فرآیند پیمایش

در نمایشگر و دوربین از پیمایش های محل تصویر (Raster scanning) و جلو رونده (Progressive scanning) استفاده می شود. در گذشته تمامی سیستم های ویدئوی حفاظتی آنالوگ از روش پیمایش محل تصویر استفاده می کردند اما امروزه در سیستم های دیجیتالی جدید از پیمایش جلو رونده استفاده می شود. نمای کلی از دوربین حفاظتی و توضیح مختصری در مورد فرآیند پیمایش محل تصویر و سیگنال ویدئویی در شکل های زیر نشان داده شده است.

تصویر ساخته شده از پرتو های نوری توسط حسگر دوربین به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود و سپس مدارهای الکترونیکی دوربین تصویر ساخته شده را پردازش می کنند. تصویر ترکیبی حاصل از این پردازش حاوی اطلاعات تصویر (شدت روشنایی و رنگ) و پالس های همگام سازی افقی و عمودی است. سیگنال ها تحت قالبی به نام فریم تصویر ویدئویی که از دو رشته اطلاعاتی تشکیل شده، ارسال می شوند. هر رشته در یک/ شصت ام ثانیه ارسال می شودو کل فریم در یک/ سی ام ثانیه ارسال می گردد و با تکرار فرآیند ارسال در هر ثانیه، ۳۰ فریم ارسال می شود.

 

در مجموع سه استاندارد جهانی برای تلویزیون های آنالوگ وجود دارد: سیستم تلویزیون رنگی NTSC آمریکا،PAL اروپا و SECAM فرانسه. اولین تفاوت میان این استانداردها در تعداد خطوط تلویزیونی است. در NTSC از ۵۲۵ خط تلویزیونی و در استاندارد های PAL و SECAM از ۶۲۵ خط تلویزیونی استفاده می شود. سرعت نمایش تصویر (Frame Rate) در استاندارد NTSC به مقدار ناچیزی از نصف فرکانس خطوط برق شهری (۶۰ هرتز) کمتر است. این در حالی است که در استانداردهای PAL و SECAM سرعت نمایش تصاویر دقیقاً نصف فرکانس برق شهری در اروپا (۵۰ هرتز) است. تا به امروز برای ارسال سیگنال آنالوگ از طریق آنتن های گوش خرگوشی یا کابل کوآکسیال در استاندارد NTSC از گستره ی فرکانسی بین ۳۰ هرتز الی ۶ مگاهرتز استفاده شده است .

پیمایش محل تصویر

همان طور که در شکل زیر نشان داده شده است، پیمایش رشته اول از قسمت بالایی و سمت چپ تصویر شروع می شود و خط به خط تا رسیدن به پایین تصویر ادامه می یابد و به شکل مشابه برای رشته دوم این فرآیند تکرار می شود. در هر پیمایش یک خط افقی از سمت چپ تصویر شروع می شود و در نقطه متناظر در سمت راست به پایان می رسد. در سیستم NTSC اولین رشته ی تصویر با پیمایش ۲۶۲.۵ خط افقی ساخته می شود و دومین رشته ی تصویری که در فریم قرار می گیرد. به طور مشابه و با پیمایش ۲۶۲.۵ خط ساخته می شود. این دو رشته طوری همگام سازی می شود که رشته دوم دقیقاً در ناحیه خالی بین خطوط رشته ی اول قرار بگیرد و یک فریم تصویری در هم بافته ی کامل شامل ۵۲۵ خط ایجاد شود. این نحوه پیمایش باعث ایجاد یک سیستم در هم بافته ی دو در یکی می شود که در هنگام تعویض نمایش صحنه از یک دوربین به دوربین دیگر ( در مجموعه های حفاظتی که چند دوربین و نمایشگر دارند ) از بی ثباتی و جهش تصویر جلو گیری می کند. در سیگنال ویدئویی اطلاعات تصویر با شدت روشنایی پایین (رنگ سیاه) به ولتاژ صفر و شدت روشنایی بالا (رنگ سفید) به ولتاژ یک ولت نزدیک هستند.

شکل 1 - پروسه پیمایش تصویر(scan image) دوربین مدار بسته

فرآیند پیمایش محل تصویر سیگنال ویدئوی آنالوگ و سیگنال ویدئو تولیدی

شکل 2 - پروسه پیمایش تصویر(scan image) دوربین مدار بسته

فرآیند پیمایش جلو رونده و دیجیتال و سیگنال ویدئویی تولید شده به وسیله ی آن

فرآیند پیمایش در دوربین های حالت جامد به نوع دیگری است. حسگر حالت جامد از آرایه های خیلی کوچکی به نام پیکسل (Pixel) تشکیل شده است که اطلاعات تصویر را در خود جای می دهند و به صورت زنجیره وار توسط مدارهای الکترونیکی دوربین بازخوانی می شوند که با این کار قالبی مشابه ی NTSC (525 خط تلویزیونی در هر یک/ سی ام ثانیه (۳۰ fps) تولید می شود). استفاده از دوربین و نمایشگر دیجیتال نحوه ی ارسال و نمایش سیگنال را تغییر داده است و مسیر پردازش را عوض کرده است. در سیستم دیجیتال نحوه ی نمایش تصویر روی نمایشگر شبیه روش آنالوگ است اما با این تفاوت که بر خلاف مشاهده ی ۵۲۵ خط افقی تلویزیون (سیستم NTSC) پیکسل های تصویر در قالب سطرها و ستون ها دیده می شوند. تصویر در این سیستم به دو بخش پیکسل های سطری و پیکسل های ستونی تقسیم می شود و هر پیکسل اطلاعات شدت روشنایی و رنگ همان نقطه از صحنه را در خود جای می دهد. سیگنال دیجیتالی شده ی صحنه به نمایشگر دیجیتالی مثل LED، LED، پلاسما یا دیگر انواع نمایشگر ارسال می شود و با حفظ کامل جزئیات، پیکسل به پیکسل بازسازی می شوند تا تصویر نهایی از صحنه ایجاد شود.

پیمایش جلو رونده و دیجیتال

پیمایش دیجیتالی تصویر به دو شیوه ی درهم بافتن دو رشته در یک رشته و یا به شیوه ی جلو رونده کامل می شود. در شیوه ی جلو رونده هر خط به صورت زنجیره ای خطی پیمایش می شود یعنی پیمایش از خط ۱ شروع شده و سپس خط ۲، خط ۳ تا آخرین خط پیمایش می شوند.

نسبت طول به عرض استاندارد برای سیستم های آنالوگ ۴:۳، صفحه عریض۱۶:۹ و … است و حسگرها و نمایشگرهای حالت جامد قادرند قالب های مختلفی از پیکسل های افقی و عمودی تولید کنند. مانند آنچه که در بالا به عنوان نمونه بیان شد، قالب های متنوعی برای نسبت های مختلف تعداد پیکسل های طولی و عرضی نمایشگر و حسگر وجود دارد. به عنوان مثال قالب های استاندارد برای دوربین های CCD رنگی برای وضوح تصویر ۳۳۰ خط تلویزیونی، h512×v492 و برای وضوح تصویر ۴۸۰ خط تلویزیونی، h768×v494 و برای نمایشگرهای LCD این نسبت h1280×v1024 است. حرف v نماد خطوط عمودی و حرف h نماد خطوط افقی است.