Vyplatí se použít megapixelový objektiv?

Megapixelový objektiv
09. 03. 2011

Na častou otázku našich zákazníků „Proč vůbec používat megapixelový objektiv?“ odpovídá vedoucímu divize CCTV naší firmy pan profesor Zdeněk Bouchal z Katedry optiky Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci.

Důvody použití megapixelového objektivu

Objektivnímu zodpovězení otázky „Proč používat tzv. megapixelový objektiv?“ brání často vžitá představa, že obraz promítnutý na snímač kamery je stále stejný a až teprve rozlišení snímače rozhoduje o tom, kolik detailů v obrazu bude. To všeobecně neplatí! Rozlišení detailu se v optice hodnotí „Optickou funkci přenosu“ (OFP), která říká, s jakým kontrastem se zobrazí čárový test s různým počtem čar na milimetr. Výsledná optická funkce přenosu je pak závislá na tom, jaká je OFP konkrétního objektivu a jaká je velikost pixelu snímače.

 

Nyquistova frekvence

Převrácená hodnota velikosti pixelu přibližně určuje vzorkovací frekvenci v čárách na milimetr - je to tzv. Nyquistova frekvence. Například pro kameru 1/3'' s 1.3 MPx je velikost pixelu přibližně 7.5 mikrometru a její převracená hodnota udává Nyquistovu frekvenci ~ 135 čar/mm.

Snadno si ověříte, ze stejnou Nyquistovu frekvenci dostanete i pro jiné dodávané kamery (1/2'' s 3 mega nebo 2/3 palce s 5 mega). Tzv. megapixelové objektivy mají svou OFP přizpůsobenou Nyquistově frekvenci všech typů kamer.

 

Test megapixelového objektivu

U CCTV objektivů je kvalita zobrazení různá v různých částech zorného pole. Má-li být využito kvality snímače (ta roste s rostoucí hodnotou jeho Nyquistovy frekvence), je nutné, aby i v okrajových částech zorného pole byla OFP objektivu dostatečně vysoká pro prostorové frekvence blízké Nyquistově vzorkovací frekvenci kamery. Prakticky to můžeme vysvětlit na obrázku, který najdete na stránkách Fujinon.com.

Horní obrázek udává pravě OFP megapixelového objektivu s vyznačenou Nyquistovou frekvencí. Na vodorovné ose je prostorová frekvence v čárách na mm (spatial frequency) a na svislé ose kontrast, se kterým se čárový test s odpovídající frekvenci zobrazí (MTF - Modulation Transfer Function).

Červená, zelená a žlutá čára udávají výsledek zobrazení čárového testu při jeho umístění do různých častí zorného pole (ta jsou stejnou barvou vyznačena níže). Červená křivka se tedy týká středu zorného pole, žlutá křivka jeho úplného okraje.

 

Co nám poví výsledek testu?

Konkrétně to tedy znamená, že pro Nyquistovu frekvenci ~ 135 čar/mm, se kterou megapixelové kamery vzorkují obraz, dává objektiv ve středu pole kontrast přibližně 75 %, zatímco v okraji zorného pole 25 %.

To odpovídá vysokým nárokům na objektiv. Pokud bychom použili méně kvalitní objektiv, u kterého křivky padají s rostoucí prostorovou frekvenci rychleji a kontrast kolem 25 % by byl dosazen už u frekvencí mnohem nižších než je Nyquistova, tak bychom nevyužili výkonu snímače. Pokud bychom uvážili kameru 1/3'' s 752x582, pak by Nyquistova frekvence byla podstatně nižší, kolem 80 čar/mm. V tomto případě jsou nároky na OFP objektivu podstatně menší. Objektivy, které se pro tyto kamery používaly, zcela jistě neměly dostatečný kontrast pro Nyquistovu frekvenci současných mega pixelovych kamer.

Vyšší obrazový výkon je spojen s vyššími nároky na konstrukci objektivu a tím i s vyšší cenou. Navíc není žádoucí, aby objektiv měl vysoký kontrast na frekvencích, které jsou vyšší než Nyquistova frekvence snímače. Docházelo by k tzv. „aliasingu“.

 

Stručně a jasně - vyplatí se megapixelový objektiv?

Mám-li tedy shrnout výše uvedené, jsem přesvědčen, že prodej megapixelovych objektivů není samoúčelným reklamním trikem, ale má jasný optický záměr. Pokud se chcete přesvědčit o rozdílu mezi standardními a megapixelovými objektivy, nechte si proměřit jejich OFP. Pak vše bude jednoznačné. OFP je možné nechat změřit např. v Meoptě Přerov nebo ve SLO UP v Olomouci.

 

 (pozn. článek byl redakčně zkrácen)

 

 
 
Oddělovač