معرفی انواع پروتکل‌های کنترل دوربین

در این مطلب به معرفی و تحلیل جامع انواع پروتکل‌های کنترل دوربین‌های کنفرانسی و نظارتی می‌پردازیم. این پروتکل‌ها امکان کنترل از راه دور حرکات، زوم، و سایر تنظیمات دوربین‌ها را فراهم می‌کنند.

پروتکل‌های کنترل دوربین به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: پروتکل‌های آنالوگ و پروتکل‌های تحت شبکه یا IP. پروتکل‌های آنالوگ معمولاً از طریق کابل‌های سریال مانند RS-485 یا RS-232 برای ارسال دستورات استفاده می‌کنند، در حالی که پروتکل‌های IP از طریق شبکه و کابل‌های اترنت کار می‌کنند.

پروتکل‌های آنالوگ

این پروتکل‌ها قدیمی‌تر هستند و برای کنترل دوربین‌های PTZ (Pan-Tilt-Zoom) استفاده می‌شوند.

پروتکل VISCA

پروتکل VISCA (Video System Control Architecture) یک پروتکل ارتباطی سریال است که توسط سونی (Sony) در اوایل دهه ۱۹۹۰ معرفی شد تا راهی استاندارد برای کنترل از راه دور دوربین‌های PTZ، دوربین‌های ویدئو کنفرانس و تجهیزات ویدئویی فراهم کند. این پروتکل معمولاً از طریق پورت‌های سریال RS-232 و RS-422/485 با سرعت‌های مختلف (معمولاً ۹۶۰۰ بیت بر ثانیه) کار می‌کند و قابلیت‌های پیشرفته‌ای مانند کنترل دقیق حرکات، تنظیمات تصویر و ذخیره/فراخوانی پریست‌ها را ارائه می‌دهد.

ساختار کد: دستورات به صورت بایت‌های هگزادسیمال ارسال می‌شوند و هر دستور از یک هدر، آدرس مقصد، کد دستور، و یک بایت انتهایی تشکیل شده است. ساختار یک بسته (packet) در پروتکل VISCA به شکل زیر است:

به عنوان نمونه، دستور حرکت دوربین به سمت راست به صورت زیر می‌باشد:

• 81‎ 01‎ 06‎ 01‎ 02‎ 01‎ FF
• 81: بایت شروع (فرستنده ۱)
• 01: آدرس مقصد (دوربین ۱)
• 06: کد دستور PTZ
• 01: کد دستور حرکت به راست
• 01 02: سرعت حرکت
• FF: بایت پایان

مزایا:

• کنترل دقیق: امکان کنترل بسیار دقیق حرکات PTZ، تنظیمات تصویر (مانند گاما، شاتر) و ذخیره‌سازی/فراخوانی پریست‌های متعدد.
• پشتیبانی از دستورات جامع: دستورات متنوعی برای هر جنبه از عملکرد دوربین وجود دارد.

معایب:

• وابستگی به برند: به طور عمده توسط سونی و برخی سازندگان دیگر پشتیبانی می‌شود که آن را کمتر جهانی می‌کند.
• پیچیدگی نسبی: ساختار کدگذاری پیچیده‌تر از Pelco-D است.
• محدودیت‌های سریال: نیاز به کابل‌کشی اختصاصی و محدودیت در فاصله.

کاربردها:

• اتوماسیون: استفاده در سالن‌های کنفرانس و کلاس‌های درس هوشمند جهت کنترل اتوماتیک دوربین‌ها.
• سیستم‌های ویدئو کنفرانس: جهت کنترل دوربین‌های کنفرانس در ارتباط ویدئویی.
• تولید ویدئو و پخش زنده: جهت کنترل دقیق دوربین‌ها در استودیو و محیط‌های ضبط.

پروتکل‌های Pelco-D و Pelco-P

این پروتکل‌ها توسط Pelco برای کنترل دوربین‌های PTZ در سیستم‌های نظارت تصویری توسعه یافته‌اند و به دلیل سادگی و کارایی به سرعت رایج شد. Pelco-P در دهه ۱۹۸۰ و Pelco-D در دهه ۱۹۹۰ توسعه یافت. Pelco-D به سرعت جایگزین Pelco-P شد و با فراهم کردن قابلیت‌های بیشتر، به استاندارد غالب تبدیل شد. این پروتکل‌ها از طریق کابل‌ RS-485 امکان ارتباط و کنترل چند دوربین‌ PTZ با یک کنترلر را فراهم می‌کنند.

ساختار کد: دستورات در پورتکل Pelco-D نیز به صورت هگزادسیمال و فریم‌های 8 بایتی ارسال می‌شوند و هر دستور از یک هدر، آدرس مقصد، کد دستور، و یک بایت انتهایی تشکیل شده است. ساختار یک بسته (packet) در پروتکل VISCA به شکل زیر است:

ساختار یک پکت یا فریم در پروتکل Pelco-D به‌صورت زیر است:

به عنوان نمونه، دستور حرکت دوربین به سمت بالا با سرعت متوسط به صورت زیر می‌باشد:

• FF‎ 01‎ 00‎ 08‎ 20‎ 20‎ 00‎ 49‎
• FF: بایت همگام‌سازی
• 01: آدرس دوربین ۱
• 00 08: دستور حرکت به سمت بالا
• 20 20: سرعت Pan و Tilt
• 00: زوم
• 49: چک‌سام

مزایا:

• سادگی: ساختار فریم ساده و قابل فهم است که پیاده‌سازی آن را آسان می‌کند.
• پشتیبانی گسترده: تقریباً تمام دوربین‌های PTZ در بازار از این پروتکل پشتیبانی می‌کنند.
• کنترل چند دوربین: امکان کنترل تا ۲۵۵ دوربین بر روی یک کابل RS-485.

معایب:

• قابلیت‌های محدود: دستورات آن نسبت به VISCA محدودتر هستند و امکان کنترل تنظیمات پیشرفته تصویر را ندارند.
• یک‌طرفه: در حالت استاندارد، ارتباط یک‌طرفه (از کنترلر به دوربین) است.

کاربردها:

• سیستم‌های نظارت تصویری سنتی: استفاده در DVR/NVRها و کنترلرهای PTZ.
• دوربین‌های امنیتی PTZ: کنترل حرکات اولیه در سیستم‌های نظارتی.

پروتکل پاناسونیک (Panasonic)

این پروتکل اختصاصی توسط پاناسونیک برای کنترل دوربین‌های PTZ خود توسعه یافته است و ساختار کد آن شبیه به پروتکل VISCA است، اما از مجموعه‌ای از دستورات خاص خود استفاده می‌کند. این پروتکل امکان کنترل حرکات و زوم دقیق را فراهم می‌کند.

• نوع ارتباط: برای مدل‌های قدیمی RS-232, RS-422/485 و برای مدل‌های جدید و IP ارتباط تخت شبکه و به‌صورت HTTP/CGI می‌باشد
• ساختار کد: برای نسخه‌های سریال، از بایت‌های هگزادسیمال شبیه به VISCA استفاده می‌کند. برای نسخه‌های IP از دستورات مبتنی بر URL استفاده می‌کند.
• مزایا: کنترل جامع و دقیق دوربین‌های پاناسونیک، بهینه‌سازی شده برای اکوسیستم این شرکت.
• معایب: محدود به دوربین‌های پاناسونیک، عدم سازگاری کامل با دستگاه‌های سایر برندها.
• کاربردها: سیستم‌های ویدئو کنفرانس و تولید محتوای پاناسونیک، سیستم‌های نظارتی مبتنی بر دوربین‌های این برند.

پروتکل‌های تحت شبکه (IP)

این پروتکل‌ها جدیدتر بوده و از بستر شبکه برای ارسال دستورات و داده‌های ویدئویی استفاده می‌کنند. در ادامه به معرفی چند نمونه از پروتکل‌های رایج و پرکاربرد کنترل دوربین بر بستر شبکه می‌پردازیم.

پروتکل ONVIF 

پروتکل (Open Network Video Interface Forum) ONVIF یک استاندارد جهانی برای تبادل اطلاعات بین دستگاه‌های IP-based در حوزه نظارت تصویری است. این پروتکل در سال 2008 توسط کنسرسیومی از شرکت‌های Axis، Bosch و Sony ایجاد شد تا امکان همکاری و سازگاری بین محصولات تولیدکنندگان مختلف را فراهم کند.

ساختار کد:

بر پایه پروتکل‌های تحت وب مانند SOAP (Simple Object Access Protocol) و HTTP است. دستگاه‌ها با ارسال پیام‌های XML از طریق شبکه، با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. پروتکل ONVIF دارای پروفایل‌های مختلفی است که هر کدام مجموعه‌ای از ویژگی‌ها را مشخص می‌کنند، مانند:

• Profile S: برای پخش ویدئو و کنترل PTZ
• Profile G: برای ذخیره‌سازی و بازیابی ویدئو
• Profile T: برای پخش پیشرفته ویدئو

مزایا:

• استاندارد باز: به دلیل باز بودن استاندارد، سازگاری بین برندهای مختلف بسیار بالاست.
• قابلیت‌های جامع: امکان کنترل PTZ، تنظیمات تصویر، مدیریت کاربر، کشف دستگاه و… را فراهم می‌کند.
• انتقال داده و کنترل بر روی یک کابل: استفاده از کابل اترنت برای ارسال ویدئو و دستورات کنترل. 

معایب:

• پیچیدگی در پیاده‌سازی: به دلیل پیچیدگی پروتکل‌های وب، پیاده‌سازی آن زمان‌بر است.
• تفاوت در پیاده‌سازی: گاهی اوقات به دلیل تفاوت در نحوه پیاده‌سازی توسط تولیدکنندگان، ممکن است مشکلاتی در سازگاری به وجود آید.

کاربردها:

• سیستم‌های نظارتی مدرن: یکپارچه‌سازی دوربین‌ها، NVRها و نرم‌افزارهای VMS از برندهای مختلف.
• شبکه‌های بزرگ: استفاده در شبکه‌های نظارتی گسترده و پیچیده.

پروتکل‌های اختصاصی Hikvision و Dahua

شرکت‌های هایک‌ویژن (Hikvision) و داهوا (Dahua)، دو غول صنعت نظارت تصویری، پروتکل‌های اختصاصی خود را برای کنترل و مدیریت دستگاه‌هایشان توسعه داده‌اند. این پروتکل‌ها به صورت داخلی و موازی با ONVIF توسعه یافتند تا شرکت‌ها بتوانند از تمام قابلیت‌های منحصر به فرد سخت‌افزاری خود استفاده کنند و معمولاً برای دسترسی به تمام قابلیت‌های پیشرفته دوربین‌های این دو شرکت ضروری هستند و ممکن است با پروتکل‌های استاندارد دیگر به صورت کامل سازگار نباشند. ساختار کد این پروتکل‌ها بر پایه TCP/IP هستند و از پورت‌های خاص برای ارتباط استفاده می‌کنند.

مزایا:

• دسترسی کامل به امکانات: تنها راه برای دسترسی به تمام ویژگی‌های اختصاصی دوربین‌های این دو شرکت (مانند تحلیل‌های ویدئویی خاص، الگوریتم‌های فشرده‌سازی پیشرفته و ...).
• بهینه‌سازی شده: پروتکل‌ها برای محصولات این دو شرکت بهینه‌سازی شده‌اند و عملکرد بهتری دارند.

معایب:

• عدم سازگاری: در اکثر موارد، این پروتکل‌ها با محصولات سایر برندها سازگار نیستند.
• وابستگی به برند: استفاده از این پروتکل‌ها کاربر را به اکوسیستم یک شرکت خاص محدود می‌کند.

کاربردها:

• سیستم‌های نظارتی تک‌برند: استفاده در پروژه‌هایی که تمام تجهیزات به طور کامل از محصولات این دو شرکت هستند.

پروتکل RTSP

پروتکل (Real Time Streaming Protocol) RTSP یک پروتکل کنترل شبکه (IP) است که برای مدیریت و کنترل انتقال داده‌های چندرسانه‌ای مانند ویدئو و صدا بر بستر اترنت (Ethernet) استفاده می‌شود. این پروتکل به خودی خود یک پروتکل کنترل PTZ نیست، اما نقش بسیار مهمی در کنترل دوربین‌های IP ایفا می‌کند. با استفاده از RTSP، دستورات کنترل PTZ معمولاً از طریق یک کانال ارتباطی جداگانه (مثلاً ONVIF یا CGI) به دوربین ارسال می‌شوند، در حالی که استریم ویدئو از طریق همین پروتکل ارسال می‌شود.

• ساختار کد: بر پایه دستورات HTTP مانند SETUP, PLAY, PAUSE است و به عنوان یک "ریموت کنترل" برای استریم ویدئو عمل می‌کند.
• مزایا: استاندارد جهانی برای پخش ویدئو، امکان کنترل و مدیریت جریان ویدئو، پشتیبانی گسترده از سوی نرم‌افزارهای VMS.
• معایب: به طور مستقیم برای کنترل PTZ طراحی نشده است و برای این منظور نیاز به پروتکل‌های مکمل دارد.
• کاربردها: پخش زنده ویدئو از دوربین‌های IP، سیستم‌های نظارتی مدرن و کنفرانس‌های آنلاین.

پروتکل CCTV VMS

با ظهور نرم‌افزارهای مدیریت ویدئو در دهه ۲۰۰۰، هر شرکت توسعه‌دهنده VMS (مانند Milestone, Genetec, Axis Camera Station) پروتکل‌های اختصاصی خود را برای ارتباط با دوربین‌های مورد تأیید خود ایجاد کرد. این امر به آنها امکان می‌داد تا کنترل کامل‌تری بر روی ویژگی‌های پیشرفته دوربین‌ها داشته باشند. پروتکل (Video Management System) CCTV VMS به مجموعه‌ای از پروتکل‌های ارتباطی اطلاق می‌شود که توسط نرم‌افزارهای مدیریت ویدئو (VMS) توسعه یافته‌اند. این پروتکل‌ها به طور خاص برای یکپارچه‌سازی، کنترل و مدیریت دستگاه‌های نظارتی مختلف (مانند دوربین‌ها، DVRها، NVRها) در یک پلتفرم متمرکز طراحی شده‌اند. برخلاف پروتکل‌های عمومی مانند ONVIF که یک استاندارد باز هستند، پروتکل‌های VMS اغلب اختصاصی بوده و برای اکوسیستم نرم‌افزار خاصی بهینه شده‌اند.

ساختار کد:

این پروتکل‌ها معمولاً بر پایه TCP/IP هستند و از مدل‌های ارتباطی مشتری-سرور (Client-Server) استفاده می‌کنند. در این مدل، نرم‌افزار VMS به عنوان سرور عمل کرده و دستورات کنترلی را به دوربین‌ها ارسال می‌کند و داده‌های ویدئویی را از آن‌ها دریافت می‌کند. فرمت دستورات می‌تواند از SOAP/XML تا فرمت‌های باینری و اختصاصی متغیر باشد.

مزایا:

• یکپارچگی عمیق: این پروتکل‌ها امکان دسترسی به تمام ویژگی‌های دوربین‌های سازگار را فراهم می‌کنند، از جمله تحلیل‌های ویدئویی پیشرفته، مدیریت صدا، و تنظیمات تصویر.
• عملکرد بهینه: از آنجایی که برای نرم‌افزار خاصی بهینه شده‌اند، عملکرد بهتری از نظر سرعت و پایداری نسبت به پروتکل‌های عمومی مانند ONVIF دارند.
• امنیت بالاتر: پروتکل‌های اختصاصی اغلب دارای مکانیزم‌های امنیتی و رمزنگاری پیشرفته‌ای هستند که دسترسی غیرمجاز را دشوارتر می‌کنند.

معایب:

• محدودیت و وابستگی: استفاده از این پروتکل‌ها کاربر را به نرم‌افزار VMS خاصی وابسته می‌کند و مهاجرت به پلتفرم دیگر را دشوار می‌سازد.
• عدم سازگاری: معمولاً با دستگاه‌های خارج از لیست سازگاری (Compatibility List) نرم‌افزار VMS ارتباط برقرار نمی‌کنند.
• هزینه: ممکن است برای استفاده از این پروتکل‌ها نیاز به خرید لایسنس‌های گران‌قیمت باشد.

کاربردها:

• پروژه‌های بزرگ و پیچیده: در پروژه‌های نظارتی بزرگ که نیاز به مدیریت متمرکز و یکپارچه‌سازی کامل دارند.
• سیستم‌های پیشرفته: در سیستم‌هایی که نیاز به استفاده از قابلیت‌های خاص دوربین‌ها (مانند تشخیص چهره، شمارش افراد و...) دارند.
• سازمان‌ها و کسب‌وکارها: در محیط‌های سازمانی که یک نرم‌افزار VMS مرکزی تمام تجهیزات نظارتی را مدیریت می‌کند.

جدول مقایسه پروتکل‌ها