Analog mu IP mi? İşte bütün mesele bu…

Genelikle Kameralar çözünürlük üzerine bazı terimlerle aklımıza yer etmiştir.

Kaç mega pixel gibi… Aslında bu soru;

“Kameranın görüntüsünde yer alan herhangi bir resimde kaç tane satır vardır” demektir. Satır sayısı arttıkça görüntüde ki detaylandırma da aynı oranda artar. Bu konuyu aklımızda şöyle canlandırabiliriz. 37 ekran Televizyonda izlediğiniz bir film ile 102 ekran Televizyonda izlediğiniz görüntü arasındaki fark gibidir. 102 ekranda daha fazla satır sayısı vardır. Her iki filmde aynı fakat 102 ekranda daha çok detayı görebiliriz.

Şimdi, Network ya da IP Kameraları tanımak için teknolojinin derinliklere inip kısa bir gezintiye götüreceğim sizi…

Analog kameralara genel bakış

Bir IP kamera, analog fotoğraf makinesi gibi bir görüntü sensörüne sahiptir. Bununla birlikte yakaladığı görüntüyü, ‘veri’ olarak bir ağ bağlantısı üzerinden iletir. Bu veri bilgisayar uygulamaları için kullanılan standart ağ protokolü üzerinden gönderilen sıkıştırılmış video kareleri şeklindedir. IP, ev ve internet bilgisayarları arasında veri iletimi için kullanılan bir dil olan ‘Internet Protokolü’ anlamına gelir. IP kameralar küçük bir bilgisayar gibidir.

Kameranın görüntü iletimi için IP kul landığı gerçeği çok önemli değildir. Analog kamera sistemlerde olduğu gibi PAL ve NTSC ve benzeri gibi yayın standartlarına bağlı olmaması önemlidir. Teorik olarak, biz şimdi istediğimiz herhangi bir çözünürlüğe sahip olabiliriz. Böylece IP kameralarda 800×800 pixel olabildiği gibi bu değerlerin kolayca büyüyeceği öngörülüyor

Her kameranın kendi özel uygulamaları vardır. Bu uygulamalar bilgisayar ve işletim sistemine bağlı olarak çalışırlar. Analog Kamera sistemlerindeki kayıt ünitelerine (DVR– Sayısal Video Kayıt Cihazı) IP kameralardaki benzeri NVR ( Ağ Video Kayıt ) cihazı da vardır. IP kameralarda sadece NVR’lara bağlı değildir. Yüksek kapasiteli IP kamera sistemlerinde Storage veya NAS sistemleritercih edilir. NTSC, PAL ve HDTV gibi yayın seviyesindeki çözünürlük sensör tipleri gibi yükselmeye devam edecek gibi…
Şimdi IP kamera ve sistemlerinin, işlevsellik ve performansı üzerindeki etkilerini kullanılan farklı teknolojiler üzerine odaklanalım.


Sensör

Son zamanlarda IP kameralarda, analog kameralardaki gibi aynı sensörler kullanılıyor. Diğer bir
deyişle, onlar 720×480 veya 720×576 çözünürlüğe sahiptir. Interlace sensörler analog kameraların bir gerçeği
olsa da, bu sensör türü, görüntülerde problem oluşturur ve bu nedenle IP kamera dünyasında yerleri yoktur.
Önerim; Interlace sensörlü IP kameralardan kaçınmanız, bunların yerine, progressive sensörleri olan IP
kameraları tercih etmeniz… Kameranın teknik özelliklerinin yazılı olduğu belgeye bakabilir, eğer orada sensö-
rüyle ilgili bir bilgiyi bulamadıysanız üreticiye sormanızı öneririm. Ürünün teknik dökümanında böyle bir bilgi
yer almıyorsa, bu, olumsuz bir işaret olabilir.
Geleneksel olarak, IP kamera üreticileri, çözünürlüğü ‘megapiksel’ kelimesi ile duyurur. Megapiksel terimi
basitçe; sensörün dikey ve yatay çözünürlük değerlerinin çarpımıdır.
Örneğin, bir kamera 1.280×720 çözünürlüğe sahip ise, 0.9 milyon piksel vardır ama bu çoğu zaman bir
megapiksel olarak yuvarlanır.
Perspektife sensörün çözünürlük değerini yerleştirerek, kullanımdaki video standartlarının diğer türlerine bakalım:


DVD Formatı
Analog TV için yayın dünyasında kullanılan aynı çözünürlüğü sağlamak için tasarlanmıştır. NTSC için 720x
480 çözünürlük ve PAL için 720×575 çözünürlüğe sahiptir. DVD kalitesini, analog TV kapalı ve DVD izlerken
görüntünün ne kadar keskin ve daha iyi olduğunu fark etmiş olabilirsiniz.

NTSC / PAL standartları, kameralı cep telefonlarından daha az çözünürlüğe sahiptir. Yaptığımız hesaplamaları özetlersek; bir megapiksel IP kameranın NTSC DVD’ye göre üç kat daha fazla piksele sahip olduğunu söyleyebiliriz.
Bu, NTSC / PAL görüntülerinde çok fazla bozulmanın meydana geldiğini gösterir. Not: DVD oynatıcılar S-Video tipindeki çıkışa sahip olabilirler. Bu tür standart tek koaksiyel kablo bağlantısını kullanarak daha yüksek çözünürlük elde edebiliyoruz. Yeni DVD oynatıcılarda kullanılan ‘yükselen değer’ HDMI denilen dijital standarttır…
Aynı şekilde HDMI ile de daha yüksek çözünürlükler elde edebiliyoruz.
Şimdi, yatay ve dikey numaralarını çarparak DVD için toplam çözünürlüğünü hesaplayalım. Bu bize NTSC için 350.000 piksel ve PAL için 414.000 piksel (kolaylık sağlamak için yuvarlama yaptım) değerini verir. NTSC ve PAL için sırasıyla 0.35 ve 0.41, megapiksel değerlerini öğrenmek için bu değerleri bir milyona bölün.

Şimdi, “Neden bazı IP kameralar VGA çözünürlüğünde?” sorusunu sorabilirsiniz. Cevabına değinmek için uygun bir zaman… VGA 640 × 480 belirli PC çözünürlüğünü ifade etmektedir. Bu çözünürlük aynı zamanda NTSC videonun ‘kare piksel’ versiyonu olarak kabul edilir. Bir VGA çözünürlüklü IP kameranın, tam çözünürlüklü analog meslektaşından aşağı olacağını düşünebilirsiniz.
Ama durum hiç de öyle değildir. VGA çözünürlüğündeki görüntüler alıcıya tam olarak iletilirken, NTSC / PAL görüntülerinin çözünürlük değerlerinin düşmesi ya da azalması söz konusudur. Gerçekten de, çoğu insan teknik dökümanlarda yazılanın aksine VGA IP kamera görüntüsü ile kaliteli CCTV kamerayı karşılaştırdığında daha temiz ve net bir görüntü olduğunu gördüğünde şaşırır
 .

High Definition Television (HDTV )
Amerika’dan dijital TV standartları üzerine çeşitli yenilikler geliyor ama en yaygın olanları 720p ve 1080i / p’dir. ‘P’nin anlamı progressive (sürekli), i’nin ise interlaced (taraklı)’dır.
1080i, 1920×1080 interlaced çözünürlüğüdür ve HDTV için en yaygın kullanımlardan biridir. 1080p, 1080i ile aynı çözünürlüğe sahiptir, ancak, adından da anlaşılacağı gibi, formatı progressive’dir. Bu tür HDTV yayınında kullanılamaz ama Blu-Ray Disc formatında kullanılır. Gelin yine biraz matematik hesabı yapalım, 720p kabaca 1megapikseldir ve 1080i / p’yi 2 megapiksel olarak kabul edelim.
Bu yüzden NTSC / PAL formatından HDTV formatına oldukça büyük bir sıçrama yapmış olsa bile, aşağıda
sensörlerin bu duruma etkisine kısa bir göz atacağız. Sürekli taramada görüntü karesi tek seferde ekrana
yansıtılmaktadır. Taraklı taramada ise önce görüntünün tek numaralı satırları ekrana yansıtılmakta, arkasından çift
numaralı satırları yansıtılmaktadır. Böylece bir poz iki turda oluşturulmaktadır. Klasik TV yayınları taraklıdır.

Profesyonel Fotoğraf Makineleri
Bu kameralar çözünürlüğün nereye kadar gidebileceğini bize gösterir.
Bu yazıda bahsettiğim gibi, yüksek çözünürlüklü profesyonel (DSLR) fotoğraf makineleri, 20 megapiksel
ve hatta çözünürlüğü 60 megapikseli aşan modellere ulaşmıştır. Dahası, bu kameralar süper dinamik
aralığına ve hassasiyete sahiptir. Bu durum CCTV kameralarında kullanılan sensörlerinden çok daha büyük
sensörlerin kullanımından kaynaklanmaktadır. Düşük ışık performansı söz konusu olduğunda, IP kameralarda
kullanılan CMOS sensörler efsaneyi çürüttü. “O zaman, neden daha yüksek çözünürlük?” sorusu aklınıza
gelmiş olabilir. Birincisi; size görüntüyü bulanıklaştırmadan görüntüyü yakınlaştırma ve netleştirme yeteneği
verir. Bir plaka gibi detay görüntüde 0.3 megapiksele karşın, 3 megapiksel çok daha tanımlanabilir olacaktır.
Üç analog kameranın görüntülediği bir alanı, üç megapiksel çözünürlüğe sahip -daha fazla çözünürlüğe sahip
bir IP kamera ile görüntüleyebiliriz.

IP kamerayı yan çevirdiğinizde, aynı çözünürlüğe sahip ama çok daha geniş bir alanı kapsayacak şekilde konumlandırabilirsiniz.

Lens seçimi ve konumlandırmalar, görüntünün çözünürlüğünü tabi ki etkiler. Daha az kamera kullanarak
maliyet artışından kaçınabiliriz.
Sensör çözünürlüğü, görüntü kalitesini etkileyen tek ölçüt değildir. Lens kalitesi ve düşük ışıktaki kayıt performansı, etkin çözünürlüğü etkileyebilir. Örneğin, lensin seçiminin önemi, görüntülenen alandaki ışığı daha çok sensörün üzerine düşürerek, sensör çözünürlüğünü telafi etmesi yönündedir. Çözünürlüğü arttıkça, bu ayrıntılara dikkat etmek giderek daha önemli hale gelir.
Işık toplama kapasitesi üzerine, her şeyin eşit olduğu düşünüldüğünde, artan çözünürlük değerlerinde, sensörlerin boyutu küçülürken daha yüksek gürültü seviyeleri oluşuyor.
Daha önce belirtildiği gibi; tek bir sensörün boyutunu büyütmek telafi edebilir. Dezavantajı ise, kamera maliyetini artırmasıdır. Kameranın etkin çözünürlüğünü düşürme eğilimine rağmen, gürültüyü azaltmak için özel işlemler vardır.

Unutmayın, iki sensörün eşit büyüklükte olması, onların aynı performansa sahip olması anlamına gelmez. Bir çeyrek (1/4) inç sensör, bir inç’in üçte birine (1/3) eşit sensöre göre daha düşük kalitede olabilir. Kameranın Lux derecelendirmesi kamera hassasiyetini (Örneğin, obtüratör hızı gibi) değerlendirmek için gerekli tüm ölçümlerden yoksundur. Yani, hiçbir şey kameranın, düşük ışıklı ortamlarda nasıl çalıştığını daha iyi ölçmek için yeterli
değildir ve ölçümü etkilediği için kesin olarak birşey söylenemez.
Bu değerler kameraları kıyaslamada kullanılmaz.

Video Sıkıştırma
Sıkıştırılmamış videoyu saklamak ve iletmek önemli miktarda veri alanı kaplar. Hatta standart tanımına göre
sayılar çok büyük olabilir. DVD’yi göz önüne alalım. Sadece 720×480 çözünürlükte, saniyede 24 kare (filmlerde kullanılan), biz burada saniyede 132 megabit/sn’lik veriden bahsediyoruz.
Diyelim ki, 3 mbit/sn’lik bir band genişliğiniz var, yani video sıkıştırması olmadan DVD izlemek için gerekli
olan bağlantınızın 40 kere daha yavaş olduğunu düşünün.
Neyse ki, video, sıkıştırma için çok müsait. Videoda çerçeveler kendilerini kare dizisi gibi sıralarlar, birden
fazla tekrar söz konusudur. Mavi bir gökyüzünü düşünün. Bu görüntüde, pikseller aynıdır ve görüntüler daha
az bit kullanılarak tanımlanabilir. Biz bu sisteme ‘interframe sıkıştırma’ diyoruz. JPEG formatı bir interaframe
sıkıştırma şeklidir. JPEG’leri bir dizi karelik gönderim yaptığımızda, Motion JPEG veya M-JPEG diye adlandı-
rılır. JPEG formatını kamera sistemlerine uygulamak ucuzdur, dolayısıyla evrensel olarak IP kameralar bu uygulama ile sunulur.
‘Interframe’ sıkıştırma, kareler arasındaki fazlalıktan yararlanır. MPEG-2, MPEG-4, H.264 (ayrıca MPEG-4 Part
10 ya da MPEG-4 AVC olarak adlandırılır) ve VC-1 gibi popüler sıkıştırmastandartları vardır. Yüksek düzeyde,
bu sistemler tek bir karesini sıkıştırarak JPEG benzeri bir formata çevirir.
Fakat mevcut çerçeveler içinde daha önce benzer olup olmadığına bakar.
Eğer öyleyse, yani benzerlikler var ise, o zaman sadece farklı olanı aktarmak için gerekli görüntü verilerini,
bu bilgiler ile birleştirerek görüntüler.
Örneğin, bir binanın önünde yürüyen bir kişi düşünün. Bina, görüntünün her karesinde değişken değildir. Tek
şey, değişen hareketli kişiyi anlatan pikseldir. Yukarıdaki sistemler bloklar halinde ekranı böler ve daha sonra hareket olup olmadığını, yani her blok hareketini izler. Eğer hareket varsa, o zaman tüm görüntüyü tekrar
etmek yerine, dekoder bu farklı kareyi taşımak için görüntüyü yönlendirir.
Dekoder bu işlemi gerçekleştirmek için önceki kareleri üzerinde tutar.
Sıkıştırma miktarı tahmin edilebilir değildir ve görüntüye bağlıdır. Statik bir görüntüyü sıkıştırmak yüksek
seviyelere ulaşabilirken, hareket dolu bir gece zamanı görüntüsünü sıkıştırmak muhtemelen daha düşük
olacaktır. JPEG sistemler veri kaybı olmadan 10 ila 20 kez sıkıştırma sağlayabilirken, MPEG-4 AVC kullanan
sistemler 50, hatta 100 kat sıkıştırma yapabilmektedir.


Biz sıkıştırılmış bir video görüntüsüne sahibiz, bu veriyi görüntülenmesi veya saklanması için bir yere iletmemiz gerekir. Fiziksel bağlantıda favori yöntem bir ethernet portudur. Yıllardır bilgisayarlar için en yaygın bağlantı
düzeni olan ethernet portu, IP kamera ölçeğinde kazançlı bir yöntemdir. Power over Ethernet (PoE) teknolojisinin
gelişiyle birlikte, IP kameralar, aynı anda Ethernet kablosu kullanarak güç gereksinimlerini de karşılarlar.


Ethernet üzerinden video dağıtma konusunda bant genişliği yetersizliği yönünde bazı görüşler vardır. Gerçekte tam tersi doğrudur. Tipik bir IP kamera saniyede 2-3 megabit veri hızına sahiptir. 100 Mbit/sn bant genişliğine sahip ethernet portu aynı tel üzerinde birçok kameranın sinyalini taşımak için yeterli bant genişliğine
sahiptir. Gerçekte, ağ anahtarlarıyla (switch) her bir kamera kendine özel 100 Mbit/sn’lik bağlantıya sahip olur.
Böylece kameraların veri yolunda hiçbir tıkanıklık olmayacaktır. Evet, seçilen ağ anahtarı tüm kameralarda
gelen kayıt verilerinin geçişine olanak tanıyan anahtarlama seviyesinde olmalıdır. Ve elbette, bu teknoloji ile
aktarılan ‘veri’ paketleri, analog kameraların aksine, kablo üzerindeki kaybı çok daha düşüktür.

Modern IP kameralar onlardan video görüntülerini almak veya izlemek için basit işlevsel arabirimleri destekler.
Basit formu ile doğrudan herhangi bir tarayıcı ile (genellikle hareketli JPEG kayıtlarda) kameraya bağlanabilirsiniz, kamera bir web sunucusudur.
Ancak, H264 benzeri formatlar için ise bilgisayarınıza H264 çözümleyici yapan çözücü program yükleyerek
izleyebilirsiniz.

Bu işlevsellik bakış açısına göre sınırlayıcı olabilir. Şöyle ki, kamera şirketleri kamera ile tarayıcı arasında nasıl konuşulacağını belirlemek için küçük uygulamalar kullanırlar. Örneğin; Windows lingo ‘ActiveX denetimleri’ denilen eklentileri sağlar. Bu kontroller ses/video akışı oynatmak için internet üzerinde kullanılan Flash player gibidir. Sonraki yöntem ise, bir yazılım geliştirme kiti SDK adıyla isimlendirilir. Bu SDK’lar uygulama geliştiricilerinin kamerayla iletişim kurabilmek için oluşturulmuş bir bilgisayar kütüphanesidir. Örneğin; DVR cihazı video yakalama ve kamerayı kontrol etmek için üçüncü parti yazılımlar kullanır ve SDK olmadan, üçüncü parti entegrasyonu mümkün değildir.
Çoğu kamera sistemi, bir NAS (AğaBağlı Depolama Sistemi) veya bir PC
veya sunucuya kayıt edebilme özelliğindedir. Hatta günümüzde birçok kamera video karelerini e-posta olarak gönderebilir veya ftp, bir internet
sunucusuna yükleyebilir özelliklere sahiptir.

IP kameraları yazılım üzerinden kontrol edebiliriz. Bu yazılımlara VMS -Video Yönetim Yazılımı- denir. VMS yazılımı kullanmak dışında kameranın kendi arayüzü üzerinden ethernet protokolü aracılığıyla kameraya ulaşarak da yönetimi mümkündür. Ayrıca, IP PTZ kameralar (hareketli kameralar) tarayıcı üzerinden de yönetebildiğimiz gibi
VMS üzerinden de kontrol edilebilir.
Analogların aksine tek kablo ile yönetimi mümkündür.

 

 

 

Özet

CCTV kameralar analog görüntüleyici (TV) standardına bağlı diye bahsetmiştim. Bu standartların en yaygınları
da NTSC ve PAL idi. Şu ana kadar güncel olarak analog kameralarda çözünürlük değeri 700 TVL’e ulaş-
mıştır. Bu değer, yatayda 960 satıra denk geliyor. Bilgisayar ağlarındaki gelişmeler düşünüldüğünde IP kameralarının çözünürlüğü ve diğer yetenekleri, gelecekteki büyüme için çok daha iyi bir performans sağlayabilir.


Şunu açıkça belirtmek gerekir ki; güvenlik kamerası sayısı 20’den daha az olan sistemler için Analog tercih edilebilir. Fakat, kamera sayısı 20 ve üzeri ise bu durumda IP kameraya yönelmek doğru bir seçim olacaktır.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.