Bezstratny zoom

W sieciowych systemach wizyjnych zoom cyfrowy służy do powiększania określonej części obszaru obserwacji. Zbliżenie jest skalowane do rozdzielczości wyjściowej. Proces skalowania może powodować interpolację i pikselizację, co prowadzi do utraty jakości obrazu.

Dzięki zoomowi bezstratnemu można bardziej zbliżyć obraz bez utraty jego jakości, dzięki czemu wszystkie detale pozostają tak samo ostre i wyraźne jak przed zbliżeniem.

Rozdzielczość wyjściowa znacząco wpływa na jakość obrazu. Zoom bezstratny jest skuteczny wówczas, gdy rozdzielczość wyjściowa jest mniejsza lub równa rozdzielczości obszaru obserwacji. Niniejsza biała księga wyjaśnia koncepcję zoomu bezstratnego, jego funkcjonowanie w wieloprzetwornikowych kamerach panoramicznych oraz kluczowe różnice między zoomem bezstratnym, stratnym i optycznym.

Wieloprzetwornikowe kamery panoramiczne wyposażone są w cyfrowy PTZ, funkcję umożliwiającą wykonanie obrotu, pochylania i zoomu w strumieniu wizyjnym bez konieczności stosowania kamery z napędem silnikowym. Funkcja cyfrowego PTZ umożliwia cyfrowe zbliżenie i przeglądanie strumienia wizyjnego, jednakże sam zoom cyfrowy może powodować utratę jakości obrazu.

Zoom bezstratny to rodzaj zoomu cyfrowego, który w szczególności sprawdza się w kamerach o wysokiej rozdzielczości. Wysoka rozdzielczość zapewnia uchwycenie detali w strumieniu wizyjnym, który można przeskalować w dół w celu wyświetlenia obrazu bez pogorszenia jakości.

Panoramiczne kamery wieloprzetwornikowe używają wielu przetworników obrazu, aby dostarczyć jeden szerokokątny widok panoramiczny. Kamera panoramiczna o wysokiej rozdzielczości może mieć wiele obszarów obserwacji, a w każdym z nich można cyfrowo obracać, pochylać i przybliżać obraz. Więcej informacji znajduje się w białej księdze pod tytułem Kamery panoramicznie.

Zoom cyfrowy umożliwia zbliżenie określonej części obszaru obserwacji przy przeglądaniu obrazu w wysokiej rozdzielczości. Może jednak powodować utratę jakości obrazu z powodu interpolacji i pikselizacji. Przy zbliżaniu określonej części obszaru obserwacji, kamera panoramiczna rejestruje obraz z wykorzystaniem pełnej rozdzielczości przetwornika i skaluje go do rozdzielczości wyjściowej. Następuje proces interpolacji, w którym kamera ma mniej pikseli do reprodukcji obrazu, co oznacza, że rozdzielczość obszaru obserwacji staje się niższa niż rozdzielczość wyjściowa. Powoduje to wytworzenie nowych pikseli obrazu, czego wynikiem jest obraz pikselowany, nazywany też rozmytym, charakteryzujący się utratą ostrości. Wraz ze wzrostem zbliżenia za pomocą zoomu cyfrowego obraz staje się coraz bardziej rozmyty.

Od czasu opracowania stratnego zoomu cyfrowego udoskonalenia poszły w stronę zarówno samego zoomu stratnego, jak i opracowania zoomu bezstratnego.

Bezstratny zoom pozwala na przybliżenie określonej części obszaru obserwacji bez pogorszenia jakości obrazu. Przykładowo kamera o wysokiej rozdzielczości dysponuje większą liczbą pikseli niż jest to wymagane do strumieniowania. Przy zbliżaniu obszar obserwacji wykorzystuje piksele z rozdzielczości źródłowej, a w miarę kontynuowania zbliżania liczba dostępnych pikseli maleje, aż zoom bezstratny staje się niemożliwy do osiągnięcia. Po przekroczeniu tej granicy zoom będzie już stratny.

Poziom zoomu możliwego do uzyskania bez utraty jakości obrazu zależy od rozdzielczości wyjściowej w porównaniu do rozdzielczości obszaru obserwacji. W zależności od monitora stosowanego do wyświetlania przeglądarki internetowe mogą domyślnie skalować obrazy w dół lub w górę, co wpływa na ogólną jakość obrazu. Zbliżanie obrazu może mieścić się w jednym z trzech scenariuszy: skalowanie w dół, brak skalowania, skalowanie w górę:

• Skalowanie w dół: Skalowanie w dół zachodzi, gdy rozdzielczość wyjściowa jest niższa niż rozdzielczość obszaru obserwacji. Przykładowo potrzebna rozdzielczość wyjściowa może wynosić 4096 x 1024 w obszarze obserwacji o łącznej rozdzielczości 10240 x 2560. W miarę dalszego zbliżania zoom będzie działać w trybie bezstratnym dopóki rozdzielczość wyjściowa nie zrówna się z rozdzielczością obszaru obserwacji, co spowoduje przejście do scenariusza bez skalowania.

• Brak skalowania: W tym scenariuszu rozdzielczość wyjściowa jest taka sama jak rozdzielczość obszaru obserwacji i nie ma potrzeby skalowania. Od tego momentu zbliżanie powoduje przejście do scenariusza skalowania w górę.

• Skalowanie w górę: Rozdzielczość wyjściowa jest wyższa niż rozdzielczość obszaru obserwacji, a zoom bezstratny przestaje być możliwy. Zoom cyfrowy z bezstratnego przeszedł na tryb stratny.

Istnieją określone różnice między zoomem optycznym, zoomem stratnym i zoomem bezstratnym:

Obrazy pochodzą z wieloprzetwornikowej kamery panoramicznej Axis o rozdzielczości 26 megapikseli, gdy rozdzielczość wyjściowa (3840 x 2160) jest mniejsza niż rozdzielczość obszaru obserwacji (10240 x 2560). Obraz po prawej pokazuje, kiedy zoom cyfrowy działa w trybie stratnym.