کاهش افت فریمهای تصویر در انتقال تصویر دوربین مداربسته

بهترین راهکار برای جلوگیری از حذف فریمهای تصاویر و در اصطلاح افت فریم تصویر در انتقال تصویر دوربین مداربسته و سیستم های نظارت تصویری چیست؟! بطور خلاصه بهترین کار استفاده از سیستم عامل و دستگاهی است که متناسب با هر بخش بصورت اختصاصی کار ذخیره سازی را انجام دهد. اما چطور و یعنی چه!؟

وجود گپ بین فریم های تصویر ویدئویی سیستم نظارت تصویری یکی از رایجترین مشکلات انتقال تصویر دوربین های مداربسته است. با جستجوی عبارت لاتین "Dropped Video Frames" در گوگل خواهید دید که افراد فراوانی درگیر آن شده اند و در کلیپهای یوتیوب و حتی در بخش سیستم های نظارت تصویری هم افراد زیادی در مورد وقوع و توصیه هایی برای پیشگیری از آن بحث کرده اند. در کامپیوترهایی با سیستم عامل ویندوز این افت فریم تصویر تقریبا عادی شده است! البته دستگاههایی هم هستند که این افت فریم های تصویر را کم کنند اما به هیچ وجه 100 درصد قابل حل نیست. اگر بعنوان فیلم ساز آماتور به این مشکل برخورد کنید که فریمهای اصلی یا اصطلاحا Key Frame از ریتم خارج شوند می توانید فیلمبرداری را تکرار کنید. اما در سیستم های امنیتی و نظارت تصویری که نیاز به داشتن تمام لحظات شبانه روز و 7 روز هفته (24/7) وجود دارد چه باید کرد؟ شما نمی دانید کدام یک از لحظات و فریمهای تصویر دوربین مداربسته بخش حیاتی یا تصمیم ساز اتفاقات آینده خواهد بود و چه کسی مسئول واقعی این مشکل است و اصلا چه پیش می آید؟! دیگر سناریویی برای تکرار وجود ندارد و همه چیز یونیک و یکبار خواهد بود.

علت از بین رفتن برخی از فریمهای تصویر سیستم نظارت تصویری (افت فریم دوربین مداربسته)

برای شروع توضیح در این باره، بهتر است با مشکل اصلی در افت فریم ویدئو در سیستم های نظارت تصویری آشنا شویم.

بسیاری از سیستم های نظارت تصویری، جریان خروجی از دوربین مداربسته را با شبکه به کامپیوتری که مثلا روی میز فروشنده قرار دارد می رساند. این کامپیوتر نقش سرور ضبط تصاویر یا VMS (نرم افزار مدیریت ویدئویی) را بازی می کند. ویدئو سرور، تمام فایلهای ویدئویی دریافتی را در هارددیسکهایی با حجم های متفاوت ذخیره می کند. حالا باید بر روی این مراحل و عوامل اصلی افت فریم های تصویر تمرکز داشته باشیم:

ویدئو سرورها فریمهای تصویر ورودی را گاهی بدلیل رقابت منابع مختلف برای بدست آوردن نوبت پردازش سی پی یو، از دست می دهند.

هد ذخیره سازی هارددیسک گاهی نمی تواند به همان سرعتی که تصاویر ویدئویی به هارددیسک می رسند حرکت کرده آنها را ذخیره کند  و جریان تصویری نمی تواند روان ضبط شود.

سربار پردازش ویدئویی

بیشتر محصولات الکترونیکی و فناورانه مثل کامپیوترهای تحت ویندوز از معماری رویداد محور و اشتراک زمانی برای استفاده از منابع حیاتی سیستم استفاده می کنند. یعنی برای ایجاد عدالت زمانی/پردازشی بگونه ای طراحی شده اند که از اجرای مداوم تنها یک پردازش و عدم دسترسی دیگر منابع به پردازنده جلوگیری کنند. به همین دلیل تمام کارها از ظرفیت پردازشی کمی استفاده می کنند. در این بین رویدادهای لحظه ای و یا شروع بکار خودکار یک پردازش پس زمینه (Background) یا سرویس سیستمی هم هستند که می تواند باعث ایجاد اختلال یا تاخیر در امور در حال انجام می شوند. یعنی ویدئوها در حین ضبط با همه این رویدادها بشکلی روبرو شده و بصورت نامتوازن جریان تصویری ورودی دچار افت و خیز سرعت خواهد شد.

اگر پردازنده، حافظه یا هارددیسک در برنامه یا سرویس درخواستی برای استفاده تصمیم گیری کند، باید هر دو کار را با وقفه هایی انجام دهد و این یعنی باید پردازش لحظه ای بین پردازش ویدئو و درخواست منابع جدید تقسیم شود، در نتیجه از این سربار عملیاتی به افت داده ها در اتصالات شبکه و منابع کامپیوتری خواهیم رسید. البته در شبکه هم برای کاهش مشکل افت داده ها یا از بین رفتن پکیجها از پروتکل های خاصی استفاده می شود که تاخیر را بسیار کم می کنند. اما این روشها برای تصاویر ویدئویی راهگشا نیست و تاثیری ندارد. زیرا دوربین مداربسته در لحظه در حال ارسال تصاویر ویدئویی است و درواقع مدام فریم های جدیدی می فرستد و نمی تواند فریمهای از دست رفته را مجددا ارسال کرد.

بررسی فریمهای تصویری از دست رفته

اخیرا در سی سی تی وی آنلاین به بررسی فریمهای از دست رفته دوربین مداربسته روی سیستمهای سروری تحت ویندوز پرداختیم. در بررسی های انجام شده تنها با کلیک کردن روی کنسول مدیریت دیسک ویندوز بیش از 4000 فریم از تصویر از دست رفتند که باعث ایجاد گپ و فاصله ای 8 ثانیه ای در ضبط تصاویر دوربین مداربسته می شود که همه می دانیم 8 ثانیه می تواند یک دنیا اتفاق را نادیده گرفته باشد! حتی در اینکه چطور فریمها پشت سر هم و با این شرایط مطابق هر درخواستی روی سرور مثل سرویسهای پشت زمینه دچار مشکل شدند تعجب کردیم. تقریبا همیشه این افت سرعت ضبط تصاویر شامل فایلهایی است که روی یک کلاستر از هارددیسک ضبط می شوند و این یعنی چندین ثانیه از ویدئو را از دست داده ایم. این از دست رفتگی پیوسته خیلی بدتر از کاهش رندوم سرعت ضبط تصاویر و از دست رفتن پراکنده فریم هاست.

بسیاری از نصابهای دوربین مداربسته که از سیستم های تحت ویندوز ساده استفاده می کنند برای کاهش این مشکلات، آنرا تنها بعنوان ویدئو سرور در نظر می گیرند و با بهبود تنظیمات ویندوز سیستم سعی می کنند عملیات و سرویسهای Background را به حداقل برسانند. اینکار با حذف آنتی ویروس متفرقه یا نرم افزارهای نصب شده قبلی ممکن خواهد بود. این کارها باعث کاهش افت فریمها می شود اما  به هیچ وجه این پدیده کامل برطرف نشده است.