Разрешение, сенсор и размеры пикселя

http://www.security-bridge.com/biblioteka/stati_po_bezopasnosti/razreshenie_sensor_i_razmery_pikselya/

Популярно о сложном - так бы я охарактеризовал эту публикацию о разрешении, сенсоре и размере пикселя.

Есть недоговоренность. Вместо

Требуется получить точный снимок цвета глаз человека ростом примерно 2 м, стоящего в конкретном месте:

Чтобы участок глаза размером 1 мм был явно различим на изображении...

авто очевидно имеет ввиду

Требуется получить снимок человека ростом примерно 2 м, стоящего в конкретном месте с тем, чтобы и человек был полностью на снимке, и можно было бы получить точный снимок цвета глаз.

Чтобы участок глаза размером 1 мм был явно различим на изображении...

Т.е. требуется, что и человек был полностью.

Приведенная тут же картинка глаза имет размер 402х174 точки (по терминологии автора это было бы 0,07 МП). И "разрешение" мизерное, и глаз виден отлично.

Расчет в пример 1 - ложь.

Если брать матрицу как указано в расчетах - 2 Мп, то это надо брать 2048x1088 точке.

Если кадр будет горизонтальный, то изображение человека высотой 2м будет разложено на 1088 точек, т.е. примерно 2 мм на точку.

А автор уверяет, что получит 1 мм на точку.

Нестыковка (или недоговоренность) очевидна. Наверное, и следующие аргументы построены аналогично.

Общий смысл: Наука для чайников. Науки тут нет, но зато наполняешься ложной уверенностью о своем понимании "разрешения" матрицы.

А для специалистов: профанация.

Кажется афтор статьи неплохо разбирается в фотоделе. Значит все видеокамеры кропнутые, а зеркалок для точной цветопередачи не существует. И вообще пикселей может понадобиться в три раза больше ;) Может для целей фотораспознования как раз лучше фотографировать. Ибо параметры сжатия видеопотока могут не позволить идентифицировать не только изображение, но и цвет. ))

Вообще специалисты по фотоидентификации рекомендуют для распознавания ставить отдельную систему. И если еще лет 10 назад для фотоидентификации использовали матрицы с разрешением в 380 Тв линий, то похоже дело совсем не в мегапикселях. ;)

Автору статьи вопрос ... ну зачем знать цвет глаз "жертвы" объекта наблюдения !? ;)

Пример с цветом глаз неудачный. Ибо число пикселей определяет разрешение по яркостному каналу. А цветовое разрешение хуже изначально из-за фильтров Байера. Затем цветовое разрешение ухудшается компрессией иногда значительно. Так что цвет мелких деталей - вопрос отдельный.

Более высокое соотношение "сигнал — шум" означает более высокое качество изображения. Значение 42 дБ считается хорошим результатом.

Тут надо бы добавить что отношение сигнал шум становится важным когда сигнал мал, то есть при недостатке освещения. Поэтому крупные сенсоры лучше в темноте.

;

Несколько раз посмотрел, но так и не полнял в чем преимущество 3D DNR от Panasonic. Докладчик "получает контрастность повышенную". Видимо под "контрастность" он понимает что то своё:)

Stanislav Станислав, я в какой то статье по обработке изображений встречал вид селекции информации по статистическим характеристикам. То есть, в первом приближении, статистические характиристики исходного изображения имеют сильные корреляционые связи в отличие от белого шума, наложенного на изображение. То есть определяя статистические характеристики можно селектировать изображение относительно шумов и подавлять шумы. Но для этого нужна 3-я координата (к двум пространственным, временная), то есть время для определения статистических свойств сигналов. Вот отсюда 3D DHR. Чего там у Panasonic не знаю. Но если удасться отделить сигнал от шумов, то далее обычное АРУ, которое и позволит повысить контраст. Однако в презентации я этого не увидел и выдаю это как догадку. Жаль не помню статью!

Простая аналогия 3D SNR - просмотр видео с высокой частотой кадров. Глаз усредняет шум последовательных кадров. В результате в живом видео мы видим менее шумное изображение, чем в стопкадре.

Но рассмотреть движущийся объект мы можем только на стопкадре, где он предстает более шумным чем мы ожидаем его увидеть по живому видео.

Так и 3D SNR снижает шум статических объектов, но не снижает шум движущихся. Здесь это хорошо видно на живых примерах.

Как ни крути - физику не обмануть. Обмануть можно только видеонаблюдателя:)

По поводук шумов и разрешающей способности систем аналогового видеонаблюдения.

1. Столкнулся с тем, что есть аналоговое видеокамеры серии высокой четкости 1920 х 1080р и у каждой такой видеокамеры есть свой параметр SNR. Этот параметр есть и = 52 дБ, есть и 55 дБ, 58 дБ, но нашел видеокамеру с параметром SNR=80 дБ. Что такое параметр SNR=52 дБ. Это значит, что при уровне выходного видеосигнала и с амплитудой 0,7 В (полный видеосигнал (p-t-p) 1 В, где 0,7 В максимальное згначение видеосигнала, а -0,3 В - это служебные синхроимпульсы. Итого порлучается 1 В полный размах. При SNR = 52 дБ производим элементарный расчет напряжения уровня шума и он будет равным порядка 1,8 мВ. Нормально различаемый сигнал от шумов должен быть на 10 12 дБ большим, чем сигнал или напряжение шума. Получается, 1,8 х 4 = 7,2 мВ. Значит приращение видеосигнала на том или ином видеоизображении большее, чем 7,2 мВ мы будем отождествлять с полезным сигналом, т.е. с тем или иным видеоизображением мелких деталей. Что такое ПРИРАЩЕНИЕ - это напряжение сигнала от пиксела к пикселу. А если видеокамера имеет SNR=80 дБ, то напряжение уровня шума будет порядка 0,06 мВ. Следовательно, отождествляемый полезный сигнал будет равным уже порядка 0,06 х 4 = 0,24 мВ. Следовательно, приращение напряжение от пиксела к пикселу большим, чем 0,24 мВ будет отождествляться с полезным сигналом, с тем или иным элементом видеоизображения. Получается, что при одном и томже параметре 1920 х 1080р у этих видеокамер, у второй видеокамеры с SNR=80 дБ разрешение будет гораздо выше, выше на +28 дБ. Производители видеокамер стремяться использовать такие компоненты (матрицы, радиокомпоненты и т.д.), что бы видеокамера имела параметр SNR как можно большим. А параметр 1920 х 1080р - это всего лишь параметр, который указывает из какого количества элементарных точек состоит то или иное видеоизображение и только. К разрешающей способности видеосигнала этот параметр имеет косвенное отношение.

2. Видеорегистраторы. Видеорегистраторы производят следующие функции:

а) Прием и адаптацию (система АРУ) входного видеосигнала до стандартного уровня по амплитуде. Это значит, что при входном видеосигнале меньшим по своему уровню, чем стандартный видеосигнал с напряжением 1 В - система АРУ устанавливает его значение равное 1 В. В каких пределах? - -+6 дБ. Следовательно, при применении пассивных передатчиков или приемников, которые ослабляют видеосигнал по общему уровню, видеорегистратор поднимает уровень входного видеосигнала на + 6 дБ, а вместе с этим и шумы в линии связи так же поднимаются (увеличиваются) на + 6 дБ (max). Это уже ухудшает отношение сигнал/шум входного видеосигнала на некое значение в зависимости от зашумленности линии связи.

б) Видеорегистратор компенсирует затухание в линии связи видеосигнала и допускается максимальная длина линии связи с применение РК кабеля до 500 метров. Следовательно, схема видеорегистратора увеличивает уровень шумов от линии связи в полосе видеосигнала на разных частотах и на + 6дБ и на + 18 дБ. Какой уровень наведенных шумов в линии связи - ни кто не скажет, т.к. это зависит от прокладки линии связи и наличие около нее источников электромагнитных излучений. Но шумы добавятся в любом случае во входной видеосигнал.

И если достаточно трудно определить какой уровень шумов добавится к шумам входного видеосигнала поступающего от видеокмеры по линии связи в свете пунктов а) и б), то есть у видеорегистраторов собственный источкик шума - это АЦП.

Попробовал найти у ряда видеорегистраторов AHD, DHTVI и т.д. параметр SNR - не нашел. Слал искать сведения о разрядности АЦП в видеорегистраторах и нашел сведения. что применяются в видеорегистраторах АЦП 10 разрядные. Ни где не нашел сведений, что в видеорегистраторах применяются 12 или 16 радрядные АЦП. Но что получается при 10 разрядном АЦП. Есть такой параметр, как шум квантования. Если 10 разрядный АЦП и он оценивает значение входного аналогового сигнала с максимальной амплитудой 1 В (берем с неким запасом), то цена младшего разряда будет приблизительно равна 1 мВ. Это значит, что оцифрованные значения аналогового видеосигнала в цифре будут иметь погрешность -+1 мВ. Если отбросить собственные шумы видеорегистратора (микросхемы, радиоэлементы, питание и т.д.), отбросить шумы в линии связи, то получается, что при 10 разрядном АЦП отношение сигнал/шум будет составлять не более 56 дБ. А если сюда включить шумы по пунктам а) и б), то можно сказать, что в реальных условиях SNR видеорегистрантора будет на уровне 52 ... 54 дБ и не более. Допустим, что видеорегистратор имеет в реальных условиях SNR = 52 дБ. Следовательно, уровень шума можно приравнять к значению 1,8 мВ, а различаемый полезный видеосигнал (приращение) будет на уровне + 12 дБ, т.е. 7,2 мВ пусть и в цифровом виде. Получается, что сам такой видеорегистратор с АЦП 10 разрядов ограничяивает разрешающую способность входного видеосигнала. И хорошо, если входной видеосигнал имеет отношение сигнал/шум = 80 дБ. В этом случае на экране видеомонитора мы будем иметь разрешение по уровню разрешения (если можно так сказать или выразиться!!!) 52 дБ. А если сама видеокамера имеет параметр SNR=52 дБ, то тогда какое общее отношение сигнал/шум будет иметь вся система видеонаблюдения? (А не отдельная видеокамера).

Кто-то может сказать, что анаизировал видеоизображение от камеры с SNR=80 дБ и видеокамеры с SNR=52 дБ и визуальная видеокартинка одинакова. А как они могут отличаться, если "получатель и отображатель" видеоизображения имеет отношение сигнал/шум = 52 дБ (как пример).

Кто-то может что-то сказать по этому вопросу?

Все, что ЕЩЕ можно еще сказать по этому вопросу, к технике не относится.

Вы популярно объяснили, что технические параметры находятся на пределе технических возможностей электроники.

Результат все объективных расчетом и измерений (В, mВ, соотношения разные) в конце концов подменяются на субъективные ощущения:

визуальная видеокартинка одинакова

И что в результате?

А в результате остался только "чистый" маркетинг: надо убедить покупателья, что новая модель устройства лучше предыдущего.

Цифра понятна всем, даже не специалистам. Было 5, стало 6. Это ж гораздо лучше!

А еще лучше - придумать свои параметры и ссылаться в рекламе на них (чтобы всякие умники не тыкали шумами, квантованиями и погрешностями...).

Так что техническим специалистам говорить тут не о чем...