Pobierz
najnowszy numer

Newsletter

Zapisz się do naszego Newslettera, aby otrzymywać informacje o nowościach z branży!

Jesteś tutaj

18xHDTV > 36x4CIF

Printer Friendly and PDF

leadW świecie nadzoru wizyjnego mniej znaczy więcej, a 18-krotny zoom optyczny w kamerze HDTV daje lepszy efekt od 36-krotnego powiększenia 4CIF.

W sektorze systemów monitoringu wizyjnego możliwość takiego powiększenia i skalibrowania obrazu w celu precyzyjnego zidentyfikowania szczegółów jest wartością kluczową i niejednokrotnie warunkiem wykorzystania materiału wizyjnego w procesach sądowych czy dochodzeniach. Rozpoznanie twarzy czy dostrzeżenie szczegółów ubioru osób zarejestrowanych za pomocą kamery wielokrotnie przesądzało o rozstrzygnięciu śledztwa, czy wręcz o orzeczeniu winy. Wysoka rozdzielczość obrazu w połączeniu z odpowiednim obiektywem o zmiennej ogniskowej zastosowanym w kamerze cyfrowej sprawi, że żaden detal nie umknie uwadze obserwatora.

Choć zwykło się uważać, że to najwyższa wartość powiększenia obrazu gwarantuje najlepsze efekty, doświadczenie firmy Axis Communications wskazuje na to, że – paradoksalnie – w obszarze nadzoru wizyjnego 18-krotny zoom optyczny w kamerze o rozdzielczości HD co najmniej równa się, a wręcz przewyższa możliwości modeli wyposażonych w obiektywy z dwukrotnie wyższym zakresem powiększenia optycznego, pracujące w standardzie 4CIF. Sytuację tę wyjaśnia porównanie poniższych ilustracji:

4cif_36x

Rys. 1. Pełen kadr z kamery w standardzie 4CIF z 36x zoomem

 

4cif_36x_cropped

Rys. 2. Wykadrowany fragment zdjęcia z kamery w standardzie 4CIF z 36x zoomem

 

hdtv_18x

Rys. 3. Pełen kadr z kamery w standardzie HDTV z 18x zoomem

 

hdtv_18x_cropped

Rys. 4. Wykadrowany fragment zdjęcia z kamery w standardzie HDTV

Rysunek 1 przedstawia widok przybliżony 36-krotnie za pomocą kamery obrotowej (PTZ) w rozdzielczości 4CIF (704×480 pikseli). Rysunek 3 przedstawia widok przybliżony 18-krotnie za pomocą kamery obrotowej HDTV 720p PTZ w rozdzielczości 1280×720 pikseli. W obu przypadkach rozdzielczość kamery pozwala odczytać nazwę gazety czytanej przez mężczyznę, jednak kamera HDTV oferuje tę samą ilość detali, dysponując dwukrotnie mniejszym zakresem zmian ogniskowej obiektywu niż kamera w standardowej rozdzielczości.

Kamery o rozdzielczości obrazu HD mają przewagę również ze względu na szersze pole widzenia w popularnym formacie szerokoekranowym o proporcjach 16:9, pozwalające na monitorowanie większego obszaru z wysoką szczegółowością i w wysokiej rozdzielczości. Różnicę tę obrazuje porównanie rysunków 1 i 3. Na tym ostatnim można wciąż z powodzeniem rozróżnić detale, takie jak nagłówki w gazecie, choć zarejestrowany jest znacznie szerszy kadr. Większe pole widzenia w trybie przybliżenia sprawia także, że śledzenie obiektów za pomocą kamery jest znacznie prostsze, ponieważ redukuje ryzyko wypadnięcia osoby lub przedmiotu z kadru podczas obracania kamerą.

Dlaczego kamera z obiektywem pozwalającym na 18-krotną zmianę ogniskowej może wytwarzać obraz o takiej samej rozróżnialności szczegółów, jak kamera z obiektywem zapewniającym dwukrotnie większy zakres zmian ogniskowej?

Panuje powszechne przekonanie, że większy zakres zmian ogniskowej obiektywu kamery pozwala mocniej przybliżyć scenę i sprawia, że detale są bardziej widoczne. Powyższe porównanie wykazuje, że nie zawsze jest to prawda.

Obiektyw, zwany potocznie zoomem, jest układem soczewek, który ma możliwość zmiany ogniskowej. Dłuższa ogniskowa oznacza większe powiększenie, ale także proporcjonalne zmniejszenie kąta widzenia.

Zdolność obiektywu do optycznego powiększania obrazu jest zwykle wyrażana stosunkiem pomiędzy najdłuższą a najkrótszą ogniskową. Na przykład o obiektywie zapewniającym możliwość zmiany ogniskowej w zakresie od 50 mm do 200 mm mówi się, że jest to obiektyw z 4-krotnym zoomem bądź obiektyw z zoomem 4:1. Inaczej rzecz ­ujmując, ­zastosowanie najdłuższej ogniskowej dostępnej dla tego obiektywu zredukuje kąt widzenia do około jednej czwartej w stosunku do najszerszego kąta. Dwa różne obiektywy o tym samym współczynniku zmian ogniskowej mogą pracować inaczej ze względu na bezwzględną długość ogniskowej, a zatem i powiększenie. Ponadto obiektyw z większym współczynnikiem zmian ogniskowej nie musi koniecznie dysponować większymi możliwościami powiększenia. Dla przykładu – obiektyw pozwalający na zmianę ogniskowej w zakresie od 15 mm do 150 mm, a więc dysponujący możliwością 10-krotnej zmiany długości ogniskowej, będzie miał w rzeczywistości słabsze przybliżenie aniżeli obiektyw z możliwością 4-krotnej zmiany ogniskowej w zakresie od 50 mm do 200 mm, bowiem ogniskowa równa 200 mm oferuje większe przybliżenie niż ogniskowa równa 150 mm.

Podobnie jak w przypadku współczynników przybliżenia, określanie powiększenia tylko za pomocą ogniskowej może być mylące. Kamera 4CIF użyta do zrobienia powyższych przykładowych zdjęć posiada dłuższą ogniskową niż kamera HDTV 720p. Dlaczego zatem rozróżnialność szczegółów na powiększonych obrazach jest podobna? Odpowiedź na to pytanie można uzyskać przez porównanie, jak kamery pracują w trybie szerokokątnym, to znaczy przy użyciu najmniejszych ogniskowych, a więc bez przybliżenia.

4cif_wide

Rys. 5. Obraz z kamery 4CIF z 36x zoomem w trybie szerokokątnym

 

4cif_wide_cropped

Rys. 6. Wycięty fragment obrazu z kamery 4CIF z 36x zoomem w trybie szerokokątnym

 

hdtv_wide

Rys. 7. Obraz z kamery HDTV 720p z 18x zoomem w trybie szerokokątnym

 

hdtv_wide_cropped

Rys. 8. Wycięty fragment obrazu z kamery HDTV 720p z 18x zoomem w trybie szerokokątnym

W obydwu przypadkach pole widzenia jest niemal identyczne, jednak łatwo zauważyć wyższą rozdzielczość i lepsze odwzorowywanie kolorów w przypadku kamery HDTV. Obrazy dostarczane przez kamerę HDTV są ostre, wyraźne i pełne szczegółów. Wystarczy porównać wycięte widoki na rysunkach 6 i 8. Liczby na tablicy wyników są widoczne na obrazie HDTV, natomiast na obrazie z kamery 4CIF są ledwo dostrzegalne.

Te zdjęcia pokazują, że w trybie szerokokątnym kamera HDTV oferuje o wiele lepszą rozróżnialność szczegółów niż kamera 4CIF. W rzeczywistości kamera HDTV dysponuje dwukrotnie większą liczbą pikseli dla tego samego pola widzenia.

W trybie pracy z maksymalną wartością ogniskowej kamery HDTV i 4CIF generują obrazy o zbliżonej rozróżnialności szczegółów, ale kamera HDTV zapewnia szersze pole widzenia.

Przeprowadzona analiza bezsprzecznie wskazuje na to, że porównywanie powiększenia obrazu wytwarzanego przez kamery tylko na podstawie współczynnika powiększenia może być mylące. Konieczne jest również uwzględnienie rozdzielczości kamery. W porównaniu do standardowej kamery 4CIF kamera HDTV o rozdzielczości 1280×720 pikseli oferuje od dwóch do trzech razy więcej pikseli w każdej klatce. To właśnie dzięki wyższej rozdzielczości kamera HDTV pracuje równie dobrze przy ograniczonym zakresie zmian ogniskowej. W rzeczywistości kamery obrotowe o wysokiej rozdzielczości mogą być stosowane na różne sposoby – można zachować takie same pole widzenia jak w kamerze o rozdzielczości 4CIF i poprawić rozróżnialność szczegółów, jak w przypadku użytej tutaj kamery HDTV, lub zwiększyć pole widzenia przy takiej samej rozróżnialności szczegółów obrazu, jak w przypadku standardowych kamer.

Jakość obrazu nie zależy wyłącznie od rozdzielczości mierzonej w pikselach. Inne cechy, takie jak ogólna jakość obiektywu czy właściwości i jakość szkła w osłonie kopuły, mają ogromny wpływ na odwzorowywanie obrazu. Równie ważne jest zagwarantowanie szybkiej transmisji strumieniowej materiału wizyjnego, dzięki której można zarejestrować i zapisać akcje mające miejsce w scenie, a także dostrzec szybko przesuwające się obiekty. Kamera HDTV, która jest zgodna z normami SMPTE pod względem rozdzielczości, poklatkowości, odwzorowania barw i proporcji obrazu, zapewnia bogate w szczegóły i wierne zdjęcia, gwarantując, że nic nie umknie uwadze.

Podsumowując – kamery HDTV spełniają bezwzględne wymagania w zakresie nadzoru wizyjnego, mając o połowę mniejszy zakres zmian ogniskowej obiektywu. Nie ulega zatem wątpliwości, że w tym przypadku mniej (pozornie) znaczy więcej.

Agata Majkucińska
Axis Communications

Zabezpieczenia 4/2010

Wszelkie prawa zastrzeżone. Kopiowanie tekstów bez zgody redakcji zabronione / Zasady użytkowania strony