۱۴۰۰-۰۴-۰۳

مروری بر سیر تغییرات ساختار دوربین ها

  • توسط تیم تحریریه گروه نشریات ایران آلارم
  • ۴ سال قبل
  • بدون دیدگاه
مروری بر سير تغييرات ساختار دوربين ها

مروری بر سیر تغییرات ساختار دوربین ها

بخش اصلی یک سیستم نظارت تصویری دوربین می باشد. انواع بسیاری از دوربین‌ها و راه های بسیاری برای استفاده از آنها وجود دارد. در این فصل، انواع مختلف دوربین‌ها و اصول عملکرد آنها بررسی خواهد شد. همچنین کلمات تخصصی مربوط به توصیف عملکرد دوربین‌ها توضیح داده خواهد شد. شما قادر خواهید شد تا درکی از نوشته‌های اطلاعاتی درباره هزاران دوربین موجود در بازار را به دست آورید. هیچگونه استانداردی برای تولیدکنندگان جهت ارائه اطلاعات و توضیح عملکرد دوربین‌ها وجود ندارد. بنابراین، نوشته‌های آنها را باید پیش از انتخاب و مقایسه در برابر یک استاندارد مشترک به دقت مورد مطالعه قرار داد.

انوع دوربین

دوربین‌های داخلی

از دوربین های داخلی معمولا برای استفاده در محیط های داخلی که نیازی به حفاظت از آنها در برابر مشکلات آب و هوایی نیست، استفاده می شود. به طور معمول این دوربین‌ها مجهز به یک لنز برای مشاهده منطقه مورد نیاز هستند و به سادگی بر روی دیوار یا سقف نصب می شوند. اگر قرارست دوربین در یک منطقه‌ایی مانند راهرو و یا محل دیگری که در آن سطح نور تغییر نمی کند قرار گیرد، احتمالا از دوربینی با یک لنز دستی عنبیه ساده استفاده خواهد شود. سطح نور ممکن است به علت وجود پنجره و یا نورگیرها در محل مشاهده تغییر کند. روش دیگر این است که چنانچه، نیاز به عملکرد بی وقفه دوربین وجود داشته باشد، از یک لنز عنبیه خودکار و یا به معنای دیگر از کنترل حساسیت الکترونیکی استفاده شود (به شاتر الکترونیکی دوربین نگاه کنید).
غالبا ظاهر طراحی یک دوربین داخلی مهم است، زیرا که یک معمار مایل است که دوربین با دکور اطراف ترکیب شود. در اینگونه موارد، دوربین احتمالا در داخل نوعی محفظه نصب می شود. محفظه‌ها از شکل های ساده تا مدل های دام، سه گوش و انواع دیگر وجود دارند. از این محفظه‌ها برای دلایل دیگر نیز استفاده می شود. ممکن است که آشکار نبودن دوربین از اهمیت برخوردار باشد که در این صورت یک محفظه پوشش دار برای مخفی کردن آن مورد استفاده قرار می گیرد و یا به شکلی استتار می شود.
این محفظه‌ها همچنین ممکن است برای محافظت از محیطی مشخص در موقعیت های خاص مورد استفاده قرار بگیرد. انواع مختلفی از محفظه‌ها که می تواند برای محافظت دوربین از خرابکاری، گرد و غبار، یا سایر آلاینده ها استفاده شود، وجود دارند.
دوربین های خارجی
دوربین های خارجی معمولا برای محیط و فضای باز استفاده می شوند. آنها تقریبا همیشه محفوظ هستند و در نوعی از محفظه های مقاوم در برابر شرایط جوی قرار می گیرند و فقط دوربین‌هایی که خود در برابر این شرایط مقاوم هستند از این امر مستثنی می باشند. دوربین های خارجی به طور معمول شامل یک هیتر و ترموستات برای جلوگیری از بخار گرفتگی در دماهای پایین برروی شیشه های محفظه شان هستند.
دوربین های خارجی همیشه نیاز به نوعی از کنترل حساسیت الکترونیکی دارند و این به دلیل امکان تغییر مداوم سطح نور در طول روز و شب است. در حال حاضر موثر ترین راه برای کنترل حساسیت‌ الکترونیکی، لنز با عنبیه خودکار مجهز به یک فیلتر با نور متراکم متمرکز می باشد.

 دوربین‌های شاتر الکترونیکی

تعداد زیادی از دوربین‌های موجود با “شاترهای الکترونیکی” به بازار عرضه می شوند. این شاترهای الکترونیکی مقدار افت نور بر روی دستگاه تصویربرداری را کنترل می کنند. در واقع این شاتر معادل الکترونیکی یک شاتر مکانیکی با سرعت متغیر است که مقدار نور را اندازه گیری می کند و با افزایش و یا کاهش مقدار نور یک سلول فوتوالکتریک فعال و باعث چرخش سریع تر این شاتر می شود. مشکلات مشابهی در هر دو دستگاه وجود دارد. به علت محدودیت در سرعت، شاتر به طور موثر نمی تواند در سطوح نور شدید به شکلی عمل کند که تصویری بدون درخشش زیاد را ایجاد نکند. در سطوح نور بسیار پایین نیز زمان قرار گرفتن در معرض نور بقدری طولانی می شود که تصاویر در حال حرکت تار می شوند. برخی از تولید کنندگان مدعی هستند که این دوربین‌ها نیاز به لنز عنبیه خودکار ندارند، اما این تردید وجود دارد که در همه شرایط این مسئله صدق کند. آنها برای شرایط و فضاهای داخلی ساختمان هایی ایده آل هستند که در آن طیف محدودی از سطوح نور وجود دارد. مثل همیشه، مشخصات دوربین و تولید کننده آن می بایست جهت بررسی دقیق طیف نور مورد مشورت قرار بگیرد. مشکل دیگر که باید به آن توجه کرد این است که به دلیل آنکه عنبیه در سمتی ثابت و با حداکثر دیافراگم قرار دارد، عمق میدان دید تا حد زیادی کاهش می یابد.

 دوربین های مینیاتوری

برای آنکه دوربین‌های CCD قابلیت دسترسی بیشتری داشته باشند، اندازه آنها به طور قابل توجهی کاهش یافته است. این دوربین‌های کوچک در چندین سبک و ظاهر و در دو گروه اصلی موجود هستند، چه در جایی که دوربین یک واحد کامل است و چه آنجا که حسگر تصویری به شکل جداگانه در بخش الکترونیکی دوربین وجود دارد. در حال حاضر دوربین‌های کاملی در بازار موجود است که ابعادی مشابه به اندازه یک پاکت سیگار دارند. حتی اگر اندازه کوچکتری مورد نیاز باشد، این دوربین دارای رابط سنسور جداگانه با سنسوری به اندازه فقط ۲۵ میلیمتر مکعب است. یکی از محدودیت‌های دوربین‌ها در اندازه های کوچک ضرورت اتصال لنز به آن و نصب دوربین است. آخرین دوربین طراحی شده دوربینی است که به اندازه ناخن انگشت است و تمام الکترونیک می باشد.

 دوربین‌ها با منبع تغذیه خطی

معمولا یک دوربین CCTV نوعی منبع تغذیه به همراه خود دارد. این منبع تغذیه، برق لازم را یا از طریق سیم و از یک نقطه مرکزی و یا از انشعاب شبکه برق محلی به دوربین منتقل می کند. بدیهی است که فراهم آوردن کابل کشی لازم و منبع تغذیه مورد لزوم شامل هزینه‌ می شود. برخی از تولیدکنندگان دوربین اعلام کرده اند که این مسئله با ساخت دوربین‌هایی که برق خود را از همان کابل کواکسیال که جهت آوردن سیگنال‌های ویدیویی در دوربین مورد استفاده قرار می گیرد دریافت می کنند، حل شده است. سیستم CCTV با استفاده از انرژی خطی(line-power) برای دوربین‌ها، هزینه کمتری را برای نصب کابل‌ها و یا شبکه برق نیاز خواهد داشت. با این حال، این سیستم دارای دو عیب می باشد. اول آنکه، برخی از دوربین‌ها نیاز به یک منبع تغذیه خاص برای تغذیه دوربین و مانیتور تصویری خود دارند. علاوه بر آن، با وجود کابل‌های طولانی، تقویت سیگنال‌های ویدئویی از دوربین‌ها امکان پذیر نمی باشد، چراکه برق نمی تواند از طریق تقویت کننده‌های ویدئویی انتقال یابد. همچنین مشکل دیگری که وجود دارد ایجاد تداخل در حرکت ناگهانی دوربین است که امکان استفاده از انتقال دهنده تصویر را در دوربین‌های مجهز به انرژی خطی نمی دهد.
• دوربین های نصب شده بر مدارهای چاپی
دوربین‌های نصب شده مدار چاپی معمولا دوربین های CCD نصب شده بر تخته‌های مدار چاپی در یک سیستم دیگر هستند. از آنها جهت ارائه تصویر به عنوان بخشی از عملکرد یک سیستم استفاده می کنند. بهترین مثال این دوربین‌ها، سیستم های آیفون تصویری در ورودی ساختمان ها هستند. در این سیستم، یک دوربین CCD کامل با یک لنز بر روی PCB در بخش درب ورودی نصب می شود. با فشار زنگ، تصویر به ساکنین واحد مورد نظر بر روی بخش تصویری کوچکی که برای این منظور اختصاص یافته، ارائه می شود.

انواع سنسورهای تصویری

 دوربین های Tubed

 دوربین های Tubed

دوربین های مدار بسته برای اولین بار بر روی تیوب‌های وکیوم ویژه که پوششی حساس به نور در انتهای آن قرار داشت، مورد استفاده قرار گرفت. سپس مدارهای دوربین، این جریان را به سیگنال های ویدئویی تبدیل می نمودند.
این دوربین‌ها در شکل اولیه خود به خوبی طراحی شده بودند و حساسیت و وضوح خوبی را نیز به همراه داشتند. با این حال این دوربین‌ها بزرگ و عمر تیوب‌های آن هم کوتاه بود و این تیوب‌های گرانقیمت، نیاز به تعویض منظم داشتند. وقتی که دوربین‌های CCD به بازار عرضه شدند، کوچکتر، سبک تر و عملا هیچ تعمیر و نگهداری را نیاز نداشتند. این موضوع باعث جایگزینی گسترده دوربین‌های CCD به جای دوربین‌های تیوب در سیستم CCTV شد هنگامی که دیگر دوربین‌های CCD عملا در تمام نصب‌های جدید مورد استفاده قرار می گرفت.

 دوربین‌های CCD

مروری بر سیر تغییرات ساختار دوربین ها

CCD مخفف Charge Coupled Device است که به گروه مدارهای یکپارچه در دتکتور اپتیکال ساخته شده از نیمه هادی‌ها اطلاق می شود. یک لنز، نور را بر روی سطح حسگر تصویری CCD متمرکز می کند. مناطق تاریک و روشن با یک فتو دیود که بر بار الکتریکی متناسب با نور قرار گرفته حس می شود. به همین دلیل گفته می شود که هر چه نور بر فتو دیود بیشتر تابیده شود، بار الکتریکی بزرگتری را ایجاد می کند. این فتو دیود‌ها در یک ماتریس از ردیف ها و ستون ها مرتب شده اند و به آن سلول های تصویری یا پیکسل (pixel) می گویند. بار الکتریکی از هر پیکسل، توسط ردیفی از سلول های CCD برداشته می شود. این ردیف CCD ها مانند نردبانی بارهای الکتریکی را گام به گام قادر می سازد تا از هر پیکسل بالا بروند و در نتیجه سطح نور بر روی آن، توسط پردازشگر الکترونیکی خوانده شود.
وقتی که اولین دوربین‌های CCD ساخته می شدند، بسیار مهم بود که بتوانند بر دوربین‌های تیوب موجود نصب شوند بدون آنکه اندازه لنز آنها تغییر کند. بنابراین، اولین دوربین‌های CCD در فرمت ۳/۲ اینچ ساخته شدند و همچنان که تکنولوژی حسگر CCD ارتقا می یافت، فرمت این دوربین‌ها به ۲/۱ اینچ، ۳/۱ اینچ و به تازگی به ۴/۱ اینچ و ۸/۱ برای دوربین‌های کوچکتر و ارزانتر کاهش یافته است. همچنین لنزهای همراه این دوربین‌ها بسیار فشرده‌تر شده اند، اما نه لزوما ارزان تر، زیرا ساخت یک لنز کوچکتر به دقت بسیار بالاتری نیاز دارد.
برای تقویت سیگنال از سنسور الکترونیکیCCD ،که بتوان از آن در یک مانیتور استفاده کرد، نیاز به یک تقویت کننده خواهد بود. یک ژنراتور هماهنگ کننده نیز در دوربین CCD برای تولید سیگنال هایی که بار الکتریکی سطح نور را می خوانند مورد استفاده قرار می گیرد و از پالس های همزمان برای خلق دوباره تصویر در مانیتور تصویری استفاده می شود.

CCD مخفف Charge Coupled Device است که به گروه مدارهای یکپارچه در دتکتور اپتیکال ساخته شده از نیمه هادی‌ها اطلاق می شود. یک لنز، نور را بر روی سطح حسگر تصویری CCD متمرکز می کند. مناطق تاریک و روشن با یک فتو دیود که بر بار الکتریکی متناسب با نور قرار گرفته حس می شود. به همین دلیل گفته می شود که هر چه نور بر فتو دیود بیشتر تابیده شود، بار الکتریکی بزرگتری را ایجاد می کند. این فتو دیود‌ها در یک ماتریس از ردیف ها و ستون ها مرتب شده اند و به آن سلول های تصویری یا پیکسل (pixel) می گویند. بار الکتریکی از هر پیکسل، توسط ردیفی از سلول های CCD برداشته می شود. این ردیف CCD ها مانند نردبانی بارهای الکتریکی را گام به گام قادر می سازد تا از هر پیکسل بالا بروند و در نتیجه سطح نور بر روی آن، توسط پردازشگر الکترونیکی خوانده شود. وقتی که اولین دوربین‌های CCD ساخته می شدند، بسیار مهم بود که بتوانند بر دوربین‌های تیوب موجود نصب شوند بدون آنکه اندازه لنز آنها تغییر کند. بنابراین، اولین دوربین‌های CCD در فرمت 3/2 اینچ ساخته شدند و همچنان که تکنولوژی حسگر CCD ارتقا می یافت، فرمت این دوربین‌ها به 2/1 اینچ، 3/1 اینچ و به تازگی به 4/1 اینچ و 8/1 برای دوربین‌های کوچکتر و ارزانتر کاهش یافته است. همچنین لنزهای همراه این دوربین‌ها بسیار فشرده‌تر شده اند، اما نه لزوما ارزان تر، زیرا ساخت یک لنز کوچکتر به دقت بسیار بالاتری نیاز دارد.  برای تقویت سیگنال از سنسور الکترونیکیCCD ،که بتوان از آن در یک مانیتور استفاده کرد، نیاز به یک تقویت کننده خواهد بود. یک ژنراتور هماهنگ کننده نیز در دوربین CCD برای تولید سیگنال هایی که بار الکتریکی سطح نور را می خوانند مورد استفاده قرار می گیرد و از پالس های همزمان برای خلق دوباره تصویر در مانیتور تصویری استفاده می شود.

مزایای بسیاری در دوربین های CCDوجود دارد که منجر به جایگزینی گسترده آنها به جای دوربین های tubed شده است. اول آنکه همانند تیوب از انرژی کمتر و بدون ولتاژ بالا استفاده می کنند. همانطور که در بخش دوربین های مینیاتوری ذکر شد، دوربین های CCD می توانند بسیار کوچکتر از دوربین هایtubed باشند. در دوربین‌های CCD تصویر خطی بهتری ارائه می شود، مانند دوربین‌های tubed که از میدان مغناطیسی برای اسکن سنسور تصویر استفاده می کنند. ایجاد یک میدان مغناطیسی به طور کامل حتی در یک منطقه مشخص، بسیار دشوار است. این بدان معنی است که گاهی اوقات تصاویر گرفته شده با دوربین‌های tubed در اثر وجود میدان مغناطیسی از شکل طبیعی خود خارج می شوند. در دوربین‌های CCD از میدان های مغناطیسی استفاده نمی شود و در نتیجه تصاویر دچار بهم ریختگی هندسی نمی شوند.
دوربین های CCD همچنین محکم تر از دوربین‌های تیوب هستند. تابش خورشید و یا نقاط درخشان دیگر به راحتی می توانند سطح تیوب را دچار آسیب دیدگی کنند و در نتیجه این تیوب‌ها به طور منظم می بایست جایگزین شوند. دوربین های CCD دچار این مشکل نیستند و شدت نور بالا به آن آسیبی نمی رساند و در یک دوره طولانی سطح آن دچار سوختگی در اثر نور خورشید نمی شود. مزیت یاد شده و توانایی دوربین CCD برای مصون ماندن از لرزش و شوک مکانیکی، هزینه نگهداری آن را بسیار کاهش می دهد.

دوربین‌های رنگی CCD

دوربین‌های رنگی CCD اساسا همان دوربین های تک رنگ هستند. با این حال، قطعات اضافه نیز وجود دارد که دارای اثرات مهم در عملکرد این دوربین هستند.

CCD مخفف Charge Coupled Device است که به گروه مدارهای یکپارچه در دتکتور اپتیکال ساخته شده از نیمه هادی‌ها اطلاق می شود. یک لنز، نور را بر روی سطح حسگر تصویری CCD متمرکز می کند. مناطق تاریک و روشن با یک فتو دیود که بر بار الکتریکی متناسب با نور قرار گرفته حس می شود. به همین دلیل گفته می شود که هر چه نور بر فتو دیود بیشتر تابیده شود، بار الکتریکی بزرگتری را ایجاد می کند. این فتو دیود‌ها در یک ماتریس از ردیف ها و ستون ها مرتب شده اند و به آن سلول های تصویری یا پیکسل (pixel) می گویند. بار الکتریکی از هر پیکسل، توسط ردیفی از سلول های CCD برداشته می شود. این ردیف CCD ها مانند نردبانی بارهای الکتریکی را گام به گام قادر می سازد تا از هر پیکسل بالا بروند و در نتیجه سطح نور بر روی آن، توسط پردازشگر الکترونیکی خوانده شود. وقتی که اولین دوربین‌های CCD ساخته می شدند، بسیار مهم بود که بتوانند بر دوربین‌های تیوب موجود نصب شوند بدون آنکه اندازه لنز آنها تغییر کند. بنابراین، اولین دوربین‌های CCD در فرمت 3/2 اینچ ساخته شدند و همچنان که تکنولوژی حسگر CCD ارتقا می یافت، فرمت این دوربین‌ها به 2/1 اینچ، 3/1 اینچ و به تازگی به 4/1 اینچ و 8/1 برای دوربین‌های کوچکتر و ارزانتر کاهش یافته است. همچنین لنزهای همراه این دوربین‌ها بسیار فشرده‌تر شده اند، اما نه لزوما ارزان تر، زیرا ساخت یک لنز کوچکتر به دقت بسیار بالاتری نیاز دارد.  برای تقویت سیگنال از سنسور الکترونیکیCCD ،که بتوان از آن در یک مانیتور استفاده کرد، نیاز به یک تقویت کننده خواهد بود. یک ژنراتور هماهنگ کننده نیز در دوربین CCD برای تولید سیگنال هایی که بار الکتریکی سطح نور را می خوانند مورد استفاده قرار می گیرد و از پالس های همزمان برای خلق دوباره تصویر در مانیتور تصویری استفاده می شود.

نور از طریق لنز و از طریق یک فیلتر تصحیح رنگ موجود در CCD، عبور می کند. CCD به نور مادون قرمز موجود در نور معمولی روز حساس است. این نور مادون قرمز باعث به وجود آمدن سیگنال های غلط در CCD می شوند که بر خلوص رنگ تکثیر شده توسط دوربین موثر هستند. فیلتر تصحیح رنگ نور مادون قرمز را قبل از آنکه به CCD برخورد کند، حذف می کند و خلوص رنگ دوربین را تضمین می کند. با این حال، این نیز بدان معنی است که روشن کننده نور مادون قرمز نمی تواند در دوربین های رنگی و معمولی مورد استفاده قرار بگیرد، زیرا فیلتر تصحیح کننده رنگ، تمام نورهای ایجاد شده را از بین می برد.
سنسور تصویری CCD مانند دوربین تک رنگ، شامل ردیف منظمی از پیکسل‌ها می باشد. با این حال، هر پیکسل به سه منطقه حساس نوری کوچکتر تقسیم شده است که به ترتیب به نورهای قرمز، سبز و آبی حساس هستند. در نتیجه این پیکسل‌ها از نظر اندازه بزرگتر از پیکسل‌های دوربین تک رنگ هستند و این تعداد از پیکسل‌ها می توانند دوربین CCD رنگی را که از نظر ابعاد، کوچکتر از دوربین های تک رنگ هستند، مجهز کنند. به همین دلیل است که به طور کلی دوربین های تک رنگ هنوز از وضوح بالایی نسبت به دوربین‌های رنگی برخوردار هستند. فیلتر اصلاح رنگ و حساسیت رنگ پیکسل‌ها همچنین باعث می شود که دوربین‌های رنگی نسبت به دوربین های تک رنگ، حساسیت کمتری به نور داشته باشند. به طور معمول، دوربین‌ها رنگی بین ۱ تا ۲٫۵ لوکس حساسیت دارند، در حالیکه دوربین‌های تک رنگ بین ۰٫۰۱ تا ۰٫۱ لوکس حساسیت دارند.
سیگنال‌های جداگانه روشنایی برای رنگ های قرمز، سبز و آبی به صورت جداگانه تقویت می شوند و توسط مدارهای پردازش سیگنال برای تولید سیگنال روشنایی (Y) و سیگنال رنگی (C) مورد استفاده قرار می گیرد. سیگنال‌های Y و C با پالس سنکرون مرکب برای تولید سیگنال ویدیویی رنگی و مرکب با آن ترکیب و اضافه می شود. همچنین بسیاری از دوربین‌های رنگی دارای یک اتصال جداگانه برای ارتقا وضوح هستند، در جایی که در آن سیگنال‌های Y و C خروجی جداگانه‌ایی برای اتصال به دستگاه‌های ضبط ویدئویی و مانیتورهای VHS سوپر مانیتور دارند.

CCD مخفف Charge Coupled Device است که به گروه مدارهای یکپارچه در

دو کابل کواکسیال باید بین دوربین و دستگاه ضبط ویدئو S-VHS نصب شود. خروجی YC از دستگاه ضبط باید به ورودی YC مانیتور متصل شود. به طور معمول اینکار با استفاده از کابل‌های پیش ساخته S-VHS با اتصالات مینی DIN در انتهای هر اتصال به دست می آید. با این حال، از نظر سرمایه گذاری به نفع است که این کابل کشی به همراه ضبط S-VHS با یک مانیتور رنگی با وضوح بالا (۴۰۰ TVL در مرکز) که به شکل قابل توجهی تصاویر زنده و پخش بهتری را از جهت وضوح دارد، انجام گیرد. هنگام دیدن تصاویر زنده، وضوح TVL 400 به طور معمول ممکن خواهد بود . (در مقایسه با TVL 350 و استفاده از خروجی ویدئو کامپوزیت دوربین).
به طور معمول وضوح ۴۰۰TVL در هنگام مشاهده تصاویر ضبط شده در ضبط ویدئو S-VHS امکان پذیر خواهد بود (در مقایسه با ۲۴۰ TVL در مقایسه با ضبط VHS استاندارد). این گونه سیستم S-VHS، احتمالا ممکن است دو برابر هزینه نسبت به سیستم VHS استاندارد با استفاده از ویدئو کامپوزیت داشته باشد.

مزایای استفاده از دوربین های CCD

بدون بهم ریختگی هندسی.
بدون سیم پیچ، آهن ربا و یا تیوب شیشه‌ای.
بدون تصویر سایه دار و یا سوخته.
فشرده و مقاوم در برابر ارتعاش .
بدون تاثیر گیری از تداخل الکترومغناطیس.
در ابتدا دوربین های CCD قادر نبودند طیفی مشابه از وضوح را در مقایسه با دوربین های tubed ایجاد کنند. محدوده دینامیکی آن کمتر بود و اندکی سایه‌های خاکستری تولید می کرد. با این حال، پیشرفت در طراحی حسگر CCD بدان معنی است که نسل فعلی دوربین های CCD تصاویر عالی با وضوح بالا و تکثیر رنگی دقیق دارند.
پردازش سیگنال دیجیتال (DSP) دوربین‌های CCD
در دوربین‌های CCD معمولی، عمل تقویت، پردازش و ترکیب سیگنال توسط مدار آنالوگ انجام می گیرد و ولتاژ سیگنال‌ها را تغییر می دهد. تنظیمات کیفیت تصویر با مقاومت الکتریکی قابل تنظیم و کوچکی تنظیم می گردد تا بهترین عملکرد کلی را در سراسر طیفی از شرایط کاری، ارائه دهد (سطح نور و غیره). این روش بسیار مقرون به صرفه است و تصاویری را با کیفیتی خوب در شرایط‌ مختلف نوری ارائه می دهد. با این حال، این تنظیمات، در بهترین حالت، یک حد وسط و تاثیر گیرنده از تولرانس ها در مقادیر اجزای الکترونیکی هستند و تغییراتی که در طول زمان و استفاده از دوربین‌ها پیش می آید، باعث می شود تا کیفیت تصاویر به دست آمده از دوربین‌ها تا حد زیادی متفاوت باشد.
در مدارهای دوربین دیجیتال DSPانجام پردازش و ترکیب نمودن سیگنال‌ها انجام می گیرد. سیگنال های دریافتی از CCD به یک تبدیل کننده آنالوگ به دیجیتال (ADC) متصل می شوند. این تبدیل سطح روشنایی دریافت شده را از هر نقطه به یک عدد تبدیل می کند. به این ترتیب، کل تصویر گرفته شده توسط CCD در هر لحظه توسط یک گروه از اعداد نمایش داده می شود. این اعداد با سرعت بالا توسط پردازنده‌های سیگنال دیجیتال پردازش می شوند که محاسبات را بر این اعداد جهت تولید سیگنال تصویری در خروجی دوربین، انجام می دهند. پردازنده سیگنال دیجیتال نام دیگری در دوربین های دیجیتال دارد که به آن DSP می گویند.
سیگنال های ویدئویی مرکب و یا سیگنال‌های ویدئویی Y-C توسط مبدل آنالوگ (DAC) اطلاعات تکمیل شده را از پردازش گر سیگنال دیجیتال دریافت و تصاویر مرکبی را تولید می کند. بیشتر دوربین‌های DSP هنوز این تصویر مرکب آنالوگ و سیگنال‌های Y-C را تولید می کنند که در حال حاضر رایج ترین فرمت می باشد که تجهیزات دیگر در سیستم ویدئو، مانیتور، سیستم های تلفن، multiplexers، VCR و غیره به آن نیاز دارند. دوربین‌های DSP واقعاً امکان تولید سیگنال‌های ویدئویی در یک فرم دیجیتال را دارند و این احتمال وجود دارد که این دوربین ها رواج بیشتری یابند وقتی یک استاندارد جهانی برای ارسال تصاویر ویدئویی دیجیتالی در سیستم های CCTV مورد قبول قرار بگیرد.

مجموعه‌ایی کنترل کننده از ریزپردازنده‌ها، تنظیمات این دوربین را بر عهده دارند که توسط مدار‌های DSP کنترل می شوند

مجموعه‌ایی کنترل کننده از ریزپردازنده‌ها، تنظیمات این دوربین را بر عهده دارند که توسط مدار‌های DSP کنترل می شوند. این یک کامپیوتر کوچک است که در این دوربین قرار داده شده است و محاسبات مورد استفاده توسط مدارهای DSP را برای ساخت سیگنال های تصویری انجام می دهد. کنترل‌‌ها معمولا گروهی از دکمه‌های فشاری بر روی این دوربین‌ها هستند که توسط کنترل کنندها اسکن می شوند. بدیهی است که مدارهای اضافی مورد نیاز در یک دوربین DSP باعث گران تر شدن آنها از یک دوربین آنالوگ معمولی می شود. با این حال، تعدادی از مزایای این هزینه اضافی برحسب ویژگی هایی که در دوربین‌های آنالوگ معمولی وجود ندارد عبارتند از:
ثبات – تنظیمات برای این دوربین با تغییر مقادیر عدد نمایش داده شده بر صفحه نمایش و نه توسط پیچ گوشتی کوچک تنظیمات انجام می گیرد. در نتیجه تنظیمات دوربین به راحتی قابل تکرار هستند و با گذشت زمان تغییر نمی کنند.
منوی برنامه نویسی: ارائه یک راه آسان و سریع برای تنظیم دوربین برای بهترین تصویر در هنگام نصب.
زوم دیجیتال: مداراهای DSPP یک مدل عددی کامل برای هر تصویر است و می تواند این اعداد را دستکاری کرد. با انجام محاسبات مشخص، مدارهای DSPP می توانند به شکل انتخابی بخشی از تصویر را بزرگ کنند و یک تصویر بزرگ‌‌ نمایی شده ایجاد نمایند. این یک ویژگی مفید است اما باید در نظر داشت که تعداد پیکسل در CCD ثابت است و بنابراین مقدار بیشتری از زوم دیجیتال مورد استفاده قرار می گیرد و وضوح ظاهری ضعیف تری از تصویر به وجود می آید.
جبران نور پس زمینه چند منطقه‌ایی: بر خلاف دوربین‌های آنالوگ، که نور درخشنده پشت یک شی را با نمونه برداری از ولتاژ ویدئویی در سراسر یک تصویر کامل جبران می کرد، دوربین های DSPP دارای تعدادی از مناطق جداگانه است که می توانند برای پوشش منابع نور ایجاد موقعیت کنند. در نتیجه، به طور کلی کیفیت تصویری بهتری را در این موقعیت ها فراهم می کنند.
تنظیم کیفیت اتوماتیک: دوربین‌های DSPP میتوانند الگویی از چگونگی سیگنال تصویری با کیفیت خوب را که باید ظاهر شود، در خود ذخیره کند و بعد، این مدارهای DSPP قادر خواهند بود تصاویر ایجاد شده را در هر لحظه با این الگو مورد مقایسه قرار دهند و سپس تنظیمات فعال دوربین، کیفیت تصویری مطلوبی را فراهم می نماید. این موضوع می تواند کیفیت تصویری بسیار خوبی را بر محدوده بسیار وسیعی از شرایط نوری ارائه دهد.
کنترل از راه دور و نصب: مانند هر کامپیوتری، کنترل کننده‌های ریز پردازنده می توانند با سایر کامپیوترها در یک لینک دیجیتالی ارتباط برقرار کنند. در نتیجه، دوربین های DSP را می توان در سیستم‌ها حتی در مسافت های زیاد مورد استفاده قرار داد و آنها را با سوئیچ ماتریس و یا یک PCC نصب و راه اندازی نمود. اینکار جایگزینی دوربین را نیز در این زمینه ساده می کند، مانند زمان از کار افتادن دوربین که دوربین جایگزین نصب شده بجای آن می تواند به سرعت تنظیمات یکسانی را دانلود کند و عملکردی یکسان با دوربین اولیه داشته باشد.

دوربین های دورنگ / مونوکروم

دوربین های دورنگ / مونوکروم برای برآورده کردن نیازی خاص در سیستم دوربین‌های مدار بسته، طراحی شده است. گاهی اوقات لازم است تا دوربینی را که در فضای باز برای تولید تصاویر رنگی نصب کرده ایم، تصاویری را با کیفیت خوب در سطوح کم نور و در هنگام شب فراهم کند و حتی از روشن کننده اشعه مادون قرمز نیز در این جهت استفاده بنماییم. در گذشته، تنها راه برآورده کردن این نیاز استفاده از دو دوربین مجزا، یک دوربین تک رنگ و یک دوربین رنگی بود که به صورت خودکار و یا توسط برخی از انواع سیستم های کنترل فتوسل روشن می شدند. این دوربین ها مانند دوربین های رنگی در طول روز بخوبی کار می کردند.
بهبود در فن آوری دوربین‌های CCD و معرفی DSP به بازار، دوربین‌های رنگی که تصاویر تک رنگی را در شب تولید می کنند و حساسیت خوبی نیز به نور مادون قرمز از خود نشان می دهند را به بازار عرضه کرد. این دوربین‌ها مانند دوربین‌های رنگی در طول روز بخوبی کار می کنند.
در حالت شب دوربین یا توسط خود دوربین کنترل می شوند (توسط نمونه برداری از ولتاژ AGC، AGCC را در قسمت زیر ببینید) و یا از راه دور توسط ورودی کنترل، اینکار انجام می دهد. در حالت شب، دوربین از وضعیت رنگی خارج می شود و فقط سیگنال های ویدئویی مرکب و تک رنگ را تولید می کند.
لازم است که دوربین‌ها با فرمت دوگانه، بر مشکل فیلتر قطع مادون قرمز غلبه کنند. دوربین‌های رنگی معمولا دارای فیلتر قطع نور مادون قرمز می باشند که این نور را حذف و تکثیر رنگی دقیق، توسط دوربین را تضمین می کنند. با این وجود، دوربین‌ با فرمت دوگانه نمی تواند از فیلتر تصحیح رنگ در شب استفاده کند چرا که فیلتر، نور تولید شده توسط روشنگر مادون قرمز را حذف می کند. کارخانجات تولید کننده دوربین، این مشکل را به دو روش حل کرده اند. یکی از روش ها داشتن موتور کوچکی است که یک فیلتر تصحیح رنگ را در مقابل CCD در حالت تصویر برداری رنگی حرکت می دهد، اما در حالت تک رنگ آنرا به عقب می کشد. تضمین بهترین کیفیت رنگ یکی از فواید این روش است. اما معایبی نیز به همراه دارد، که آن بخش الکترومکانیکی نصب شده در این دوربین است که میزان اعتماد به آن را در مقایسه با دوربین‌هایی که این بخش حرکتی را دارا نیستند، پایین تر می آورد. راه حل دیگر برداشتن کامل فیلتر تصحیح رنگ است که با اینکار تاثیر نور مادون قرمز با پردازش گر سیگنال های دیجیتال تنظیم می شود. این روش دوربین بسیار مطمئنی را ارائه می دهد، اما تکثیر رنگ های دوربین همیشه در حد بینابین قرار می گیرد و این در حالی است که مقدار نور مادون قرمز توسط دوربین مرتبا تغییر می کند و در پردازش سیگنال دیجیتال که ثابت است، خنثی می شود.

دوربین های دیجیتال

در حال حاضر دوربین ها فیلمبرداری ویدئویی مختلفی در بازار موجود است که سیگنال خروجی دیجیتالی را به جای سیگنال ویدیویی آنالوگ تولید می کنند. این دوربین‌ها یک DAT (digital Audio Tape) کوچک را به صورت دیجیتال و یا دانلود، مستقیما برای کد گذاری، ضبط می کنند. پخش تصاویر را می توان از طریق یک مبدل دیجیتال به آنالوگ به یک مانیتور معمولی، یا مستقیما توسط ورودی RGB مانیتور کامپیوتر انجام داد. ورودی مستقیم به یک مانیتور کامپیوتر بهبود قابل توجه‌ایی را در وضوح تصویر و آرایه گر رنگ خواهد داشت. قابلیت های ضبط در دوربین مدار بسته هنوز هم با مشکلات فشرده سازی و ظرفیت ذخیره سازی محدود، مواجه است. اما حل این موضوع به سرعت در حال پیشرفت است و به زودی حل خواهد شد و می توان انواع گرافیک کامپیوتری، وضوح تصویر و کیفیت در نصب دوربین های مدار بسته را در آینده ایی نزدیک تصور نمود.
اکثر پیشرفت‌ها در دوربین‌های مدار بسته به عنوان نتیجه تحولات در فن آوری دوربین و کوچک کردن سایز آنها در بازارهای وسیع داخلی است. هیچ دلیلی برای شک وجود ندارد که تکنولوژی دوربین های دیجیتال به زودی در دسترس صنایع خواهد بود و عاقلانه این است که به برخی از مزایای استفاده از این تکنولوژی، زمانی که به سهولت در دسترس قرار می گیرند، اشاره شود.
برای انتقال تصویر بوسیله خطوط تلفن یا کابل فیبر نوری به یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) برای زمان انتقال تصویر و یک مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC)برای زمان پایان دریافت تصویر نیاز است. با استفاده از یک خروجی دیجیتال و مستقیم از دوربین، ADC غیر ضروری بازگردانده می شود و نتیجه آن صرفه جویی در هزینه است. هنگامی که تجهیزات موجود بتواند سیگنال دیجیتال را بپذیرد، دیگر به DAC برای ذخیره تصاویر نیازی نخواهد بود. استفاده از کابل‌های کواکسیال با تمام مشکلات اتصالات و محدودیت طیفی که در آن وجود دارد بزودی آغاز خواهد شد. این کابل بجای کابل‌های جفتی پیچ خورده مورد استفاده قرار خواهد گرفت و تا حد زیادی باعث بهبود در کیفیت و فاصله خواهد شد. دیگر نیازی به Multiplexerها برای تبدیل دوباره سیگنال آنالوگ به سیگنال دیجیتال و حفظ و ذخیره فرم(frame) نخواهد بود. دیگر نیازی به تبدیل سیگنالی به سیگنال دیگر و دوباره تبدیل کردن آن به شکلی مداوم نخواهد بود و کیفیت و وضوح تصاویر بهبود خواهند یافت.
این مقاله از فصل سوم “اصول و عملکرد دوربین‌های مداربسته” استخراج گردیده که به طور کلی به عنوان معیار برای نصب و راه اندازی دوربین‌های مدار بسته در انگلستان پذیرفته شده است.

قبلی «
بعدی »

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *