محاسبه پهنای باند و فضای ذخیره سازی در دوربین تحت شبکه (بخش1)

محاسبه پهنای باند و فضای ذخیره سازی در دوربین تحت شبکه

اگر پیش از اجرای یک سیستم نظارت تصویری تحت شبکه میخواهید بدانید چه مقدار فضای ذخیره سازی برای تهیه ی هارد و همچنین چه مقدار پهنای باند برای انتخاب سوییچ های شبکه نیاز دارید… . محاسبه پهنای باند دوربین تحت شبکه

این مقاله را از دست ندهید!

روش های محاسبه

• روش اصلی و تخصصی
• روش فرمولی
• روش ســریع

که قصد داریم هر یک را به صورت کامل توضیح دهیم.

روش اصلی و تخصصی

لازمه ی درک این روش شناخت ریزترین واحد های حافظه و نمایش تصویر است. احتمالاً میدانید کوچکترین واحد حافظه بیت (bit) و کوچکترین واحد نمایش برای تصویر پیکسل (pixel) است.

سنسورهای تصویر همه دوربین ها و همچنین صفحه ی نمایشگر ها از هزاران و چه بسا میلیون ها پیکسل ساخته شده است. به عنوان مثال سنسور تصویر یک دوربین 2 مگاپیکسلی از حدود 2 میلیون پیکسل تشکیل شده است.

نور اشیاء پس از عبور از لنز، به سطح سنسور برخورد میکنه و هریک از این 2میلیون پیکسل بخشی از آن را دریافت میکند.

پس از آن پردازنده تصویر این نور را به سیگنال های دیجیتالی تبدیل میکند. در این مرحله رنگ به تشخیص داده شده توسط هر پیکسل، یک کد جداگانه تخصیص داده میشود و داخل حافظه که با واحد بیت (bit)  تعریف شده قرار میگیرد.

هر بیت (bit) از حافظه ی دیجیتالی که در تمام سیستم ها وجود دارد، فقط و فقط مقادیر “صفر” یا “یک” را میتواند در خود نگه دارد. میتوانید آن را یک لامپ تصور کنید که فقط یکی از دو حالت “روشن” یا “خاموش” را میتواند داشته باشد.

در صورتی که فرض کنیم تصویر سیاه و سفید باشد، برای حفظ کد این دو رنگ، تنها به یک بیت حافظه نیاز خواهیم داشت. به طوری که “مقدار یک” برای رنگ سفید و “مقدار صفر” برای رنگ سیاه در نظر گرفته می شود. به این تصویر مونوکروم (Monochrome) گفته می شود.

این رنگ در نمایشگرهای اولیه استفاده شد.

در تصاویر رنگی ماجرا متفاوت است!

در یک تصویر رنگی که کلاً از 8 رنگ تشکیل شده باشد، نیاز به واحد های بیشتری از حافظه داریم و این تعداد برای 8 رنگ 3 بیت (bit) است. چون در مبنای 2 با 3 رقم قادر به تولید 8 کد هستیم.  مثل این است که سه عدد لامپ کوچک را کنار هم بگذارید و با حالت های مختلف در وضعیت روشن و خاموش هریک از آن ها به 8 رنگ مختلف برسید.

این عمق رنگ، در اولین نمایشگرهای رنگی اولیه استفاده می شد که رنگ های بسیار ساده تری نسبت به نمایشگرهای امروزی داشتند.

و اما …

رنگ واقعی!!!

رنگ هایی که در دوربین های مداربسته استفاده می شود، طیف های بسیار گسترده تری دارد. به همین دلیل به واحدهای بیشتری از حافظه نیاز است تا این رنگ توسط دوربین به صورت کامل دیده و ثبت شود.

به این رنگ کامل رنگ واقعی  گفته می شود و برای ثبت آن به 24 بیت (bit) حافظه نیاز است.

در رنگ واقعی یا 24 بیتی تصویری که ایجاد میشود میتواند 16 میلیون رنگ متفاوت را ثبت کند.

در نتیجه هر پیکسل از سنسور دوربین باید یک ظرفیت 24 بیتی برای ثبت رنگ ها داشته باشد.

محاسبه پهنای باند دوربین تحت شبکه

در نتیجه فریم سایز(frame size) و نرخ ارسال بیت (bitrate) به این شکل به دست می آید:

سایز فریم = (حاصل ضرب ابعاد تصویر )  ضرب در  (عمق رنگ)

مثلاً برای تصویر 2مگاپیکسلی

(1920*1080) * 24 =49,766,400 bit

حدود 50 میلیون بیت فقط برای یک فریم؟!!!

این عدد خیلی بزرگی است، و حتی با تبدیل آن به بایت و سپس کیلوبایت و بعد هم به مگابایت، به عددی در حدود 6 مگابایت می رسیم که باز هم برای دوربینی که در یک ثانیه قرار است 25 تصویر را تبدیل به فیلم کند زیاد است.

پس چه اتفاقی می افتد که ما مجبور نیستیم برای ضبط تصاویر دوربین مداربسته به مدت یک ماه، سراغ یک اتاق پر از هارد دیسک برویم؟؟

با این توضیحات متوجه می شویم که یک عکس، یا یک فریم از تصویر دوربین مداربسته چطور تشکیل شده است.

مهم ترین آیتمی که در محاسبه پهنای باند یا فضای ذخیره سازی باید در نظر گرفته شود، سایز فریم است. فریم یکی از چندین تصویری است که در یک ثانیه توسط دوربین عکس برداری می شود، و بعداز پشت سر هم قرار گرفتن این فریم ها به تعداد مثلاً 25 فریم در ثانیه، ما تصویری متحرک خواهیم داشت که FPS  آن 25 است.

برای محاسبه پهنای باند وقتی سایز یک فریم را داشته باشیم، سایر موارد به راحتی در دسترس هستند.

برای اینکه بدانیم این مقدار در یک ساعت چقدر است، لازم است که تعداد فریم ها را در یک ثانیه، در عدد 3600 که مجموع ثانیه های یک ساعت است ضرب کنیم.