وضوح بیشتر با تصاویر با کیفیت 4k

فناوری کیفیت 4K جای خود را در بازار فروش پیدا کرده است و تلویزیون های با کیفیت 4K بسیار مورد استقبال قرار گرفته اند. امروزه 4K دارد به طور آهسته راه خود را به صنایع امنیتی نیز باز می کند. کن هوانگ متخصص بازاریابی در Dyna color می گوید: سیستم های با کیفیت 4K نه تنها در آینده بازار را فرا خواهند گرفت بلکه همین الان نیز تاثیر گذاری خود را برروی بازار آغاز کرده است.. این سیستم با توانایی پوشش مناطق وسیعتر در هزینه های نصب تجهیزات و واحد ها صرفه جویی خواهد کرد. با معرفی 4K می توان به طرق مختلف از کیفیت UHD استفاده کرد.

تعاریف و زیر مجموعه ها

با داشتن 4096 x 2160 پیکسل (8.3 مگاپیکسل، تقریبا 4 برابر رزولوشن فول HD) تکنولوژی 4K قابلیت نمایش تصاویر ویدئویی با کیفیت UHD را دارد. به همان شکلی که کیفیت 1080 پیکسل معرفی شد، کاربردهای اولیه 4K هم برای سیستم های نظارتی بیرونی با گستره پوشش وسیع و با توانایی نمایش جزئیات می باشد (مانند استادیوم ورزشی). طبق گفته های آندرس ویگرن، مدیر تولید شرکت Axis Communication دوربین های شبکه HDTV همین الان در مناطقی که به توانایی زوم و دیدن جزئیات نیاز است مورد استفاده قرار می گیرد. با تکنولوژی 4K UHD می توان مناطق وسیع تری را با تنها یک دوربین و با داشتن تمامی جزئیات تحت پوشش قرار داد. توانایی تصویر برداری از منطقه وسیع و زوم کردن روی تصویر بدون از دست دادن پیکسل، 4K را گزینه ایده آلی برای مانیتور کردن مناطق وسیع می سازد که برای مصارف نظارتی حمل و نقل و شهری مناسب است. علاوه بر آن از آنجا که یک دوربین 4K می تواند جای چند دوربین HD را بگیرد، استفاده از 4K می تواند در هزینه ها نیز صرفه جویی کند و نقاط کور را نیز از بین ببرد.
با کیفیت 4K تصاویر ضبط شده امکان تحقیق و بررسی دقیق را به کاربر می دهد. برای مثال می توان مسیر پرسنل و مشتریان را با دقت بیشتری تحت نظر داشت تا بتوان تحلیل های چندگانه روی آن انجام داد مانند شمارش اشخاص و LPR که کار شناسایی را دقیق تر انجام می دهد و از اخطار های نادرست جلوگیری می کند. این تکنولوژی همچنین به مدیریت بهتر و دقیق تر مراکز شلوغ و نظارت محیطی بهتر کمک می کند. کیفیت 4K همچنین می تواند برای شهر های امن، مانیتور کردن خطوط ترافیکی، پخش نیروهای پلیس با استفاده از سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS) و بسیاری موارد دیگر به کار گرفته شود. جرارد فیگلز رئیس بخش بازاریابی شرکت Panasonic System می گوید: زوم اپتیکی با کمک دوربین های 4K در حال تبدیل شدن به قابلیتی موثر می باشد. کیفیت دوربین به معنی این است که می تواند اطلاعات ویدئویی مانند فرا داده از بازاریابی، عملیات و مصارف فرآیندی را در اختیار قرار دهد.

دغدغه های مشتری

آدلر وو مدیر بازاریابی شرکت HikVision digital Technology می گوید: “سیستم های 4K با آنکه پتانسیل فوق العاده ای دارد اما هنوز به بلوغ نرسیده است. چیزهای کوچکی وجود دارد که مشتری هنگام خرید سیستم های 4K به خاطر داشته باشد: این تکنولوژی برای مصارفی موثر و کاربردی است که سیستم تطبیق پذیر با 4K وجود داشته باشد. فاکتور اصلی برای اینکه سیستم های ویدئویی 4K آماده باشد این است که دوربین و تجهیزات کمکی آن قابلیت codec و قابلیت ذخیره سازی و نمایش مناسب را داشته باشد مانند دیوار های تلویزیونی و مانیتور. Theia و Fujinon تنها تامین کنندگان لنز های 4K هستند و از این جهت بازار کماکان در مورد انتخاب لنز های 4K در محدودیت به سر می برد. علاوه بر آن، این محصولات در ابتدای راه پیشرفت قرار دارند بنابراین، احتمالا بیشتر سیستم های نظارت ویدئویی از مونیتور های استاندارد HDTV استفاده می کنند. و البته برای تصویر برداری در محیط های کم نور و فیلم برداری صحنه های سریع، تکنولوژی 4K راه زیادی برای پیشرفت دارد.
علاوه بر همه اینها تصور می شود که 4K جای دوربین های پانورامیک را می گیرد در حالیکه الان چنین چیزی امکان ندارد. این به خاطر این است که چون قرار است منطقه وسیعی مورد نظارت قرار گیرد، دوربین 4K معمولی کماکان همان محدودیت های معمول در مورد نقطه کور را خواهد داشت. در حال حاضر لنز های fisheye‌این فناوری کماکان باید پیشرفت کنند چون در گوشه های لنز تصویر تغییر شکل می دهد. براد دونالدسون مدیر بخش فروش شرکت Arecont Vision اعتقاد دارد: “4K برای مصارفی که نیاز به پوشش پانورامیک دارد انتخاب مناسبی نیست. اسکله های بارگیری کشتی ها، لابی هتل ها و پارکینگ ها بهتر است توسط دوربین های پانورامیک چند سنسوری مورد نظارت قرار گیرند”.
اد تامپسون از شرکت DVTel هشدار می دهد: “شرکت های مختلف در حال تلاش هستند تا به اولین شرکتی تبدیل شوند که موفق می شود دوربین های 4K را تولید کنند اما کمتر شرکتی وجود دارد که بتواند تمام سیستم 4K را خودش تولید کند که این امر مشتریان را مجبور می کند NVR های 4K و مانیتور ها را جداگانه از شرکت های مختلف بخرند. این مساله وقتی مشتری سیستمش را به چیپست های H.265 ارتقا می دهند ممکن است مشکلاتی را در تطبیق پذیری وسایل به وجود بیاورد. شرکت ها در عجله برای اینکه دوربین های 4K خودشان را تولید کنند ممکن است گوشه ها را به شکل نامناسب و غیر بهینه ببرند.

توصیه ها

کسی که می خواهد از 4K استفاده کند باید در مورد پهنای باند و فضای ذخیره سازی هم فکر کند مخصوصا وقتی از تکنولوژی فشرده سازی ویدئوی H.264 و هارد دیسک های قدیم استفاده می کند. خوشبختانه، پیشرفت در حوزه معماری شبکه و تکنولوژی باعث ایجاد تکنولوژی اترنت 40 گیگابیتی شده است که کار انتقال فریم با سرعت 40 گیگابیت بر ثانیه را که برای کار های مرتبط با کیفیت 4K مناسب است ممکن می سازد. ریکی نیشیمورا مدیر عمومی محصولات امنیتی تصویری در کمپانی APAC وابسته به شرکت Sony electronics می گوید: “توانایی فشرده سازی فایل های 4K برای انتقال تصویر با حفظ عملکرد و تجمیع کماکان و حتی در اترنت 40 گیگابیتی اهمیت دارد. ارتقا دادن و تجهیزات اضافی مورد نیاز برای به کار گیر ی کامل سیستم 4K در این روزها گران در می آید، با آنکه قیمت لنز های 4K به شدت در حال کاهش است. سال گذشته قیمت لنز های 4K چند صد دلار بود اما امروز به زیر 20 دلار برای هر لنز رسیده است. گسترش سیستم های 4K هنگامی صورت می گیرد که قیمت سایر تجهیزات 4K نیز کاهش بیابد”.
علاوه بر آن، پیتر پم مدیر تولید شرکت dahua Technology معتقد است: “موقعی که بحث مانیتور کردن پیش می آید لزوما نیازی به استفاده از تصویر برداری با کیفیت 4K نیست. این به طور عمده بستگی به بودجه کاربر، نیاز پروژه و مخارج پهنای باند دارد.

پیشرفت های آتی

بدون شک کیفیت 4K به استاندارد سیستم های نظارت امنیتی تبدیل خواهد شد اما چالش های فراوانی وجود دارد که تولید کنندگان باید با آن روبرو شوند- مدیریت میزان زیاد داده های تصویری (بیت ریت های افزایش یافته)، تصویر برداری از حرکات سریع و چالش های پیرامون نورپردازی.
مشکلات 4K در محیط های با نور کم به خاطر سنسور کوچک و پیسکل های زیاد جمع شده در تصویر است که منجر به میزان نور جذب شده کمتر می شود. بیشتر مدل ها از سنسور با کیفیت پایینتر استفاده می کنند که از اشعه فروسرخ پشتیبانی نمی کند، این لنز ها انتخاب مناسبی برای بسیاری از کاربرد ها که میزان نور در آنجا زیاد نیست نمی باشد. بیشتر مصرف کنندگان از رزولوشن بالا و فریم ریت بالا استقبال می کنند اما محیط با نور کم می تواند به خاطر سایز پیسکل سنسور چالش بر انگیز باشد. کمپانی های مختلف برای غلبه بر این چالش ویژگی ها و دستگاه های مختلفی را روی دوربین 4K کارگذاری کردند تا در نور کم عملکرد بهتری داشته باشند مانند دوربین Arecont Vision با سنسور 1 اینچی که پیکسلی با اندازه بزرگتر ایجاد می کند و شرکت DVTel که با F1.4 می تواند از فروسرخ نیز پشتیبانی کند. این پیشرفت کار نظارت را برای محیط هایی مانند کازینو که معمولا نور پردازی کم و فلاش های ماشین های بازی دارد مناسب است.

برای پوشش دادن کاربردهای دیگری همچون مانیتور کردن محیط بیرون نیاز است که 4K امکاناتی مانند گستره دینامیکی بالا (HDR) داشته باشند. به خاطر رزولوشن بالای تصویر 4K برای مصارف کاربردی بیرونی HDR می تواند امکان ارزشمندی باشد. سنسور سازهای قدیمی تمرکز خود را روی ساخت سنسور های 4K قرار داده اند تا با تلفیق تکنولوژی ها افزایش حساسیت و کاهش نویز بتوانند لنز هایی بسازند که برای مصارف نور کم مناسب باشد.

4K: از ایده تا واقعیت

4K از سال 2013 که اتحادیه بین المللی ارتباطات استانداردهای مشخصی برای تلویزیون های UHD تنظیم کرد راه زیادی را تا امروز طی کرده است. با پیشرفت تولید کنندگان در تولید و ارتقای سیستم ها برای کاربران با رزولوشن دقیق تر و تصویر برداری هموار تر، واضح است که نه تنها در آینده این تکنولوژی به صورت جدی وارد صنعت نظارت می شود بلکه می تواند در جدیدی برای استفاده از داده های ذخیره شده باشد.

چالش های کاربردی 4K

با آنکه 4K می تواند تصویر واضح تر و بهتری را به دست بدهد، در مقایسه با HD 1080 پیکسل جمع آوری داده ها، کدگذاری، انتقال، نمایش ، ذخیره سازی و پردازش برای 4K تماما نیاز به استانداردهای بالاتری دارد:
– لنز های با رزولوشن بالاتر: لنز ها برای نمایش تمام قد اثر 4K نیاز به حد اقل 8 مگاپیکسل دارند، اما، هزینه این لنز های با رزولوشن بالاتر زیاد و محدود است، مخصوصا آنهایی که برای نظارت مناسب هستند و قابلیت زوم و حرکت لنز را دارند.
– انتقال شبکه، پهنای باند بیشتر و قابلیت ذخیره سازی بیشتر: در مصارف امنیتی، انتقال ویدئو های 1080p HD نیاز به پهنای باند حدود 4Mbps تحت کدگذاری H.264 دارد، در حالی که کیفیت 4K نیاز به حداقل دو برابر فضای ذخیره سازی دارد.
– عملکرد کدگذاری chip: برای کاهش فشار وارد آمده به رزولوشن 4K به سبب پهنای باند زیاد و ظرفیت ذخیره سازی زیاد، بهینه سازی عملکرد H.264 یا به کارگیری استاندارد HEVC جدید H.265 اهمیت دارد. درحال حاضر تولید کننده های زیادی شروع به بهینه سازی چیپ ست H.264 کرده اند تا بیت ریت را با حفظ کیفیت 4K کاهش دهند.
– قابلیت کد خوانی و نمایش قوی تر: واحد های پردازش گرافیکی قوی برای پردازش و نمایش ویدئو های 4K مورد نیاز است.
– تجهیزات نمایش با رزولوشن بالاتر: مونیتور های تطبیق پذیر 4K برای نمایش تمام نمای اثرات رزولوشن 4K مورد نیاز است. چون هنوز امکان نمایش قابل تطبیق، قابل اطمینان و اقتصادی برای ویدئو های 4K وجود ندارد، 4K هنوز برای صنایع امنیتی مناسب نیست.
– قابلیت پردازش تصویر: برای تصاویر نظارتی با رزولوشن 4K، اجزای نشان داده شده جزئیات بیشتری دارند، اما در عین حال توان محاسباتی مورد نیاز برای مدیریت جزئیات بیشتر مخصوصا برای قابلیت هایی مانند افزایش کیفیت تصویر، از بین بردن مه یا تحلیل های ویدئویی نیز بیشتر است.
– قیمت: در حال حاضر، رزولوشن های 1080p و 720p HD قادرند نیاز های مانیتورینگ روزانه را بطرف نمایند، اما، با کاهش قیمت سیستم های 4K، محبوبیت این سیستم ها نیز افزایش خواهد یافت