فناوری WDR در دوربین مداربسته چیست و چه کاربردی دارد؟

یکی از نکات مهم هنگام خرید انواع دوربین مداربسته ، اطمینان از کیفیت تصویر آن است. اگر دوربین مدار بسته کیفیت تصویر قابل قبولی نداشته باشد، عملا بلااستفاده خواهد بود. زیرا نمی‌توان در مواقع ضروری جزئیات تصویر را به خوبی تشخیص داد. مثل زمانی که بخشی از تصویر ضبط شده بسیار تاریک یا بسیار روشن باشد. برای رفع این مشکل، تکنولوژی‌هایی در دوربین‌های مدار بسته IP (دوربین تحت شبکه) تعبیه شده است. از جمله این تکنولوژی‌ها می‌توان به فناوری‌های WDR ، BLC و HLC در دوربین مداربسته، اشاره کرد. در این مقاله، به طور گسترده به معرفی فناوری WDR و عنوان آن مپردازیم ،همچنین، تفاوت WDR ، BLC و HLC در دوربین مداربسته را نیز توضیح خواهیم داد.

فناوری WDR در دوربین مداربسته چیست و چه کاربردی دارد؟

WDR در دوربین مداربسته چیست؟

تما در کاتالوگ دوربین های مداربسته به واژه WDR برخورد کرده اید و براتون سوال شده WDR چیست؟ WDR در دوربین مداربسته مخفف عبارت Wide Dynamic Range، به معنی بازه ی دینامیکی بالا است. استفاده از تکنولوژی WDR، زمانی اهمیت پیدا می کند که سوژه در محیطی کم نور، در کنار فضایی بسیار روشن قرار می گیرد. هنگامی که بخشی از عکس بسیار روشن و بخش دیگر آن فوق العاده تاریک باشد، جزئیات در آن به خوبی دیده نمی شود و ممکن است سوژه کاملا تاریک شود. از این رو تکنولوژی WDR به ما در تشخیص بهتر جزئیات تصویر کمک می کند و سبب ایجاد تعادل نور در محیط های روشن و تیره می شود.

دوربینی با تکنولوژی WDR از دو چیپِ پردازشِ تصویر تشکیل شده است. چیپ اول با سرعت شاتر بالا، وظیفه ثبت جزئیات فضای پر نور تصاویر را به عهده دارد. چیپ دوم، با سرعت شاتر پایین تر، جزئیات تصویر محیط های کم نور را پردازش می کند.

به این ترتیب به طور همزمان، از یک منطقه می توان دو فریم دریافت کرد. از ترکیب این دو فریم توسط پردازشگر، تصویری با نور یکنواخت ثبت می شود و جزئیات در تصویر به دست آمده در هر دو زمینه ی تاریک و روشن نمایش داده می شود.

واحد اندازه گیری WDR دسی بل (db) هست. هر چه این عدد بزرگتر باشد کیفیت تصویر آن دوربین بهتر خواهد بود. به عنوان مثال 113db از 56db بهتر است.

قابلیت WDR (Wide Dynamic Range) در دوربین‌های مداربسته IP، باعث متعادل‌سازی تصاویر ضبط شده می‌شود. فناوری WDR شبیه به فناوری BLC است. اما بسیار پیشرفته‌تر از BLC عمل می‌کند. دوربین‌های مداربسته دارای این قابلیت، در محیط‌های دارای نور طبیعی گسترده و زیاد مانند فروشگاه‌ها، بسیار کاربرد دارند. درباره معنی تحت‌الفظی WDR و اینکهWide dynamic range چیست؟

باید بگوییم که WDR به معنی محدوده دینامیکی گسترده است. محدوده دینامیکی گسترده، خود به معنای تفاوت در نسبت مقادیر قابل اندازه‌گیری است. در دوربین مداربسته، فناوری WDR به معنای تفاوت در نسبت بین تاریک‌ترین و روشن‌ترین نقاط تصویر است.

فناوری WDR اندازه‌های مختلفی دارد. برای اندازه‌گیری WDR از واحد DB استفاده می‌شود. هر چه مقدار DB بیشتر باشد، یعنی برد WDR بالاتر بوده و دوربین مداربسته تصاویر بهبود یافته‌تر و متعادل‌تری خواهد داشت. WDRهای بالایی مثل DB120، طیف گسترده‌تر نور را تولید کرده و باعث متعادل‌سازی بیشتر نور در نقاط تاریک یا پرنور می‌شوند؛ حتی در شب.

دوربین‌های دارای WDR دارای دو سنسور از نوع CCD هستند. یک سنسور برای گرفتن عکس و فیلم با سرعت بالا و یک سنسور برای سرعت پایین. این دو سنسور همزمان با یکدیگر عمل کرده تا اسکن‌های مختلفی از یک صحنه بگیرند و یک تصویر با کیفیت و متعادل تحویل دهند. دو اسکن از هر فریم گرفته می‌شود. یک اسکن در شرایط نوری معمولی، و دیگری در سرعت بالا که نور قوی باشد. سپس پردازشگر تصویر، دو اسکن را ترکیب کرده تا تصویر کلی با نور و شفافیت داخلی و خارجی مطلوب تحویل دهد.

دو نوع فناوری محدوده دینامیکی گسترده یا WDR در دوربین‌های مداربسته IP مورد استفاده قرار می‌گیرد. WDR دیجیتال و WDR واقعی. در نظر داشته باشید که WDR دیجیتال ارزان‌تر از WDR واقعی است. با این وجود، WDR دیجیتال نیز باعث افزایش کیفیت قابل قبول تصویر حتی در شب می‌شود.

تعریف DWDR و WDR چیست؟

WDR مخفف Wide Dynamic Range است و قابلیتی سخت افزاری در دوربین های مداربسته که برای بالا بردن وضوح تصویر در شرایط خاص است. این قابلیت در از بازه داینامیک استفاده می کند تا بتواند تصاویر بهتری را ثبت کند. DWDR که مخفف Digitall Wide Dynamic Range است همان نسخه دیجیتال WDR محسوب می شود. به عبارت دیگر عملکردی که WDR در دوربین مداربسته به عهده دارد، دبلیو دی ار دیجیتال به صورت نرم افزاری انجام می دهد. البته هر دو این قابلیت به یک اندازه کیفیت ندارند و همین موضوع موجب شده است دوربین هایی که دارای قابلیت WDR هستند از قیمت بالاتری نسبت به دوربین های DWDR برخوردار باشند.

بازه داینامیک یا Dynamic Range چیست؟

اما بازه داینامیک چیست و برای ثبت تصاویر دوربین مداربسته چه نقشی دارد؟ داینامیک رنج یا بازه داینامیک یکی از مشخصات مهم تمام وسایل تصویربرداری است (شامل دوربین عکاسی، دوربین فیلم برداری و حتی چشم انسان). مقدار بازه داینامیک مشخص می کند توانایی یک دوربین در گرفتن تصاویر با بازه نور متفاوت چقدر است. برای درک بهتر بازه داینامیک محیط یک پارکینگ را در نظر بگیرید. پارکینگ یک ورودی پر نور دارد، اما داخل پارکینگ هم به اندازه کافی نور وجود دارد. اگر به سمت ورودی بایستید، نور ورودی باعث می شود دیگر داخل پارکینگ را روشن نبینید، گرچه نور پارکینگ تغییری نکرده است. دلیل این موضوع محدود بودن بازه داینامیک چشم است. طبیعتا هرقدر بازه داینامیک یک دوربین بیشتر باشد بهتر است، اما این موضوع در بسیاری موارد از نظر فنی ممکن نیست. به همین دلیل برای افزایش بازه داینامیک از مکانیزم های بهبود دهنده ای مثل WDR یا DWDR استفاده می کنند.

WDR در چه شرایطی کاربرد دارد

مثالی از استفاده از این قابلیت را برای شما شرح می دهیم. هنگامی که یک دوربین به سمت پنجره تنظیم شده است، در تصویر مناطق بسیار کم نور و بسیار پر نور را می توانیم ببینیم. اگر دوربین به صورت عادی تصویر برداری کند و فاقد قابلیت WDR باشد، بخشی از تصویر بسیار تاریک و بخشی دیگر بسیار روشن خواهد بود. این موضوع منجر به از بین رفتن بسیاری از جزئیات تصویر خواهد شد. از دست دادن جزئیات تصویر در عملکرد دوربین مداربسته به عنوان دوربین نظارتی و حفاظتی چندان مطلوب نیست. چرا که وقایع رخ داده شده در بخش تاریک به نوعی ثبت نخواهد شد. فناوری WDR در دوربین مداربسته با ایجاد تعادل و سطح نوری یکنواخت کمک به ثبت این بخش از تصاویر شده است.

تصویر سمت راست (با WDR) – تصویر سمت چپ (بدون WDR)

تفاوت دوربین DWDR با WDR

دوربین های مجهز به WDR ممکن است به دوربین با WDR واقعی یا True WDR نیز شناخت شوند. در دوربین های WDR دو پردازنده برای پردازش تصویر در قسمت های روشن و تیره وجود دارد. یک پردازنده تصویر روشن و پردازنده دوم تصویر بخش تاریک را ثبت می کند. این دو تصویر با یکدیگر تلفیق شده و یک تصویر واحد با وضوح بیشتر را ایجاد می کنند. این اتفاق در دوربین های DWDR به صورت دیجیتال و نرم افزاری انجام می شود. اما نتیجه کار (تصویر دوربین DWDR) با تصویر دوربین WDR به هیچ عنوان قابل مقایسه نیست. کیفیتی که از دوربین های WDR واقعی بدست می آید به مراتب کیفیت بالاتر و از وضوح بیشتری برخوردار است. البته دوربین های DWDR بهتر از دوربین های معمولی هستند. در واقع بودن این قابلیت (DWDR) خیلی بهتر از نبود چنین قابلیتی است.

اگر چه پیشنهاد ما برای محیط هایی با تضاد نوری بالا دوربین های WDR واقعی است. گذشته از تفاوت عملکرد و کیفیت دوربین های DWDR با WDR، قیمت تفاوت دیگر این دوربین های مداربسته است.

تفاوت WDR با HDR

اما در قابلیت هایی که برای بهبود تصویر معرفی کردیم به HDR می رسیم. High Dynamic Range یا HDR چیست؟ محدوده دینامیکی بالا یا گسترده دیجیتال است. ویژگی‌های HDR زمانی محبوب شدند که در تلفن‌های هوشمند از این اصطلاح برای روشن‌تر کردن عکس‌ها و شارپ شدن رنگ ها استفاده کردند. تصاویر جلوه بهتری پیدا کردند. در واقع HDR نیز مانند DWDR الگوریتمی است که به بهبود کیفیت تصویر کمک می کند. در مقایسه با WDR واقعی باید گفت نتیجه و خروجی کار HDR اصلاً شبیه به True WDR نیست و در واقع بسیار پایین تر است.

دوربین های مداربسته تحت شبکه روز به روز در حال پیشرفته تر شدن است. فناوری HDR یا High Definition با ارائه تصاویر واضح و با جزئیات بیشتر، راه حل های امنیتی و نظارتی را به سطح بالاتری رسانده است. البته مانند سایر دوربین ها، هنوز هم جای پیشرفت وجود دارد. کنار آمدن دوربین با دامنه داینامیکی یک چالش معمول است که حتی بهترین دوربین های ویدئویی نیز با آن در گیرند. اگر چه به نظر می رسد HDR توانسته این موضوع را تا حدودی تغییر دهد.

HDR مخفف High Dynamic Range است. HDR نوعی فناوری پس از پردازش است. با ترکیب عکس های مختلف از نوردهی متفاوت و انجام نگاشت تون رنگی می تواند به نتیجه مطلوبی برسد. ترکیبی عادی از دیافراگم و شاتر نمی تواند این کار را انجام دهد. مزیت HDR این است که می تواند جزئیات اصلی را حداکثر حفظ کند و رنگ های زنده را نشان دهد. به عنوان مثال دوربین های Axis P1347 و Panasonic WV-SP306 دوربین های تحت شبکه با قابلیت HDR هستند.

واحد نشان دادن بازه داینامیک چیست؟

بازه داینامیک را با دسیبل (db) نشان میدهند. بازه داینامیک دوربین های معمولی امروزی حدود 50 تا 60 دسیبل است. بازه داینامیک دوربین های WDR از 100 تا 150 دسیبل است. بازه داینامیک چشم انسان هم حدود 140 تا 160 دسیبل است.

True WDR

WDR واقعی، نوع واقعی این فناوری است که دو سنسور CCD و یک پردازنده سیگنال دیجیتال به نام DSP، برای متعادل‌سازی نور در نقاط تاریک یا پرنور استفاده می‌کند. به طور کلی فناوری True WDR نیاز به سنسورهای تصویر گرانی دارد. به همین دلیل در دوربین‌های مداربسته‌ با قیمت مناسب‌تر از فناوری DWDR استفاده می‌شود. یکی دیگر از دلایل استفاده از فناوری DWDR، در دسترس نبودن امکان استفاده از True WDR در دوربین‌های دارای سنسور CMOS است. از آنجایی که اکثر دوربین‌های مداربسته بازار سنسور دارند، مجبور هستند از فناوری‌های جایزگزین مثل DWDR برای بهبود کیفیت تصویر استفاده کنند.

Digital WDR

این نوع WDR از الگوریتم‌های نرم‌افزاری برای متعادل‌سازی نور در نقاط تاریک یا پرنور استفاده می‌کند. برای داشتن ویژگی‌های قابلیت WDR به طور ارزان، تکنولوژی dwdrارائه شد. DWDR (Digital WDR) مشابه WDR (True WDR) است. با این تفاوت که در DWDR به جای حسگر تصویر، از تراشه DSP (پردازنده سیگنال دیجیتال) استفاده می‌شود. (مانند تفاوت زوم اپتیکال و زوم دیجیتال). همانطور که گفتیم؛ فناوری WDR واقعی، از تکنولوژی Double Scan استفاده می‌کند. در حالی که فناوری DWDR از ویژگی سیگنال‌های دیجیتال بهره می‌برد. یعنی نوردهی را بر اساس هر پیکسل تصویر محاسبه می‌کند. به همین دلیل فناوری DWDR محدودیت‌هایی دارد. این فناوری نمی‌تواند پیکسل‌های بسیار روشن را کاملا بهینه کند. همچنین، تصویر بهینه شده توسط فناوری DWDR پیکسل‌دارتر از روش‌های دیگر است.

نکته: تصویربرداری مطلوب یک دوربین مداربسته به ترکیب “سنسورهای تصویر” و “پردازشگر سیگنال دیجیتال” دوربین وابسته است. زیرا میزان عملکرد WDR ، BLC و HLC در دوربین مداربسته وابسته به سنسور تصویر و پردازشگر تعبیه شده در دوربین هستند. به همین دلیل هنگام خرید دوربین مداربسته باید به وجود این دو مورد در مشخصات دوربین نیز توجه کنید.

تفاوت WDR ، BLC و HLC در دوربین مداربسته

مسلما تا به حال تصویر دوربین مداربسته‌ای را دیده‌اید که در نقاط کم نور بسیار تاریک بوده؛ و یا در نقاط پر نور به صورت یک لکه پرنور سفید ضبط شد است. فناوری‌های WDR ، BLC و HLC در دوربین مداربسته، باعث می‌شود که تصویر در هر شرایط نوری، شفاف و با کیفیت ضبط و ثبت شوند. اما تفاوت WDR ، BLC و HLC در چیست؟

هر سه قابلیت WDR، HLC و BLC در تنظیم نور و بهینه سازی روشنایی در تصاویر مداربسته کاربرد دارد. اما در نحوه عملکرد آنها تفاوت هایی وجود دارند. برای درک بهتر این تفاوت ابتدا با عملکرد آنها آشنا می شویم. عملکرد WDR در بخش های بالا مطرح شد، در ادامه به نحوه عملکرد دو قابلیت دیگر خواهیم پرداخت.

قابلیت BLC یا Backlight Compensation به معنی جبران نور پس زمینه است که شرکت های تولیدی دوربین مداربسته مدتی است از آن استفاده می کنند. BLC از طریق پردازنده های سیگنال دیجیتالی (DSP) نوردهی در پیش زمینه و پس زمینه تصویر را بهینه می کند. این پردازنده ها تصویر را به چند بخش تقسیم کرده و سطح روشنایی را بخش به بخش تنظیم می کنند. به بیان ساده تر ، BLC منجر به روشن تر شدن کل سطح فریم می شود و مانند WDR باعث بالانس روشنایی در بخش های کم نور و پرنور تصاویر نمی شود. توجه به این نکته مهم است که BLC هنگام اصلاح نوردهی در شرایطی که تفاوت زیادی در نور بین پیش زمینه و پس زمینه وجود دارد ، محدودیت هایی دارد.

قابلیتی با نام HLC در دوربین های مداربسته وجود دارد که برای تنظیم نور در مواقعی که نور مستقیم به دوربین می تابد بکار می رود. برای مثال هنگامی که نور چراغ اتومبیل ها و یا چراغ های روشنایی موجود در خیابان به دوربین می تابد باعث کور شدن دوربین مداربسته می شود. سنسورهای HLC در دوربین این نورها را تشخیص داده و آنها را کاهش می دهند و باعث بالا رفتن کیفیت کلی تصاویر می شوند.

نتیجه مقایسه بالا

به صورت کلی WDR می تواند سطح روشنایی را در تصاویر به تعادل برساند که باعث افزایش کیفیت نهایی تصاویر می شود. ترکیب دو قابلیت BLC و WDR در دوربین می تواند کیفیت خروجی نهایی تصاویر را در کاربری های مختلف با سطح روشنایی غیرمتعادل بسیار افزایش دهد. همچنین وجود HLC می تواند در نقاطی که دوربین در معرض نور مستقیم عوامل بیرونی است بسیار مفید باشد.

کدام یک از فناوری‌های WDR ، BLC و HLC در دوربین مداربسته بهتر است؟

پاسخ به این سوال در شرایط نوری و محیطی مختلف متفاوت است. شما ابتدا باید بدانید دوربین مداربسته را برای چه محیطی می‌خواهید استفاده کنید. برای مثال، در محیط پارکینگ و در قسمت ورودی، نور روز بیش از اندازه خواهد بود. در اینگونه محیط‌ها، دوربین مداربسته با قابلیت WDR بهتر از فناوری BLC عمل خواهد کرد. نکات زیر به شما برای درک کاربرد هر کدام از فناوری‌های WDR ، BLC و HLC در دوربین مداربسته، کمک خواهد کرد.

به طور کلی، فناوری WDR در هر شرایطی باعث کیفیت بسیار بالای تصویر می‌شود و نور را بهتر متعادل‌سازی می‌کنند. به همین خاطر تقریبا همه دوربین‌های مداربسته با کیفیت از این فناوری برخوردار هستند. زیرا دوربین‌های مداربسته دارای قابلیت WDR واقعی، کنتراست روشنایی بسیار خوبی در اکثر محیط‌ها ایجاد می‌کنند.
فناوری BLC در دوربین‌های مداربسته‌ای که سنسور تصویر CCD دارند، در محیط‌های کم نور مثل کوچه بسیار عملکرد خوبی دارد. زیرا فناوری BLC نوردهی به کل تصویر را افزایش داده؛ و به عبارتی جبران نور پس‌زمینه را انجام می‌دهد.
اما اگر می‌خواهید تصویر فوق‌العاده شفاف و با کیفیتی در محیط‌های کم نور داشته باشید، دوربین مداربسته‌ای بخرید که هر دو فناوری Digital WDR و BLC را داشته باشد.
و اما فناوری HLC در دوربین مداربسته، که برای کاهش نوردهی از یک منبع نور قوی مثل نورافکن استفاده می‌شود. دوربین‌های مداربسته با قابلیت HLC، برای محیط‌هایی که نور بسیار قوی دارند، بسیار کاربرد دارد. یکی از کاربردهای مهم این فناوری استفاده در دوربین‌های نظارتی بزرگراه‌ها و کنترل ترافیک است.

کلام آخر

برای واضح‌تر و با کیفیت‌تر شدن تصاویر دوربین‌های مداربسته IP، فناوری‌های WDR ، BLC و HLC به وجود آمدند. آشنایی با عملکرد هر کدام از فناوری‌های WDR ، BLC و HLC در دوربین مداربسته و تفاوت آن‌ها بسیار مهم است. زیرا به شما کمک خواهد کرد که دوربین مداربسته متناسب با نیاز خود را بخرید و از آن به بهترین شکل بهره ببرید.

توجه داشته باشید که وجود فناوری‌های WDR ، BLC و HLC در دوربین مداربسته، به این معنی نیست که می‌توان دوربین را مستقیما در معرض تابش مستقیم نورهای بسیار قوی یا در مکان‌های خاص نصب کرد. به همین دلیل توصیه می‌کنیم با وجود در دست داشتن بهترین سیستم دوربین مداربسته، باز هم برای نصب دوربین مداربسته به صورت حرفه‌ای، از افراد متخصص کمک بگیرید.

گردآوری شده توسط پوریا مهتدی