قابلیت DNR در دوربین مدار بسته

یکی از دغدغه های همیشگی استفاده کنندگان از دوربینهای مدار بسته دیدن تصاویر مناسب همانند روز، در شب هنگام بدون استفاده از چراغ و روشنایی و ذخیره سازی آن تصاویر می باشد.تکنولوژی DNRکه مخفف عبارت Digital Noise Reduction به معنای کاهش نویز دیجیتال می باشد ، مکانیزمی است برپایه ی کاهش نویز تصویر که در نور کم سبب بهبود کیفیت تصویر می‌شود.
نورپردازی دوربین های مدار بسته مسئله ای است که از گذشته تا به امروزچالش هایی را برای سازندگان این محصولات به وجود اورده است .با ورود پروژکتورهای مادون قرمز، و یا دوربین های مدار بسته ای که دارای ”ال ای دی” مادون قرمز بودند، این نقصان تا حد زیادی برطرف شد اما تصاویری که در شب هنگام توسط دوربین های مدار بسته روی مانیتور نمایش داده می شد، اغلب همراه با نویزهایی بود و دارای کیفیت و شفافیت مناسبی نبود.

نویز چیست و چه تاثیری بر کیفیت تصویر می‌گذارد؟

اما نویز چیست؟ و چه تاثیری بر کیفیت تصویر می‌گذارد و چگونه باید آن را کاهش داد؟ سوالاتی هستند که در ادامه این مقاله پاسخ آن‌ها را خواهید یافت.
در اصطلاح فنی واژه ”نویز” به هرگونه شیء ای که در زمان تولید یا انتقال سیگنال های شامل صدا، تصویر و ویدئو از یک منبع ایجاد می شوند اشاره دارد و واحد سنجش آن را به صورت نسبتی از میزان سیگنال به نویز (S/N) بیان می‌کنند. یکی از عواملی که باعث ایجاد نویز در تصاویر ارسالی می شود وجود شرایط نوری کم می باشد. ایجاد نویز می تواند به شدت توانایی تشخیص پلاک خودروها را در شب محدود نماید. و یا نظارت مؤثر را در یک فضای تجاری یا اداری در نقاط کم نور محدود نماید. در نتیجه کاهش نویز یک قابلیت حیاتی برای دوربین های مدار بسته نظارتی به منظور استفاده در شرایط کم نور می باشد.

در این هنگام تکنولوژی DNR به کمک دوربین های مداربسته می‌آید تا تصویر قابل قبولی توسط دوربین مداربسته تشکیل شود .این دوربین ها با استفاده از مکانیزم AGC، سیگنال تصویر را تقویت می‌کنند تا تصویر روشن‌تری فراهم کنند اما از آن‌جایی که تقویت سیگنال خود موجب تقویت نویز نیز می‌شود در نتیجه در هنگام تاریکی نویز تصاویر بیشتر خواهد شد.

برای کاهش اثر سوء تکنولوژی AGC بر روی تصویر، تکنولوژی DNR به کار گرفته می‌شود.نویز دیجیتال بر روی تصویر به صورت نقاط کوچک سفید رنگ تاثیر خود را نشان می‌دهد. ولی نویز مغناطیسی به صورت موجی در تصاویر ظاهر شود اما تکنولوژی DNR همان طور که از نام آن مشخص است، تنها بر روی نویزهای دیجیتالی اثرگذار است و خنثی کننده نویزهای مغناطیسی نخواهد بود. تکنولوژی DNR توسط قطعه‌ای فیزیکی بر روی تصویر پیاده‌سازی و اجرا نمی‌شود بلکه نویز تصویر در هنگام پردازش تصویر توسط پردازشگر یا همان چیپ اصلی شناسایی شده و جهت رفع آن، لکه‌های روشن تصویر با رنگ نقاط کناری خود همسان‌سازی می‌شوند.

در حال حاضر دو نوع تکنولوژی به طور گسترده برای کاهش نویز در تصاویر ویدئویی استفاده می گردد که هر یک دارای نقاط ضعف و قوتی می باشند،کاهش نویز دو بعدی (2DNR) و کاهش نویز سه بعدی (3DNR).

قابلیت DNR در دوربین های مدار بسته

کاهش نویز دو بعدی 2DNR

نوع 2D آن نسل اول این تکنولوژی به حساب می‌آید و در آن هر فریم (تصویر) جداگانه پردازش می‌شود و به صورت الگوریتمی پیکسل هایی که احتمال نویز را دارند اصلاح می نماید.در نوع 2D اگر حرکت زیادی در تصویر صورت گیرد منجر به تاری خواهد شد. در محیط‌هایی که تردد در آن‌ها زیاد است نوع 3D عملکرد قابل قبول‌تری برجای خواهد گذاشت، چرا که علاوه بر پردازش هر فریم به صورت جداگانه، در پایان هر سیکل نیز پردازشی بر روی دسته فریم‌های آن سیکل صورت می‌گیرد. از سوی دیگر 3DNR علاوه بر موارد فوق، تفاوت های بین فریم های متوالی به منظور تنظیم پیکسل ها و بهبود عملکرد صحیح آنها را آنالیز می کند و به طور کلی کاهش نویز بیشتری در مقایسه با 2DNR ایجاد می کند. در نهایت این امر ویدئویی بدون نویز و با کیفیتی قابل قبول ارائه می‌شود. اما اشکالی که دارد این است که باعث مات شدن تصویر اشیاء متحرک می گردد.

معایب 2DNR :
DNR دو بعدی ، میزان نویزهای موجود در تصاویری که در نور کم گرفته شده باشند را کاهش می دهد ولی در برخی موارد در صورت حرکت سوژه ها در این شرایط ، عملکرد آن دچار مشکل می شود؛به این صورت که با فـعال کردن قابلیت DNR در تصاویر متحرک هاله ای تیره و تار در پـشت جسم متحرک ایجاد می شود که این می تواند با غیر فعال کردن DNR از بین برود اما کیفیت تصویر نهایی مطلوب نخواهد بود.
به همین دلیل تولیدکنندگان دوربین مداربسته ، از قابلیت DNR سه بعدی استفاده می کنند که علاوه بر کاهش میزان نویز در تصاویر ثابت ، در صورت وجود جسم متحرک نیز کیفیت تصویر را حفظ کرده ، نویزها را در سه بعد حذف کند.

کاهش نویز سه بعدی 3DNR

مزایای 3D DNR

3D DNR در مقایسه با DNR از مزایای بیشتری برخوردار بوده و در بهبود کیفیت تصویر ارائه شده ، تاثیر بیشتری دارد. فناوری D DNR 3 سیگنال‌های واضح‌تری نسبت به DNR تولید می‌کند.
این قابلیت ، موجب می شود تا فضای کمتری از ذخیره ساز اشغال شده و مدت زمان بیشتری روی هارد دیسک ذخیره شود.
دوربین‌های مداربسته ی مجهز به تکنولوژی D DNR 3 عکس‌های شفاف و واضح‌تری ارائه می‌کنند و استفاده از آنها در موارد که تشخیص چهره اهمیت دارد ، مناسب تر می یاشد.
تکنولوژیD DNR3 با کاهش نویزها، حرکات اضافی ناشی از نویزها در تصویر را نیز کاهش می دهد؛این موضوع باعث می‌شود دستگاه XVR بطور بسیار کارآمدتر عمل تشخیص حرکت (Motion Detection) را بخصوص در محیط های نور کم است، انجام دهد.
ترکیب تکنولوژی 2DNR و 3DNR نتایج بهتری برای اشیا متحرک در پی دارد و در مناطقی از میدان دید که در آن حرکت وجود دارد اعمال می شود. در این صورت علاوه بر افزایش کیفیت تصاویر و کاهش اندازه فایل تصویر و جلوگیری از آلارم های اشتباه ناشی از نویز را فراهم می کند. در واقع ادغام این دو نوع تکنولوژی باعث می شود که دوربین مدار بسته در شرایط نوری پایین نیز بسیار فوق العاده عمل نماید. استفاده از این تکنولوژی در درازمدت باعث کاهش هزینه های برق مصرفی و یا استفاده از پروژکتورهای مادون قرمز خواهد شد.