بیت ریت ( Bitrate ) فاکتوری بسیار مهم در دوربین های IP است چراکه تصویر دوربین باید با کیفیت و بدون مصرف بیش از حد پهنای باند از طریق شبکه انتقال یابد. تعادل بین نرخ فریم ( FPS )، وضوح و تأثیرات فشرده سازی تصویر بر Bitrate تأثیر می گذارد.

در این مقاله موضوع Bitrate دوربین های مداربسته را به طور ساده و کامل توضیح خواهیم داد و شما با عوامل موثر بر Bitrate و نحوه تنظیم صحیح آن در دوربین های IP آشنا خواهید شد. پس اگر شما هم در حوزه دوربین های مداربسته فعالیت دارید، لازم است بر این موضوع تسلط داشته باشید تا به طور حرفه ای پروژه های خود را اجرا کنید.

دقت کنید که بیت ریت یک پارامتر با اهمیت در تشخیص پلاک خودرو ها می باشد و مخصوصا در پروژه های بزرگ باید از دوربین پلاک خوان مناسبی استفاده کنید که بتواند تصویر مناسب و با کیفیتی ثبت کند به طوری که باعث مختل شدن شبکه نشود.

مطمئنا شما پیش از این در تنظیمات دوربین IP یا DVR خود به منویی برای تنظیم Bitrate برخورد کرده اید و مطمئناً به برخی مقادیر و واحد ها مانند 96Kbps ، 128Kbps یا چیزی شبیه 2Mbps توجهتان جلب شده است.

به تصویر بالا نگاه کنید. معمولا در تنظیمات دوربین های مختلف، منو هایی مشابه این دیده اید که ممکن است از نظر ظاهر متفاوت باشند ولی مفهوم Bitrate و مقادیر آن معمولا مشابه یکدیگر هستند. اما Kbps و Mbps چه مفهومی دارند؟

وقتی تنظیم روی 96Kbps باشد به این معنی است که دوربین 96000 بیت در ثانیه تولید می کند. اما این مقدار چه تاثیری دارد؟ اصلا منظور از بیت چیست؟

بیت چیست؟

هنگامی که یک دوربین IP یا DVR تصاویر را ضبط می کند، تصاویر به بسته هایی از داده های دیجیتال تبدیل می شوند که در شبکه جریان دارند. این نوع داده ها بیت ( Bit ) نام دارند که رایانه ها و دستگاه های شبکه آن ها را با صفر یا 1 می شناسند. بنابراین ، بیت = 0 یا 1

بنابراین بیت ها مقادیر صفر و یکی هستند که هنگامی که کابل شبکه را به روتر متصل می کنیم، از دوربین IP شما خارج شده و در شبکه انتقال می یابند.

کیلوبیت و مگابیت

مضرب های بیت Kilobit و Megabit هستند که تنها مقدار بیشتری از یک بیت را نشان می دهند. ( Gbit و موارد دیگر نیز وجود دارد ولی کمتر به کار می روند.)

K = کیلو = 1.000

M = مگا = 1.000.000

بنابراین، این بدان معناست که 1Kbps برابر با 1.000 بیت در ثانیه است

و 96Kbps برابر است با 96.000 بیت در ثانیه

بدیهی است 1Mbps بر ثانیه معادل 1.000.000 بیت در ثانیه است

توجه : در زبان رایانه 1Kbps در واقع برابر با 1024bps است ، اما برای ساده تر نگه داشتن تبدیل همان 1000 در نظر گرفته می شود.

مهم: بیت و بایت را با یکدیگر اشتباه نگیرید

اگر می خواهید در حوزه دوربین های مداربسته حرفه ای وارد کار شوید، باید مواظب باشید که درگیر اشتباهات جزئی مانند تفاوت بیت و بایت نشوید. در حوزه کامپیوتر به هر 8 بیت، 1 بایت گفته می شود. همچنین بیت با b کوچک نمایش داده شده اما اگر B بزرگ نوشته شود منظور بایت است. پس لطفاً وقتی قصد صحبت در مورد بیت ها را دارید از حرف B استفاده نکنید.

دقت کنید در صحبت ها یا نوشتشه هایتان از MBPS یا KBPS استفاده نکنید و در هنگام گفتار، کیلوبیت بر ثانیه یا مگابیت بر ثانیه گفته شود و در نوشتار هم به صورت Mbps و Kbps نوشته شود زیرا علاوه بر این که مفهوم این واژه ها اشتباه می شوند، حتی ممکن است نشان اختصار برخی مواد شیمیایی را تداعی کنند که موجب به اشتباه افتادن مخاطب شما شود.

Bitrate در دوربین های مداربسته

بیت ریت ( Bitrate ) در واقع میزان داده ای است که در یک بازه زمانی معین از نقطه ای به نقطه دیگر منتقل می شود.

آنچه که در شبکه شما حرکت می کند، بیت ( b ) است که در واحد ( ثانیه ) اندازگیری می شود. بنابراین منظور از Bitrate ، مقدار بیت هایی که در زمان معینی در ثانیه در شبکه جابجا می شوند.

به همین دلیل bps به معنای “بیت در ثانیه” است

بنابراین هنگام استفاده از عبارت bitrate برای دوربین مدار بسته، ما در مورد مفهوم انتقال بیت از دوربین IP یا DVR به روتر و انتقال آن به دستگاه دیگر یا انتشار از طریق اینترنت صحبت می کنیم و هرچه Bitrate بیشتر باشد، از پهنای باند بیشتری استفاده می شود و فضای ذخیره سازی بیشتری روی کارت حافظه دوربین DVR ، NVR یا IP شما مورد نیاز است

یک مقایسه ساده با نمونه های واقعی

می خواهیم شما واقعا این مفهوم را درک کنید، بنابراین مفهوم Bitrate را با چیزی ساده از فعالیت های روزانه مان مقایسه می کنیم.

تصور کنید دو نفر جعبه ای را در یک کامیون قرار دهند. نفر اول جعبه را با نرخ یک جعبه در ثانیه به طرف نفر دوم می اندازد.

از آنجا که نرخ حمل یک جعبه در ثانیه است، ما نحوه نگارش جمله را با اختصار این چنین بیان می کنیم: 1bps

اگر این افراد نرخ انتقال را در هر ثانیه به دو جعبه افزایش دهند، می گوییم: آن ها با سرعت 2 bps کار می کنند.

پس تا اینجا مفهوم بیت و Bitrate را متوجه شدیم. اکنون بیایید ببینیم Bitrate چه تاثیری در کار دوربین های مدار بسته دارد.

Bitrate چه تاثیری در دوربین های مداربسته دارد؟

آیا می خواهید کیفیت فیلمبرداری دوربین های مدار بسته خود را بالا ببرید؟ برای این کار شما باید فضایی کار بیشتری برای دوربین در نظر بگیرید. یعنی با افزایش وضوح تصویر، نرخ فریم و کاهش فشرده سازی تصویر، کیفیت فیلم افزایش می یابد، اما نیاز به ترافیک بیشتر برای انتقال داده ها را نیز افزایش می دهد.

بنابراین تاثیر Bitrate بر دوربین های مداربسته نیز به همین شکل است. اگر بخواهید کیفیت بیشتری از دوربین خود دریافت کنید، باید به دوربین اجازه دهید مقدار بیت بیشتری از طریق شبکه ارسال کند ( و پهنای باند بیشتری از شبکه اشغال کند )

مواردی که بر Bitrate تأثیر می گذارند

موارد دیگری نیز وجود دارند که برای افزایش Bitrate باید در نظر گرفته شوند ، مانند الگوریتم فشرده سازی (H.264 ، H.264+، H.265 و غیره) و تغییرات فعالیت صحنه تحت نظارت، که بعدا بیشتر در مورد آن صحبت خواهیم کرد.

برای ساده تر کردن مطلب، فعلا با اساسی ترین موارد تنظیمات دوربین شروع خواهیم کرد: وضوح تصویر، نرخ فریم و فشرده سازی. در ادامه هر کدام از این موارد را توضیح خواهیم داد.

وضوح تصویر ( Resolution )

قطعاً رزولوشن یا وضوح تصویر یکی از عواملی است که کیفیت تصویر را در سیستم دوربین مدار بسته شما بسیار تغییر می دهد، بنابراین هرچه وضوح تصویر دوربین IP ، DVR یا NVR شما بیشتر تنظیم شده باشد، Bitrate مورد نیاز برای انتقال تصویر از طریق شبکه و اینترنت بیشتر می شود.

نرخ فریم ( FPS )

هر چه تعداد فریم های بیشتری در شبکه انتقال یابد، حرکت تصویر بدون پرش و بریده بریده شدن خواهد بود. نرخ فریم در منو های دوربین IP با نام اختصاری FPS یا Frame Per Second ظاهر می شود.

فشرده سازی ویدئو

هرچه فیلم بیشتر فشرده شود، پهنای باند کمتری برای انتقال و فضای ذخیره سازی آن لازم است، اما کیفیت آن نیز کاهش می یابد.

الگوریتم ها و تنظیمات مختلف فشرده سازی ویدیو در دوربین ها وجود دارد که می تواند برای بهینه سازی رابطه بین کیفیت و استفاده از منابع مورد استفاده قرار گیرد.

تنظیمات Bitrate در دوربین مداربسته

اکنون با مثال، تفاوت Bitrate دوربین مدار بسته را در وضوح تصویر مختلف و حالت های متفاوت فشرده سازی بررسی خواهیم کرد.

توجه داشته باشید که وقتی یکی از این پارامتر ها تغییر می کند، میزان استفاده از Bitrate دوربین نیز تغییر می یابد. هیچ نوع حالت کامل و جامعی برای تنظیم کیفیت دوربین وجود ندارد، بلکه همه چیز به پروژه شما بستگی دارد. شما باید بدانید که می خواهید پارامتر ها را بر اساس چه چیزی تنظیم کنید.

دوربین مورد استفاده در این مثال مدل SNB-6004 2MP از برند سامسونگ است (که از سال 2014 به نام Hanwha تغییر نام داده است) تولید شده است. نرم افزاری که برای اندازه گیری مورد استفاده قرار می گیرد Wisenet Device Manager نام دارد که از این لینک می توانید آن را دانلود کنید.

در این مثال مقادیر تنظیمات دوربین را به موارد گفته شده تغییر می دهیم و از طریق اسکرین شات نرم افزار نیز می توانید این موارد را مشاهده کنید.

تست با نرخ فریم های متفاوت

تنظیمات دوربین :

رزولوشن 1080*1920 (2 مگاپیکسل)
نرخ فریم: 30 فریم در ثانیه
سطح فشرده سازی: 10
حداکثر نرخ بیت : 30.720

توجه داشته باشید که Bitrate را می توان از 64 تا 30720 کیلوبیت بر ثانیه تنظیم کرد در این مثال آن را در حداکثر مقدار تنظیم کرده ایم. این دوربین محدوده وسیعی برای Bitrate ارائه می دهد اما ممکن است دوربین های دیگر اینچنین نباشند.

با کمک نرم افزار می توانید مقادیر Bitrate مورد استفاده را با توجه به پیکربندی بررسی کنید. در تصویر می بینید که با وضوح 1080p و نرخ فریم 30FPS ، مقدار بیت در 3.015Kbps (یا 3Mbps) است.

تنظیمات دوربین :

رزولوشن 1080*1920 (2 مگاپیکسل)
نرخ فریم: 15 فریم در ثانیه
سطح فشرده سازی: 10
حداکثر نرخ بیت : 30.720

با کمک نرم افزار می توانید مقادیر Bitrate مورد استفاده را با توجه به پیکربندی بررسی کنید. در تصویر توجه داشته باشید که با وضوح 1080p و نرخ فریم 15FPS مقدار بیت در 1593 Kbps (یا 1.5Mbps) است

تنظیمات دوربین :

رزولوشن 1080*1920 (2 مگاپیکسل)
نرخ فریم: 10 فریم در ثانیه
سطح فشرده سازی: 10
حداکثر نرخ بیت : 30.720

با کمک نرم افزار می توانید مقادیر Bitrate مورد استفاده را با توجه به پیکربندی بررسی کنید. در تصویر توجه داشته باشید که با وضوح 1080p و نرخ فریم 10FPS مقدار بیت در 1.086 Kbps (یا 1Mbps) است

تست با رزولوشن های متفاوت

تنظیمات دوربین :

رزولوشن 720*1280 (1 مگاپیکسل یا 720p)
نرخ فریم: 30 فریم در ثانیه
سطح فشرده سازی: 10
حداکثر نرخ بیت : 30.720

با کمک نرم افزار می توانید مقادیر Bitrate مورد استفاده را با توجه به پیکربندی مورد بررسی کنید. در تصویر توجه داشته باشید که با وضوح 720p و نرخ فریم 30 فریم بر ثانیه ، میزان نرخ بیت برابر 1.476 کیلوبیت بر ثانیه (یا 1 مگابیت بر ثانیه) است

تنظیمات دوربین :

رزولوشن 720*1280 (1 مگاپیکسل یا 720p)
نرخ فریم: 15 فریم در ثانیه
سطح فشرده سازی: 10
حداکثر نرخ بیت : 30.720

با کمک نرم افزار می توانید مقادیر Bitrate مورد استفاده را با توجه به پیکربندی بررسی کنید. در تصویر توجه داشته باشید که در وضوح 720p و نرخ فریم 15FPS مقدار بیت در 769 Kbps (یا 0.7 Mbps) است

تنظیمات دوربین :

رزولوشن 720*1280 (1 مگاپیکسل یا 720p)
نرخ فریم: 10 فریم در ثانیه
سطح فشرده سازی: 10
حداکثر نرخ بیت : 30.720

با کمک نرم افزار می توانید مقادیر Bitrate مورد استفاده را با توجه به پیکربندی بررسی کنید. در تصویر توجه داشته باشید که در وضوح 720p و نرخ فریم 10FPS مقدار بیت در 536 کیلوبیت بر ثانیه (یا 0.5 مگابیت بر ثانیه) است

مثالی از تست تنظیمات موبایل

خب می خواهیم مثالی از پیکربندی را نشان دهیم که برای ارسال فیلم به موبایل بسیار استفاده می شود. 3 پارامتر را در پیکربندی دوربین IP تغییر می دهیم تا Bitrate به کمترین حد ممکن برسد.

به دلیل این که تلفن های همراه صفحه نمایش بسیار کوچکتری نسبت به رایانه یا تبلت دارند، می توانیم کیفیت ویدئویی که به تلفن همراه ارسال می شود را کاهش دهیم و در نتیجه Bitrate کاهش می یابد.

به تفاوت اندازه صفحات گوشی های مویایل دقت کنید، در این تست مقدار رزولوشن متوسط یعنی 640×360 را در نظر می گیریم. بنابراین از این مقدار برای پیکربندی دوربین استفاده خواهیم کرد.

در این مثال نرخ فریم به 10FPS کاهش می یابد و فشرده سازی ویدیو را افزایش می دهیم که در مثال های قبلی استفاده نشده بود. در این تست دوربین IP خاص، تغییر نسبت فشرده سازی از 10 به 15 باعث فشرده تر شدن فیلم و استفاده از مقدار Bitrate کمتری می شود ، بنابراین پهنای باند کمتری مورد نیاز است.

تنظیمات دوربین :

رزولوشن 360*640 (1 مگاپیکسل یا 720p)
نرخ فریم: 10 فریم در ثانیه
سطح فشرده سازی: 15
حداکثر نرخ بیت : 30.720

با کمک نرم افزار می توانید مقادیر Bitrate مورد استفاده را با توجه به پیکربندی مورد توجه قرار دهید. در تصویر توجه داشته باشید که با رزولوشن 640×360 و 10FPS و فشرده سازی مقدار بیت در 188 Kbps (یا 0.18 Mbps) است.

به تصویر زیر توجه کنید ، کیفیت تصویر به اندازه ای است که می تواند در گوشی +Samsung S8 بدون مصرف پهنای باند بیش از حد، نمایش داده شود زیرا وضوح تصویر، نرخ فریم و تنظیمات فشرده سازی Bitrate را به 188Kbps کاهش می دهد.

نکات نهایی در مورد Bitrate دوربین مدار بسته

اکنون که جزئیات مربوط به Bitrate و نحوه تنظیم دوربین های IP را آموخته اید، وقت این است که از این اطلاعات در عمل استفاده کنید. برای انجام این کار، به سادگی به منوی دوربین IP خود بروید و تنظیمات مورد نظر خود را انجام دهید

در مثال های ارائه شده در این مقاله هیچ محدودیتی برای Bitrate در نظر گرفته نشده است. توجه داشته باشید که مقدار حداکثر Bitrate همیشه در حداکثر مقدار خود (30.720 کیلوبیت بر ثانیه) باقی بماند تا دوربین بتواند با توجه به تنظیمات پارامتر ها (وضوح ، نرخ فریم و فشرده سازی) به اندازه مورد نیاز استفاده کند.

بدیهی است که می توان برعکس عمل کرد و حداکثر Bitrate که دوربین IP می تواند استفاده کند را تنظیم کرد. البته در این حالت محدودیت یا به اصطلاح Bottleneck برای کیفیت تصویر ایجاد می شود ، زیرا دوربین پارامتر های ذکر شده را متناسب با Bitrate انتخابی کاهش می دهد.

این تنظیم (حداکثر Bitrate) برای زمانی است که واقعاً باید حداکثر پهنای باند مورد استفاده را کنترل کنید، مثلا زمانی که ارتباط اینترنتی ضعیفی برای ارسال تصویر دارید.

یکی دیگر از عوامل مهم که در این مقاله گفته نشده، تغییر حالت Bitrate است که به نحوه پیکربندی پارامترهای VBR و CBR مربوط است. انشاالله در مقالات بعدی در مورد این پارامتر ها نیز صحبت خواهیم کرد.

اگر در زمینه تنظیمات Bitrate سوالی دارید، می توانید در بخش دیدگاه ها از ما بپرسید.