مورد نیاز شما را برای یک دوربین مدار بسته از قبل تعیین می کند ضمنا ملاحظات اساسی دیگری مورد نیاز هستند که طراحی این سیستم و البته هزینه و بودجه شما را تحت تأثیر قرار می دهند.
موارد فوق شامل: کیفیت تصویر مورد نیاز – سایز محدوده به نمایش در آمده – نور موجود (ممکن است نیاز به تأمین نور اضافی در محل نصب دوربین مدار بسته داشته باشیم) – محیطی که تجهیزات در آن مورد استفاده و نصب قرار می گیرند (داخل یا خارج از فضای بسته، در محیط های استاندارد یا با ریسک بالای خرابی تجهیزات) – منبع تغذیه.
هر یک از موارد طراحی سیستم دوربین مدار بسته شما را تحت تأثیر خود قرار می دهند. به عنوان مثال اگر نیاز به نمایش دقیق تر صحنه داشته باشیم. به جای دوربین های سیاه و سفید می بایست، از دوربین مدار بسته رنگی استفاده نمائیم در حالی که از طرف دیگر رزولوشن و دقت بیشتری را می توان با استفاده از یک دوربین مداربسته نور کم سیاه و سفید یا روز/شب به دست آورد.
به عنوان یک قانون کلی، مانیتورها و دوربین های رنگی را باید در سیستمهای به کار برد که برای اهداف تشخیص هویت مورد استفاده قرار می گیرند.
اصول اولیه دوربین مدار بسته
تعیین صحیح مشخصات یک دوربین به نظر فرایندی پیچیده است. لذا فاکتورهای زیادی وجود دارند که همه باید در نظر گرفته شوند اما از طرف دیگر، تمام دوربین مداربسته از سه قسمت اصلی تشکیل شده اند.
سنسور تصویر دوربین مدار بسته:
که نور را به سیگنال و دیتاهای الکتریکی تبدیل می کند.
عدسی دوربین مدار بسته:
نور بازتابیده از شیء را جمع آوری می کند.
مدارات پردازش تصویر: سیگنال ها را سازمان دهی کرده، بهینه سازی نموده و مخابره می کنند دوربین مدار بسته در انواع تک رنگ، رنگی و روز/شب (ترکیبی از سیاه و سفید و رنگی) وجود دارند. از مزایای دوربین مدار بسته تک رنگ می توان به رزولوشن بالاتر، نور مورد نیاز کمتر در محیط نصب، و در هزینه به مراتب کمتر آنها نام برد.
از طرف دیگر دوربین های مدار بسته رنگی در مجموع هزینه به مراتب کمتر آنها نام برد.
از طرف دیگر دوربین های مدار بسته رنگی در مجموع دارای مشخصات ارائه بهتر تصویر (با نور مناسب) به همراه توانایی های بهبود یافته برای تشخیص هویت و شناسایی چهره هستند.
دوربین مدار بسته روز/شب مزایای هر دو را در بردارند و هر روز هرچه بیشتر به انتخاب مناسب تکنولوژی دوربین مداربسته برای کاربرد در محیط های درونی یا فضای باز تبدیل می شود.
سنسور تصویر دوربین مدار بسته
در قلب دوربین های مدار بسته ی جدید سنسور سی سی دی قرار دارد. یک سی سی دی CCD از یک آرایه تخت شامل دیودهای نوری (حساس به نور) کوچک تشکیل گردیده است که نور را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کنند. هر دیود متناسب با میزان نوری که دریافت می کند ولتاژی را ایجاد می نماید. عدم وجود نور منجر به ایجاد ولتاژ صفر یا همان رنگ سیاه می شود. بیشترین میزان نور، بیشترین میزان ولتاژ یا همان سفیدی را ایجاد می نماید.
در بین این دو سطح، سایه های مختلف خاکستری قرار دارند. در مورد دوربین رنگی، یک سیگنال رنگ تاب، به سیگنال روشنایی افزوده شده تا اطلاعات مربوط به رنگ را با خود حمل نماید.
دوربین مدار بسته، سیگنال الکتریکی را پردازش نموده و آن را به یک سیگنال ویدئویی خروجی تبدیل می کند. سپس این سیگنال خروجی ضبط شده یا بر روی یک مانیتور به نمایش در می آید. گستره سطوح نوری که یک CCD می تواند از عهده آن برآید نسبتا محدود است. بنابراین نوری که سی سیدی CCD دریافت می کند باید از قبل به سطوح مشخصی محدود شده باشد.
ادامه مقاله در قسمت دوم
