دوربین

تاریخچه دوربین:

اولین دوربین مدار بسته در سال ۱۹۴۲ توسط ارتش آلمان برای نظارت بر چگونگی شلیک موشک V2 در ایستگاه پرتاب این موشک نصب شد. حدود ۷ سال بعد در آمریکا سیستم‌های مدار بسته تجاری به بازار آمد با نام Vericon و جالب توجه است که استفاده از این دوربین‌ها نیازی به مجوز دولتی نداشته‌است.

نخستین سیستم امنیتی منزل که شامل دوربین مدار بسته بود توسط ماری وان بریتن براون (Marie Van Britten Brown) در سال ۱۹۶۹ اختراع شد. نسخه اولیه شامل چهار حفره در درب جلویی و یک دوربین بود. فیلم این دوربین امکان اتصال به تلوزیون را داشت و می شد آن را نگاه کرد، هم چنین یک میکروفون دو طرفه برای گفت و گو نیز تعبیه شده بود. در این سیستم در صورتی که شخص آشنا بود با استفاده از کنترل از راه دور درب باز می شد و در غیر این صورت زنگ هشدار به صدا در می آمد.

اولین دوربین‌های تحت شبکه (IP CAMERA)در سال ۱۹۹۶ توسط شرکت “Axis” با استفاده از پایه نرم‌افزاری لینوکس (Linux) تولید شد، این دوربین‌ها براساس استانداردهای HTTP و RTSP طراحی گردیده بود و از استانداردهای IP برای ارسال تصاویر در قالب اطلاعات (Data) استفاده می‌کرد.

از دوربین های مداربسته امروزه برای کنترل و نظارت بر محیط زندگی و کار و همچنین ایجاد امنیت و آسایش بیشتر استفاده می گردد. از این سیستم ها به عنوان سیستم های کنترل تصویری یا دوربین های نظارتی نیز یاد می شود. با توجه به امکاناتی که روی دوربین ها و سایر تجهیزات وجود دارد می توان از آنها در هر شرایط آب و هوایی، روز و شب و محیط های مختلف استفاده نمود.

از دوربین های مداربسته می توان در مکان هایی مانند: بانکها، کارخانجات، فروشگاه ها، ادارات، پارکینگ ها، اماکن عمومی، جاده ها و خیابانها، فرودگاه ها، ایستگاه های راه آهن، قطار شهری و….. برای کنترل عبور و مرور استفاده کرد. لذا استفاده از سیستم های دوربین مدار بسته در حال گسترش است و با توجه به فناوری ساخت تجهیزات آن که مبتنی بر صنعت الکترونیکی و کامپیوتر است ساخت و تولید تجهیزات این سیستم ها دائماً در حال توسعه و پیشرفت است.

دوربین های مدار بسته و تفاوت هایشان:

در ابتدا باید نوع دوربین مداربسته مشخص شود. این دوربین ها به دو دسته آنالوگ و IP تقسیم می شوند. دوربین های مداربسته آنالوگ نسبت به دوربین های IP ارزان قیمت، ساده و پرکاربردتر هستند. تقریبا اکثر دوربین های نصب شده در مکان های کوچک، واحدهای تجاری و اداری عادی دوربین آنالوگ هستند.
دوربین های تحت شبکه، عموما دوربین هایی پرهزینه و تخصصی تر هستند. این دوربین ها تکنولوژی های به روزتر، کیفیت تصویر بسیار بالا، نگهداری و پشتیبانی آسان، کابل کشی راحت تر نسبت به دوربین های آنالوگ دارند.

انواع دوربین مداربسته از نظر بدنه و کاربرد:

  • دوربین های دام(Dome Camera)
  • دوربین های بولت(Bullet Camera)
  • دوربین های باکس (Box Camera)
  • دوربین های مینیاتوری (Miniature Camera)
  • دوربین های PTZ یا speed dome

دوربین های دام (Dome Camera):

این دوربین ها معمولا در اماکن اداری و مسکونی مسقف مورد استفاده قرار می گیرند. کیفیت تصویر این دوربین ها معمولا متوسط است و قیمت مناسب آنها کاربردشان را به شدت گسترده کرده است. لنز این دوربین ها معمولا به صورت ثابت و در برخی موارد به صورت متغییر می باشد. جنس این دوربین ها به صورت پلاستیکی و فلزی می باشد.

در برخی از مدل های دوربین دام، میکروفن و اسپیکر داخلی روی دوربین وجود دارد که جهت ضبط صدا و یا عمل پیجینگ می باشند. برای مثال در این مورد می توان به شرکت Grandstream اشاره نمود.

دوربین های بولت (Bullet Camera):

از این دوربین ها معمولا در فضاهای خارجی استفاده می شود و دارای لنز ثابت و در برخی مدل ها لنز متغییر یا وریفوکال می باشند. از دوربین های بولت به دلیل محفظه فلزی که دارند می توان در هر شرایط محیطی و آب و هوایی استفاده نمود.

با توجه به محیط هنگام خرید این دوربین ها باید به اندازه فاصله کانونی لنز توجه نمود که هر چه فاصله کانونی لنز بیشتر باشد زاویه دید کمتر و فاصله بیشتر و یا هر چقدر فاصله کانونی کمتر زاویه بیشتر و فاصله کمتری می توانیم داشته باشیم.

دوربین های باکس (Box Camera):

دوربین های box دارای کیفیت تصویر متوسط به بالا می باشند. این نمونه دوربین ها عموما بدون لنز هستند و با توجه به محیط و کاربرد این دوربین لنز متناسب برای آن باید انتخاب شود. از این دوربین ها معمولا در مکان های داخلی استفاده می شود و در صورت نیاز به نصب خارجی، با قرار دادن آن در یک کاور فلزی می توان از آن در مکانهای خارجی استفاده نمود.

لازم به ذکر است این دوربین ها فاقد مکانیزم دید در شب می باشند که در صورت نیاز می توان از LED های مادون قرمز جداگانه برای روشنایی دید در شب استفاده نماییم.

دوربین های مینیاتوری (Miniature Camera):

دوربین های مینیاتوری یا پین هول برای نظارت یا به زبان ساده تر دوربین مخفی استفاده می شوند و معمولا در مکان هایی که امکان دیده شدن آنها وجود نداشته باشد نصب می شوند. این دوربین ها دارای کیفیت پایین و از لحاظ قیمت ارزان می باشند و فقط برای نظارت نا محسوس استفاده می گردند. این دوربین ها عموما دارای یک لنز ثابت هستند و به گونه ای طراحی شده اند که بتوان آنها را به راحتی در یک محیط کوچک جای داد.

دوربین های PTZ:

دوربین های PTZ یا اسپید دام دوربین هایی هستند که امکان کنترل از راه دور را دارند و با توجه به موتوری که در محفظه این دوربین ها قرار دارد قابلیت چرخش از راه دور و زوم در آنها وجود دارد و فوکوس این دوربین ها به صورت اتوماتیک پس از حرکت و زوم تنظیم می گردد. میزان زوم و زاویه حرکت این دوربین ها برای مدل های مختلف و با توجه به کاربردهای مختلف متفاوت است.

قابل ذکر است که دوربین های PTZ با قابلیت زوم زیاد (بالای ۲۰X) معمولا برای استفاده در مکان های مثل چهار راه ها برای کنترل ترافیک، سوله ها بزرگ ساخته شده اند. معمولا قیمت این دوربین ها نسبت به دوربین های دیگر بالاتر می باشد و تا حدی استفاده از آنها را محدود کرده است.


مشخصات فنی دوربین ها ی مدار بسته

لنز دوربین مدار بسته تحت شبکه (IP Camera):

یکی از مهمترین معیارهای انتخاب دوربین مدار بسته تعیین لنز دوربین است. لنز در واقع زاویه دید دوربین را بر اساس فاصله کانونی مشخص می کند. لنزها به دو دسته ثابت و متغییر تقسیم می شوند:

لنزثابت (بدون تغییر): لنزهای ثابت لنزهایی هستند که به طور مشخص با فاصله کانونی ثابت ساخته می‌شوند. که عموماً فاصله کانونی لنزهای ثابت ۳٫۶ میلیمتر است که زاویه دید تقریباً ۷۰ درجه دارند. به طور کلی هر چقدر فاصله کانونی لنز کمتر باشد زاویه دید آن بیشتر خواهد بود.

لنز متغییر (وریفوکال): لنزهای متغییر لنزهایی هستند که فاصله کانونی آنها قابل تغییر است. که بر اساس شرایط محیط بعد از نصب می توان زاویه ی دلخواه را با تغییر فاصله کانونی تنظیم نمود.

 سنسورهای CMOS و CCD:

سنسورهای CCD که مخفف Charge Coupled Device و سنسورهای CMOS که مخفف Complementary Metal Oxide Semiconductor می باشند. در مورد تفاوت های الکترونیکی این دو سنسور، می توان گفت سنسورهای CCD از فتودیودها تشکیل شده اند، در حالی که سنسورهای CMOS از نوعی از ترانزیستور به نام CMOS تشکیل شده اند. سنسورهای CMOS بسیار کم مصرف تر از سنسورهای CCD هستند سنسورهای CMOS نسبت به نویز حساسیت بیشتری دارند، ولی سنسورهای CCD کیفیت بالاتری در انتقال اطلاعات دارند.

CCD از لحاظ عملکرد همانند چشم انسان می باشد. نور از طریق یک عدسی وارد دوربین مدار بسته و بر روی یک پرده مخصوص تصویر می‌شود. تراشه CCD که مخفف (Charge Coupled Device) می باشد و تصاویر با استفاده از آن گرفته می‌شوند از تعداد زیادی سلول تشکیل شده که همگی با الگوی خاصی در یک تراشه مرتب شده‌اند و به عنوان پیکسل شناخته می شوند. زمانی که CCD این اطلاعات را دریافت میکند، آن‌ها را به شکل سیگنال های دیجیتالی از طریق کابل هایی به سیستم دریافت کننده می‌فرستد.

کیفیت (رزولوشن) در دوربین های مدار بسته:

در دوربین های مدار بسته آنالوگ رزولوشن بر اساس تیوی لاین (TVL) مشخص می گردد که تعداد خطوط عمودی در تصویر که قابل تفکیک می باشند نشانگر تعداد تی وی لاین می باشد.

هر چقدر تعداد این خطوط بیشتر باشد کیفیت آن تصویر بیشتر و جزئیات بیشتری از تصویر قابل مشاهده خواهد. در دوربین های مداربسته ی آنالوگ جدید، TVL بین ۴۲۰ تا ۱۰۰۰ می باشد

در دوربین های IP یا تحت شبکه رزولوشن بر اساس مگاپیکسل (MP) مشخص میگردد.کوچکترین واحد گرافیکی برروی صفحه نمایش به اندازه یک نقطه کوچک که با قرار گرفتن تعداد زیادی از آنها در کنار هم تشکیل یک تصویر را می دهد که به آنها پیکسل می گویند. و هر مگاپیکسل برابر است با یک میلیون پیکسل یا نقطه که در کنار هم قرار می گیرند. دوربین های (IP) قابلیت این را دارند که تصاویر با رزولوشن خیلی خیلی بالاتر داشته باشند. دوربین های ۱ مگاپیکسل معمولا کمترین رزولوشن دوربین های IP هستند،که کمترین کیفیت دوربین های IP به مراتب از بیشترین کیفیت آنالوگ بهتر می باشد.

دوربین مداربسته مادون قرمز

هر نوع دوربین مداربسته ای که در سیستم امنیتی استفاده کنیم می تواند تصاویر واضح و مناسبی در نور کافی فراهم کند اما نکته کلیدی این است که سیستم دوربین مداربسته امنیتی شما در شب چگونه تصویر برداری می کند، زیرا بسیاری از جرم ها در شب اتفاق می افتد. در واقع اهمیت دوربین مداربسته مادون قرمز در این است که می تواند شرایط نوری را تغییر دهد و دید بهینه ای برای سیستم دوربین مداربسته امنیتی شما فراهم کند. اغلب دوربین های مداربسته جدید دارای نرخ لوکس پایین هستند و می توانند به خوبی در شرایط نور ناکافی کار کنند. در واقع بدون روشنایی ویژه دوربین مداربسته، نمی توان در شب تصاویر با کیفیت برداشت کرد.

سطح نوری روشن و یا سطح نوری ضعیف:

سطح نور کلی محیطی که شما تصمیم دارید در آنجا فیلم بگیرید پکیج محدودی در انتخاب دوربین مدار بسته شما دارد. اگر سیستم نظارت تصویری شما در مناطق روشن و با نور خوب باشد، انتخاب دوربین شما بسیار محدود می شود زیرا نور فراوان کار را برای هر دوربین امنیتی که بخواهد فیلمی واضح داشته باشد آسان می کند. به عبارت دیگر، شرایط با نور خیلی کم نیاز به دقت و بررسی دارد، زیرا همه دوربین های مدار بسته چنین کارایی ندارند. باید در جستجوی دوربین هایی با میزان حساسیت نور Lux 1 و یا پایین تر باشید که چنین دوربین هایی معمولا با برچسب دوربین های روز و شب شناخته می شوند و یا در بین مشخصه های دوربین با ویژگی قابلیت در نور پایین لیست می شوند. دوربین های دید در شب بیشترین حالت انعطاف پذیری را به شما می دهند، چرا که به شما این اجازه را می دهند تا به طور مداوم فضا را ببینید و نظارت کنید حتی اگر سطوح نور به صورت مستمر تغییر کند و در نوسان باشد.

WDR:

هنگام استفاده از دوربین ها در محل های سرپوشیده مشکلی که پیش می آید، ضد نور شدن تصاویر است. در این حالت هنگامی که زاویه دید دوربین رو به پنجره یا در ورودی باشد، تصویر سوژه تاریک و تصویر فضای بیرون بسیار روشن و نامشخص دیده می شود. این مشکل در تصاویر رستوران ها و فروشگاه ها که دارای پنجره های بزرگ هستند مشهودتر است.

در دنیای واقعی بازه نور طبیعی بین ۰.۰۰۱ لوکس نوری (تاریکی محض) تا ۱۰۰.۰۰۰ لوکس (هوای آفتابی) می باشد، در مقابل بازه نور محیط داخل بین ۱۰ تا چند صد Lux بیشتر نیست.

بعلت عدم تطابق در سرعت دریافت تصاویر نقاط پر نور و کم نور و اختلاف بین نور داخل و خارج در شاتر دوربین این مشکل بوجود می آید. برای رفع این مشکل تکنیک Wide Dynamic Range معرفی و ارائه گردید و به اختصار WDR نامیده شد.

در این تکنیک دوربین به دو سنسور CCD، یکی با سرعت بالا و دیگری با سرعت پایین مجهز شده است. بدین ترتیب دوربین با هر CCD یکبار تصویر را اسکن می کند.

بار اول با سرعت عادی و بار دوم با سرعت بالا. بار اول با CCD معمولی فضای داخل را اسکن می کند و بار دوم با CCD سرعت بالا فضای پر نور بیرون را و در نهایت پردازشگر تصویر نصب شده در دوربین دو تصویر را با هم ترکیب (Superimposes) می کند تا به یک تصویر مناسب که هم فضای داخل و هم فضای خارج را بطور واضح نمایش می دهد، دست یابد.

DWDR:

همانطور که در تعریف WDR یا Wide Dynamic Range گفتیم، برای دستیابی به تصویر واضح در نقاط با تضاد کنتراست بالا، از ۲ پردازنده در دوربین ها استفاده می شود. یک پردازنده تصویر روشن و پردازنده دوم تصویر قسمت های تیره را برداشت کرده و با تلفیق این دو، تصویر باکیفیت و واضح بدست می آید. اما در DWDR، این امکان بصورت نرم افزاری ایجاد شده و خبری از سخت افزار متفاوت نیست.