WDR چیست؟

WDR چیست؟ چگونه WDR را اندازه می گیرند؟ مشکلات WDR در دوربین مدار بسته چیست؟ یکی از مهم ترین و متمایزترین توانایی های دوربین های نظارتی  wide dynamic range (بازه دینامیکی بالا)  می باشد که برای تضمین کیفیت بالای تصویر و وضوح جزئیات بسیار حائز اهمیت است ، WDR یا دامنه دینامیکی بالا در مورد دوربین هایی مورد استفاده قرار میگیرد که بازه دینامیکی بیشتری از دوربین های عادی دارند.
اختلاف سطح نور در محیطهای مختلف یکی از مشکلات اصلی دوربین ها است.

این مشکل زمانی ایجاد می شود که یک منبع نور قوی (مانند نور خورشید) در یک محیط نسبتا تاریک وجود دارد ، وجود منبع نور باعث خواهد شد دیافراگم دوربین بسته  و یا سرعت شاترش کمتر شود و قسمت های کم نور تر به صورت کاملا تاریک به نمایش در خواهند آمد. دوربین های مداربسته 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 اور (OVER ) شدن (یا به اصطلاح سوختن )تصویر خواهد شد و نور خیلی کم باعث می شود تصویر بسیار تاریک (under) باشد.

 HDR یا رِنج دینامیک بالا

اگر شما صحنه ای با نورپردازی زوج دارید هیچ مشکلی پیش نمی آید، دوربین به راحتی سایز باز شدن دیافراگم  و یا سرعت شاترش را برای گرفتن میزان نور کافی تنظیم می کند ، اما اگر صحنه رِنج گسترده ای از نور را پوشش دهد، دوربین مدار بسته چالش سختی را خواهد داشت ، اگر میزان نور را محدود کند برای صحنه های روشن بهینه می شود و صحنه های با نور کم خیلی تاریک خواهد شد. اما اگر روش مخالف را انتخاب کند، یعنی بهینه سازی برای صحنه های کم نور، سمت روشن ساییده (OVER) خواهد شد، بنابراین کاری باید برای غلبه براین 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 عیب هایی نیز دارد.

مشکلات استفاده از WDR چیست؟

• نویز موجود در قسمت های مختلف تصویر ممکن است متفاوت باشد.
• قسمت های تیره تصویر معمولا نویز بیشتر است.
• ممکن است سطح روشنایی قسمت هایی که بین دو سطح با روشنایی مختلف قرار دارند متفاوت باشد.
• ممکن است زنده بودن رنگ ها به شدت کاهش یابد.

Dynamic Range یا دامنه دینامیکی به چه معناست؟

دامنه داینامیک به میزان توانایی دوربین در دریافت تصاویر در بازه های نوری متفاوت اطلاق می شود ، هرچه این دامنه بیشتر باشد دوربین توانایی بیشتری در دیدن اختلاف نور متفاوت دارد ، برای بیشتر دوربین های معمولی این بازه حدود ۵۰db است، و البته چشم یک انسان معمولا حدود ۱۰۰db دامنه دینامیکی دارد.

اندازه گیری WDR

دانستن این موضوع که یک صحنه چه میزان گستردگی رِنج سطوح نور را پشتیبانی میکند بسیار مهم است ، عموما در صنعت نظارت برای اندازه گیری آن قابل قبول است دسی بل میباشد. (مثلا DB113،DB58) سطح بالاتر نشان دهنده عملکرد قوی تر WDR میباشد متأسفانه این اندازه گیری استاندارد نشده است و به اصطلاح دید هر تولیدکننده ای می باشد 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 پیکسل ها و بالاتر بودن کیفیت رزولوشن به ثبت جزئیات بهتر حتی در مناطق کم نور کمک به سزای می کند و نویز (برفکی شدن) تصویر تا حد قابل توجهی کاهش پیدا میکند که این امر باعث شارپ و زنده بودن تصویر میشود.

دیگر تکنیک های شبه WDR چیست؟

• BLC  یا جبران نور پس زمینه به راحتی نوردهی تک را برای دوربین تنظیم می کند. 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 تلاش های پردازش تصویر است که حتی به توانایی های WDRواقعی نیز نزدیک نمی شود. 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 می شود ولی این تکنیک بصورت نرم افزاری صورت می پذیرد که در آن بهبود با تغییر مقادیر اشعه گاما در ناحیه تاریک تصویر انجام می گردد سطح DWDR بین ۱ تا ۸ می باشد 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 نمی باشد.

   

• True WDR در این تکنولوژی رنج  WDR یعنی تغییرات شدت نور میدان تصویر می تواند بیشتر باشد عملکرد این تکنولوژی به گونه ای است که در آن سنسور ها به جای دو تصویر،چندین تصویر با میزان نوردهی های بالا و پایین در یک فریم  توسط پردازنده ترکیب می نمایند. بهبود تصویر در سه سطح (پایین/متوسط/بالا )بسته به شرایط نوری انجام می شود که انتخاب این سه سطح به منظور ساخت تصویر مناسب و ایده آل بایستی با دقت صورت پذیرد.

  

مقایسه تکنیک های WDR و DWDR و  BLC