Оптический против цифрового зума: в чем разница и почему это важно для PTZ-камер

 Когда в характеристиках PTZ-камеры указано «20-кратный зум», сама по себе эта цифра ни о чем не говорит. Две камеры с одинаковым коэффициентом масштабирования могут выдавать совершенно разное качество изображения, ведь результат зависит от того, как достигается увеличение — за счет физического движения линз или цифровой обработки. Это различие критично для PTZ-камер, которые обычно закреплены на стенах или потолках, и оператор не может физически подойти ближе к объекту. В учебных аудиториях, конференц-залах и на концертных площадках именно система масштабирования определяет, останется ли картинка четкой или превратится в пиксели. В этой статье мы разберем разницу между оптикой и цифровой обработкой на примере популярных PTZ-камер Tenveo.

 

Как работают оптический и цифровой зум

 

 

При оптическом увеличении PTZ-камеры элементы объектива меняют положение, чтобы сфокусировать свет из более узкого поля зрения на всей поверхности матрицы. Матрица получает действительно увеличенное оптическое изображение. Каждый пиксель фиксирует реальные детали сцены при новом фокусном расстоянии. Представьте себе телескоп. Изображение четкое не потому, что его сфокусировал процессор, а потому, что стеклянная оптика перенаправила свет. Тот же принцип применим и здесь: при 5-, 10- или 20-кратном оптическом зуме матрица всегда работает с полным оптически сформированным изображением. Качество изображения не меняется при увеличении, потому что матрица всегда использует все свои пиксели для фиксации реальных деталей.

При цифровом зуме стекло не сдвигается. Объектив остается на прежнем месте, и матрица продолжает видеть то же поле зрения. Меняется только то, какая часть полученного изображения используется: камера обрезает центральную часть и увеличивает ее, чтобы заполнить кадр, отбрасывая внешние пиксели и используя интерполяцию для заполнения пробелов. В результате получается знакомая всем деградация при приближении фотографии на смартфоне. Вы не добавляете детали, которых там не было. Вы распределяете существующие пиксели по большей площади. При 2-кратном цифровом зуме для получения полного изображения используется примерно четверть реальных пиксельных данных сенсора. При 4-кратном зуме — примерно одна шестнадцатая. Остальное — это интерполяция, то есть оценка процессором того, какие детали должны быть на изображении. Поэтому при увеличении изображение становится все более размытым, теряет мелкие детали по краям и демонстрирует видимую пикселизацию.

 

Что такое гибридный зум?

Часто производители заявляют огромные цифры, например «200x зум». Это гибридный зум — маркетинговая комбинация. Камера сначала выжимает максимум из объектива (допустим, 10x), а затем программно увеличивает картинку еще в 20 раз с помощью процессора.

Помните: для профессионального вещания и корпоративных созвонов важна только цифра оптического зума. Цифровое увеличение допустимо использовать лишь для охранного наблюдения или быстрой проверки обстановки оператором.

 

 

Сравнение технологий

 

Характеристика	Оптический зум	Цифровой зум
Принцип работы	Сдвиг линз изменяет фокусное расстояние	Кадрирование и растягивание процессором
Качество картинки	Сохраняет 100% деталей и разрешение	Изображение становится «рыхлым» и пиксельным

 

Когда цифровой зум допустим? Цифровой зум может быть полезен, когда требуется лишь незначительное дополнительное увеличение или когда изображение используется для мониторинга, а не для финальной обработки: наблюдения за удаленными объектами подтверждения того, что человек или объект находится на месте наблюдения без трансляции незначительной корректировки кадра после того, как оптический зум достигнет предела

Однако для прямых трансляций, записанных программ и презентаций на больших экранах требуемая кадровая композиция в идеале должна обеспечиваться в пределах диапазона оптического зума камеры. Главное — подобрать зум в соответствии с особенностями установки. 10-кратной PTZ-камеры может быть более чем достаточно для небольшого конференц-зала, но ее будет недостаточно для камеры, расположенной в 30 метрах от сцены. При выборе камеры учитывайте расстояние между камерой и объектом съемки, требуемый охват, размер матрицы и выходное разрешение, а не заявленный общий коэффициент увеличения. Используйте оптический зум, чтобы сделать нужный кадр. Используйте цифровой зум только в том случае, если это допустимо для вашего приложения.

Разбор моделей Tenveo: выбираем зум под дистанцию

Выбор правильного оптического увеличения зависит исключительно от расстояния до объекта и желаемой крупности плана. Линейка PTZ-камер Tenveo наглядно закрывает любые сценарии:

1. Малые переговорные комнаты (Дистанция 3–8 метров) PTZ-камера: Tenveo TEVO-EZ3H-4K Оптический зум: 3x В небольших huddle-rooms длиннофокусные объективы бесполезны. Здесь гораздо важнее широкий угол обзора, чтобы в кадр поместились все участники за столом. 3-кратного оптического зума в данной модели достаточно, чтобы при необходимости крупно взять лицо спикера на другом конце стола.

2. Лекционные аудитории и средние залы (Дистанция 8–15 метров) PTZ-камера: Tenveo TEVO-NV10A Оптический зум: 10x Стандартные учебные классы или конференц-залы требуют умеренного, но честного приближения. С 10-кратным объективом камера, установленная в конце комнаты, сможет четко запечатлеть маркерную доску или спикера у трибуны. Оптика гарантирует, что мелкий текст на презентации останется читаемым, в отличие от размытого цифрового кропа.

3. Большие конференц-залы и аудитории (Дистанция 15–30 метров) PTZ-камера: Tenveo TEVO-VL20N Оптический зум: 20x Большие пространства требуют не только мощной оптики, но и интеграции в сложные сетевые инфраструктуры. 20-кратный оптический зум PTZ-камеры Tenveo TEVO-VL20N позволяет без потери деталей выхватывать средние и крупные планы спикеров с расстояния до 30 метров, а поддержка сетевого протокола NDI HX решает главную проблему больших залов: передачу FullHD-видео со скоростью 60 кадров/с, сигналов управления PTZ и питания по одному стандартному интернет-кабелю без использования дорогих удлинителей интерфейсов.

4 вопроса перед покупкой PTZ-камеры

Чтобы не ошибиться с выбором PTZ-камеры, ответьте на четыре вопроса перед монтажом:

1. Каково точное расстояние? Измерьте путь от места крепления камеры до спикера.

2. Какой нужен план? Вам нужен общий обзор зала, поясной план или плотный портрет?

3. Какое выходное разрешение? Высокое разрешение 4K выдвигает повышенные требования к разрешающей способности объектива, но открывает возможность масштабирования без потерь при вещании в FullHD.

4. Где будут смотреть? При трансляции видеопотока на мобильные устройства и смартфоны незначительные артефакты сжатия и программного масштабирования остаются малозаметными для пользователя из-за высокой плотности пикселей на малых диагоналях, а вот показ на большом экране проектора мгновенно выдаст размытый цифровой зум.