مبحثی که در زمان استفاده از دوربین‌های مدار بسته بسیار مورد دقت قرار می‌گیرد WDR دوربین مداربسته می‌باشد. این اصطلاح زمانی جایگاه خود را به رخ کشید که اهمیت کیفیت ضبط و مشاهده تصاویر دوربین‌های مداربسته ارزش ویژه‌ای پیدا کرد.
هنگامی که بخشی از یک تصویر بسیار تاریک بوده اما بخش دیگر بسیار روشن باشد، نمی‌توانید جزئیات را مشاهده کنید، این دامنه دینامیکی گسترده یعنی تفاوت در نورپردازی است. دامنه دینامیک به میزان توانایی دوربین در دریافت تصاویر در بازه‌های نوری متفاوت اطلاق می‌شود. هرچه این دامنه بیشتر باشد دوربین توانایی بیشتری در دیدن اختلاف نور متفاوت دارد. برای بیشتر دوربین‌های معمولی این بازه حدود ۵۰db است، و البته چشم یک انسان معمولاً حدود ۱۰۰db دامنه دینامیکی دارد. دوربین‌ها با دامنه دینامیکی گسترده (WDR) دارای نرم افزار ویژه‌ای هستند که به آنها اجازه می‌دهد روشنایی متعادلی را برای یک تصویر واضح فراهم نمایند. این کار باعث می‌شود که آنها برای ضبط در ورودی‌های فروشگاه ایده آل باشند، در حالی که کنتراست بین نور خورشید و نور کم در داخل می‌تواند برای ثبت بسیار دشوار باشد.
WDR یا دامنه دینامیکی گسترده چگونه کار می‌کند؟
دوربین‌های دیجیتال با تصاویر بیش از حد عریض یا باریک مشکل دارند، زیرا آنها تنها با دقت می‌توانند نور بین بسیار تاریک و روشن را ضبط کنند. دوربین‌های با تکنولوژی WDR دارای سنسورهای پیشرفته‌ای هستند که می‌توانند طیف گسترده‌ای از نور را تولید کرده و عمق نور بالاتری را ثبت کنند.
علاوه بر ضبط دقیق‌تر با نورپردازی بیشتر، دوربین‌های WDR نیز دارای دو روش دیگر برای متعادل کردن نور و تصاویر بهتر هستند.
WDR دوربین مداربسته گسترده در چه محل‌ها می‌تواند به شما کمک کند؟
دوربین‌های با دامنه دینامیکی گسترده برای بسیاری از شرایط با نور و روشنایی پیچیده عالی هستند:
- لابی‌ها و نمایشگاه‌ها با پنجره‌های بسیار که در آنها کنتراست بین نور طبیعی و نور داخلی باعث ایجاد مناطق روشن و تاریک می‌شود.
- ضبط داخل، جایی که نور هنگامی که یک درب باز می‌شود، ممکن است فرد و لباس‌هایش را غیر قابل تشخیص کند.
- ضبط شبانه، که در آن نور غیر مادون قرمز ممکن است برخی مناطق را بیش از حد روشن کرده، در حالی که مناطق دیگر تاریک می‌شوند.
یکی از مهم‌ترین و متمایزترین توانایی‌های دوربین‌های نظارتی wide dynamic range (بازه دینامیکی بالا) می‌باشد که برای تضمین کیفیت بالای تصویر و وضوح جزئیات بسیار حائز اهمیت است. WDR یا دامنه دینامیکی بالا در مورد دوربین‌هایی مورد استفاده قرار می‌گیرد که بازه دینامیکی بیشتری از دوربین‌های عادی دارند.
اختلاف سطح نور در محیط‌های مختلف یکی از مشکلات اصلی دوربین‌ها است. این مشکل زمانی ایجاد می‌شود که یک منبع نور قوی (مانند نور خورشید) در یک محیط نسبتاً تاریک وجود دارد. وجود منبع نور باعث خواهد شد دیافراگم دوربین بسته و یا سرعت شاترش کمتر شود و قسمت‌های کم نور تر به صورت کاملاً تاریک به نمایش در خواهند آمد.
دوربین‌های مدار بسته معمولی اغلب با رِنج گسترده نور مشکل دارند چرا که به یک نوردهی تک وابسته هستند. دوربین مداربسته برای گرفتن تصویر به نور احتیاج دارد.
اگرچه نور و روشنایی خیلی زیاد باعث از بین رفتن جزئیات و آور (OVER) شدن (یا به اصطلاح سوختن)تصویر خواهد شد و نور خیلی کم باعث می‌شود تصویر بسیار تاریک (under) باشد. اگر شما صحنه‌ای با نورپردازی زوج دارید هیچ مشکلی پیش نمی‌آید، دوربین به راحتی سایز باز شدن دیافراگم و یا سرعت شاترش را برای گرفتن میزان نور کافی تنظیم می‌کند. اما اگر صحنه رِنج گسترده‌ای از نور را پوشش دهد، دوربین مدار بسته چالش سختی را خواهد داشت.
اگر میزان نور را محدود کند برای صحنه‌های روشن بهینه می‌شود و صحنه‌های با نور کم خیلی تاریک خواهد شد. اما اگر روش مخالف را انتخاب کند، یعنی بهینه سازی برای صحنه‌های کم نور، سمت روشن ساییده (OVER) خواهد شد، بنابراین کاری باید برای غلبه به راین مشکل انجام شود.
برای رفع این مشکل از دو مکانیزم مختلف BLC و WDR (و یا اصطلاح HDR یا رِنج دینامیک بالا) استفاده می‌شود. در مکانیزم WDR دوربین به دو CCD سرعت بالا و سرعت پایین مجهز شده است. در ابتدا CCD سرعت پایین (با مدت زمان نوردهی زیاد) و سپس CCD سرعت بالا (با مدت زمان نوردهی کم) تصویر را پیمایش می‌کنند. پس از آن دو تصویر به دست اماده از این دو حسگر با هم ترکیب می‌شوند و تصویر نهایی را تولید می‌کنند که نور مناسبی هم در نقاط هم نور و هم در نقاط پر نور دارد. استفاده از مکانیزم WDR تا حد زیادی مشکل اختلاف سطح نور (ضد نور) را حل می‌کند اما عیب‌هایی نیز دارد.
بیشتر بخوانید: راهنمای خرید بهترین دوربین مداربسته
مشکلات استفاده از WDR دوربین مداربسته چیست؟
- نویز موجود در قسمت‌های مختلف تصویر ممکن است متفاوت باشد.
- قسمت‌های تیره تصویر معمولاً نویز بیشتر است.
- ممکن است سطح روشنایی قسمت‌هایی که بین دو سطح با روشنایی مختلف قرار دارند متفاوت باشد.
- ممکن است زنده بودن رنگ‌ها به شدت کاهش یابد.
اندازه گیری WDR
دانستن این موضوع که یک صحنه چه میزان گستردگی رِنج سطوح نور را پشتیبانی می‌کند بسیار مهم است. عموماً در صنعت نظارت واحد اندازه گیری قابل قبول آن دسی بل می‌باشد. (مثلاً DB113،DB58) سطح بالاتر نشان دهنده عملکرد قوی‌تر WDR می‌باشد متأسفانه این اندازه گیری استاندارد نشده است و به اصطلاح دید هر تولیدکننده‌ای می‌باشد و نباید آن را معیار قرار داد.
برای اندازه گیری دسی بل از یک نمودار (histograms) سیاه و سفید با تعداد فراوانی سایه، از سفید تا سیاه استفاده شده است هرچه دوربین مدار بسته بتواند سطوح بیشتری را نمایش دهد، نرخ دسی بل آن بالاتر و عملکرد WDR آن بهتر خواهد بود.
(در صورتی که نور زیادی وارد دیافراگم شود یا نور زیاد باشد به اصطلاح overexposed ، به حالتی که نور کم باشد به آن underexpose و زمانیکه نور تصویر مناسب باشد correct exposure یا perfect exposure میگویند.)
هر چه رزولوشن بالاتر باشد، WDR عملکردی بهتر خواهد داشت. در واقع می‌توان گفت افزایش تعداد پیکسل‌ها و بالاتر بودن کیفیت رزولوشن به ثبت جزئیات بهتر حتی در مناطق کم نور کمک به سزای می‌کند و نویز (برفکی شدن) تصویر تا حد قابل توجهی کاهش پیدا می‌کند که این امر باعث شارپ و زنده بودن تصویر می‌شود.
دیگر تکنیک‌های شبه WDR
- BLC یا جبران نور پس زمینه به راحتی نوردهی تک را برای دوربین تنظیم می‌کند. این روش تنها زمانی که شما بخواهید در مناطق تاریک و یا روشن تصویربرداری کنید مناسب است و نه هر دو با استفاده از BLC شما قسمتی از صحنه را به قیمت داشتن یک صحنه بد دیگر خواهید داشت.
- EWDR یا WDR الکترونیک، نشان دهنده تلاش‌های پردازش تصویر است که حتی به توانایی‌های WDR واقعی نیز نزدیک نمی‌شود. اگر ادعای EWDR یا WDR بر پایه الکترونیک را شنیدید هوشیار باشید.
- (DWDR(Digital WDR، تکنیکی مشابه با WDR جهت بهبود و تعدیل اختلاف مقادیر روشنایی و تاریکی تصویر در شرایط نامناسب نوری محیط تصویر برداری بکار گرفته می‌شود ولی این تکنیک به‌صورت نرم افزاری صورت می‌پذیرد که در آن بهبود با تغییر مقادیر اشعه گاما در ناحیه تاریک تصویر انجام می‌گردد سطح DWDR بین ۱ تا ۸ می‌باشد و میزان تغییرات آن بایستی با دقت انجام شود تا کمترین آسیب به تصویر وارد گردد در کل این تکنیک قابل قیاس با WDR از لحاظ کیفی نمی‌باشد.
- True WDR در این تکنولوژی رنج WDR یعنی تغییرات شدت نور میدان تصویر می‌تواند بیشتر باشد عملکرد این تکنولوژی به گونه‌ای است که در آن سنسورها به جای دو تصویر، چندین تصویر با میزان نوردهی‌های بالا و پایین در یک فریم توسط پردازنده ترکیب می‌نمایند. بهبود تصویر در سه سطح (پایین/متوسط/بالا)بسته به شرایط نوری انجام می‌شود که انتخاب این سه سطح به منظور ساخت تصویر مناسب و ایده آل بایستی با دقت صورت پذیرد.