Ločljivost slike

Da bi razumeli, kaj dejansko je ločljivost in kakšen je njen pomen v praksi, je treba začeti s predstavitvijo najmanjšega osnovnega elementa na zaslonu, ki se imenuje piksel (px). Vsak piksel lahko prikaže tri barve naenkrat v konfiguraciji RGB (rdeča, zelena, modra), z različnimi intenzivnostmi svetlosti. To omogoča prikazati praktično vsako barvo (sl. 1). Niz simetrično razporejenih pikslov na pravokotni mreži je preprosto zaslon. Čeprav je konstrukcija naprav za prikaz slike najrazličnejša, je njihov princip delovanja običajno enak. Pri monitorjih LCD se lahko včasih srečamo s pojavom "mrtvega pikslja". To je poškodovani piksel, ki ne funkcionira. Ne oddaja nobene barve, zaradi česar je viden kot črna pika.

Sl. 1. Povečana slika sestoječa se iz 9 piksljev

Spodaj so, kot primer, predstavljene slike v nekaj najpogostejših ločljivostih. Vhodna slika je bil posnetek z ločljivostjo 2048x1536. Seveda je bil le-ta pomanjšan, da bi ga bilo možno tu vmestiti, vendar je bila skala med zaporednimi ločljivostmi tega istega posnetka ohranjena (sl. 2).

Fig. 2. Primerjava nekaj napogosteje uporabljanih ločljivosti

Za lažjo komunikacijo so bila nekaterim najpogosteje rabljenim ločljivostim dana imena. Na primer, če se v specifikaciji za kamero pojavlja informacija, da kamera snema z ločljivostjo VGA, to pomeni, da snema slike v velikosti 640x480 piksljev. Drug precej pomemben parameter, ki je neločljivo povezan z ločljivostjo, je format slike, ki se podaja kot mnogokratnik dolžine in višine slike. Najpriljubljenejši format slike je format 4:3, ki se uporablja v bistvu od začetka obstoja televizijskega signala, ter veliko bolj panoramični format 16:9, ki se uporablja kot standard za signale visoke ločljivosti.

Tab. 1. Izbrane ločljivosti in imena zanje

Ločljivost slike - grafična predstavitev 

Tako torej, čim večja je ločljivost, tem večja in več podrobnosti prikazujoča je slika, a hkrati tudi zasedajoča več prostora na disku. Za primerjavo, spodaj predstavljamo posnetke slik z dveh industrijskih kamer v ponudbi družbe Delta: C86A-2812 in APTI-32C4-2812. Ne smejo nas motiti razlike v globini barve, ostrini in vidnih kotih obeh kamer, saj je to rezultat različnih modelov kamer, ki delujejo v različnih standardih. Poleg tega dejavnika na splošno kakovost slike vplivajo še številni drugi dejavniki. Tu usmerjamo pozornost zlasti na ločljivost, v kateri delujeta obe napravi. Prva je kamera delujoča v sistemu PAL. Čeprav je to analogni signal, ki se meri s številom linij, znaša njegova velikost v preračunu na pikslje 720x576. Druga pa je kamera IP, ki omogoča snemanje z ločljivostjo 2048x1536. Takoj opazimo, da je razlika med temi številkami ogromna. In kako se to odraža v praksi?

Sl. 3. Primerjava posnetkov slik iz kamer APTI-32C4-2812 in C86A-2812

Kot lahko vidite, je razlika ogromna (sl. 3). To je najboljši dokaz za to, da se tudi v panogi industrijskega monitoringa še vedno pojavljajo nove tehnologije, ki nenehno izpodrivajo prejšnje. V dokaz tega, da je slika sestoječa se iz večjega števila pikslov natančnejša, priredimo oba posnetka tako, da poskusimo odčitati čas z ure, obešene na steni v globini testnega prostora. Tukaj prikazujemo rezultat poskusa (sl. 4).

Sl. 4. Primerjava povečanih slik posnetkov s kamerama. Na levi strani posnetek s kamero APTI-32C4-2812, na desni s kamero C86A-2812

Slika iz kamere APTI-32C4-2812 je bila prirejena in dvakrat povečana. Res je, da ne moremo natančno videti same ure, vendar lahko uganemo, kakšen čas kaže. Brez problema pa lahko vidimo številke fasciklov ali obraz lutke. Na desni strani je slika iz kamere C86A-2812, prirejena na enak način in večkrat povečana tako, da je po velikosti izenačena s sliko iz kamere APTI. Na žalost, kakovost ni zadovoljiva. Videti je le splošne obrise predmetov, brez podrobnosti, predmeti so izkrivljeni, robovi le-teh nazobčani. Okrogli obrisi so kvadratni. Ta učinek, pogovorno imenovan "pikseloza", nastane tedaj, ko imamo opraviti s prenizko ločljivostjo slike. Seveda bi slika na levi pri nadaljnjem poskusu povečanja prav tako postala bolj "kvadratna", vendar pa bi to nastopilo veliko kasneje kot v primeru slike z manjšo ločljivostjo.

Kot je bilo že omenjeno, ločljivost ni edini parameter, vplivajoč na kakovost slike, je pa zelo pomemben. Res pa je tudi, da večja ko je ločljivost, več prostora na disku zavzame posneta slika ali film, in je zato treba imeti ustrezno učinkovito opremo, ki bo v stanju shranjevati take posnetke. Pri izbiri rekorderja za podporo uporabi industrijskih kamer je treba biti pozoren tudi na ločljivost, ki jo podpira. Predpostavlja se, da je film za človeško oko tekoč, kadar je posnet s hitrostjo 25 sličic na sekundo. To pomeni, da je za eno sekundo video posnetka potrebnih kar 25 sličic. Potemtakem je lahko pri ločljivosti 1920x1080 in 25 sličicah na sekundo zahtevana hitrost snemanja kar do 10 Mb/s (megabitov na sekundo). Poleg tega je treba vedeti, da mora praviloma rekorder omogočati priključitev na več kot eno kamero, kar še povečuje količino podatkov, ki jo mora biti v stanju podpirati. Seveda obstajajo različne metode kompresije posredovanega signala, ki se jih uporablja pri industrijskih kamerah, s katerimi se lahko te zmogljivostne zahteve zmanjšajo. Trenutno imajo rekorderji tudi velike možnosti konfiguriranja na podlagi "nekaj na račun nečesa", npr. večja ločljivost zapisa na račun števila sličic na sekundo. Vse te informacije je treba imeti v mislih ob odločanju za nakup rekorderja.

V cilju doseganja kar najboljših učinkov, si je treba izbrati kakovostno opremo, ki ne bo zaostajala za kakovostjo kamer. Kot primer, preverimo, kakšne možnosti zapisovanja ima dobre kakovosti in hkrati cenovno ugodni rekorder HYBRO-416 iz ponudbe družbe Delta.

Naprava lahko deluje s kamerami v različnih standardih - AHD (Analog High Definition), PAL in IP. Ustavimo se pri teh prvih. Če v rekorderju nastavimo ločljivost snemanja na 1280x720, dobimo skupno 100 sličic na sekundo za razdelitev na 4 kanale, tj. po 25 sličic na kanal. Če pa ločljivost povečamo na 1920x1080, hitrost zapisovanja pade na 60 sličic na sekundo, kar da po razdelitvi na 4 kanale le 15 sličic na sekundo na kanal. Slika bo zelo dobre kakovosti, vendar pa manj tekoča.

Pri poglabljanju v tematiko specifikacij snemalne opreme se lahko srečamo z izrazom interpolirana ločljivost. To je neke vrste marketinški trik, ki se ga neusmiljeno poslužujejo proizvajalci elektronske opreme in ga izkoriščajo v relacijah z nevednimi strankami. Ta interpolacija, povedano na kratko, temelji na umetnem povečanju ločljivosti posnete slike. Pogosto so v takih napravah nameščeni slabi pretvorniki, ki so v stanju snemati le z ločljivostjo 640x480 ali 800x600. To se izrazi v celotnih stroških take naprave, ki so zato praviloma cenejše. Kako je potemtakem mogoče, da je slika posneta v formatu 1280 x 720, kar bi kazalo na to, da je to HD? Za to je odgovorna elektronika dane naprave. Med dva pikslja se vstavijo naslednji, katerih barva in svetlost se izračunavajo z uporabo različnih algoritmov na podlagi sosednjih pikslov. Na ta način pridobi slika dodatne pikslje, s čimer se ločljivost poveča. Na žalost pa tako dobljena slika iz očitnih razlogov ne more biti kakovostnejša. V bistvu se v ničemer ne razlikuje od slike, posnete na isti napravi pri nižji ločljivosti, s to edino razliko, da je preprosto večja.

Kot smo že omenili, ločljivost s kamero posnete slike ni edino pomembno. Včasih se lahko izkaže, da lahko kamera, ki snema z manjšo ločljivostjo, zagotovi boljšo kakovost video posnetka, po zaslugi v njej uporabljenega grafičnega procesorja ali pretvornika. Ni brez pomena tudi okolje, v katerem bo kamera delovala. Kot lahko vidite, izbor ustrezne naprave ni lahka odločitev. Ne moremo enoznačno opredeliti, kakšna, s kakšno ločljivostjo delujoča kamera, je najboljša izbira. Vsak projekt mora biti individualno premišljen in preanaliziran, pri čem bodo z veseljem pomagali zaposleni družbe Delta.