Optik Zoom, Dijital Zoom ve Hibrit Zoom Farkı: Kayıttan Yakınlaştırınca Netlik Neden Kaybolur?

Optik zoom ve dijital zoom arasındaki temel fark nedir?

Optik zoom lensin içindeki cam gruplarını hareket ettirerek odak uzaklığını değiştirir; dijital zoom ise görüntünün bir bölümünü kırpıp ekrana sığacak kadar büyütür. Birincisinde sensör hedefin daha dar bir bölümünü kaydeder ve hedef daha fazla piksele yayılır, ikincisinde sensörün zaten yakaladığı pikseller yalnızca daha büyük çizilir.

Optik zoom oranı, en uzun odak uzaklığının en kısa odak uzaklığına bölünmesiyle bulunur: 100 mm ile 400 mm arasında çalışan bir lens 4x zoomdur. Bir kameranın lensi 2,8 mm ile 12 mm arasında ayarlanabiliyorsa oran yaklaşık 4,3x'tir. Lens grupları hareket ederken odağın kaçmaması için mekanik ya da elektronik telafi gerekir; bu yüzden gerçek optik zoom lensleri motorlu ve daha karmaşık yapıdadır.

Dijital zoom ise elektronik bir işlemdir. Kırpılan alan yeniden büyütülürken komşu pikseller arasında ara değerler hesaplanır (interpolasyon); bu işlem kenarları yumuşatır ama olmayan ayrıntıyı oluşturmaz. Bu yüzden dijital zoom oranı arttıkça görüntü bloklaşır, kenarlar bulanıklaşır ve yazı gibi ince ayrıntılar okunamaz hale gelir.

Hibrit zoom nedir? Çift lens ve dijital kırpma nasıl birleşir?

Hibrit zoom, bir kameranın optik zoomu, sensörün yedek çözünürlüğünden yapılan kırpmayı ve çoğu zaman da dijital büyütmeyi tek bir zoom çubuğunda birleştirmesidir. Terim standart değildir; üreticiden üreticiye farklı anlamlarda kullanıldığı için teknik föyde nelerin birleştirildiğine bakmak gerekir.

Çift lens ya da çift sensörlü kameralarda geniş açılı bir lens ile uzağa bakan bir lens aynı gövdede bulunur. Zoom çubuğu belirli bir orana kadar geniş lensin görüntüsünü kırparak büyütür, sonra uzak lense geçer ve oradan itibaren yine kırpma yapar. Geçiş oranına kadar görülen görüntü kırpılmış geniş lens görüntüsüdür; geçişten sonra ise uzak lensin kendi doğal görüş açısı elde edilir ve ayrıntı yeniden artar.

Hibrit zoom, tek lensli bir kameranın kırpmayla yetinmek zorunda kaldığı orta mesafelerde daha fazla gerçek ayrıntı sunabilir. Ancak sihirli bir yanı yoktur; her aşamada ayrıntı sınırını son kullanılan lensin ve sensörün gerçek çözünürlüğü belirler.

• Optik aralık: Lens hareketiyle kazanılan gerçek ayrıntı; föyde ‘optical’ olarak yazar.
• Sensör kırpması: Sensörün çıkış çözünürlüğünden yüksek olan pikselleri kullanır; belirli bir orana kadar kayıpsız sayılabilir.
• Dijital büyütme: Sensör kırpması da bittikten sonraki oran; ayrıntı eklemez, yalnızca büyütür.
• Çift lens geçişi: Geniş lensten uzak lense geçilen oran; geçiş sonrası ayrıntı uzak lensin gerçek çözünürlüğüne dayanır.

8 MP kameradan 2 MP bölge kırpmak neden sınırlı işe yarar?

Yüksek çözünürlüklü sensörden kırpma yapmak, düşük çözünürlüklü çıkışa göre kayıpsız büyütmenin tek sınırlı yoludur. 8 MP bir sensör yaklaşık 3840 x 2160 piksel verir; ekranda 1920 x 1080 (yaklaşık 2 MP) boyutunda bir bölge gösteriliyorsa, o bölgenin her pikseli sensörde gerçekten bir piksele karşılık gelir. Bu durumda yatay ve dikeyde 2 katlık büyütme kayıpsızdır, çünkü alan olarak 4'te 1'ine inilmiştir.

Sınır şuradadır: kırpılan 2 MP bölge, aynı noktaya optik zoomla bakan 8 MP kameranın verdiği ayrıntıya ulaşmaz. Optik zoom aynı 8 MP'in tamamını daha dar bir sahneye harcar; kırpmada ise geri kalan 6 MP kenarda kalıp atılır. Hedefin üzerindeki piksel sayısı kırpmada sabit kalır, optik zoomda artar.

Kırpmanın bir başka sınırı sahnenin genişliğidir. 2 katlık kırpmada kamera artık sahnenin yalnızca dörtte birini kaydeder ve geri kalanını gösteremez. Gerçek bir olay sırasında kameranın dar alanı kaçırma riski, optik zoomdaki durumla aynıdır; fark, kırpmanın sensörü boşa çıkarmamasıdır. Bu yönteme sensör kırpması (kayıpsız zoom) denir: sensörün çıkış çözünürlüğünden fazla pikseli varsa, yedek pikseller kırpılarak büyütme yapılır.

Canlı izlemede zoom ile kayıttan zoom neden farklıdır?

Canlı izlemede PTZ kamerayı optik olarak yakınlaştırırsanız yeni ayrıntı kaydedilir; kayıttan yakınlaştırırsanız yalnızca o an kaydedilmiş pikseller büyür. Bu fark, olay sonrası inceleme yapılırken en çok yanlış anlaşılan noktadır: bir hareket anında kamera geniş açıdaysa, o anda plakanın ya da yüzün ayrıntısı hiç kaydedilmemiştir ve sonradan çıkarılamaz.

NVR oynatma ekranındaki büyüteç ya da zoom tuşu dijital zoomdur. Kayıt sıkıştırılırken (H.264 veya H.265) ince ayrıntılar zaten bitrate'e göre budanmıştır; oynatmada büyütünce görülen şey bu budanmış görüntüdür. Hareketli sahnelerde kare içi sıkıştırma ayrıntıyı daha da azaltır.

Canlıda ise ana akış yerine alt akış gösteriliyorsa, ekran yakınlaştırdığınızda görüntünün çok daha düşük çözünürlüklü olduğunu görürsünüz. Çoklu ekranda kayıt ana akıştan, canlı görüntü alt akıştan alınıyor olabilir; bu durumda canlıda bulanık görünen sahne kayıtta net olabilir. Bu ayrım için ana akış ve alt akış rehberine bakabilirsiniz.

• Optik zoom (PTZ, motorize lens): Kayıttan önce yapılır; yeni ayrıntı kaydedilir.
• Canlı dijital zoom: İstemci uygulamada yapılır; hangi akışın gösterildiğine bağlı olarak net ya da bulanık olur.
• Kayıttan zoom (oynatma): Yalnızca kayıtta olan pikselleri büyütür; kaydedilmeyen ayrıntıyı geri getirmez.
• Alt akış: Düşük çözünürlük ve bitrate nedeniyle zoomda en hızlı bozulan akıştır.

PTZ kameradaki ‘x’ değerleri ve dijital zoom nasıl okunur?

PTZ kamera föyündeki ‘25x’ gibi bir değer çoğunlukla optik zoom oranıdır; ‘16x dijital’ yazısı ise onun üzerine eklenen kırpmadır. Bu iki değer çarpılarak ‘400x’ gibi büyük bir sayı pazarlama dilinde kullanılabilir, fakat 25x optik ile başlayıp dijital zoomla ulaşılan sonuç, 400x optik bir lensin verebileceği ayrıntıya yaklaşmaz. Ayrıntıyı yalnızca optik kısım belirler.

‘30x zoom kamera’ ifadesini görünce önce şunu sorun: 30x optik mi, yoksa optik ile dijitalin toplamı mı? Optik oran, lensin odak uzaklığı aralığından hesaplanabilir (örneğin 4,8 mm ile 144 mm arası 30x'tir). Odak uzaklığı aralığı föyde yazmıyorsa oranın yarısı dijitalden geliyor olabilir.

Zoom arttıkça görüş açısı dar kaldığı için kameranın tutuşunda küçük titreşimler de büyür. Uzun odakta kamera rüzgâr, direk sallanması ve hava dalgalanması (sıcak havanın yarattığı bulanıklık) yüzünden daha çok etkilenir. Işık azaldığında lensin uzun uçta daha az ışık alması, gece görüntüsünde gürültü ve hareket bulanıklığını artırabilir. Enstantane hızı ve rolling shutter yazısı bu etkiyi hareketli hedefler için ayrıntılandırır; PTZ kameraların çalışma mantığı için PTZ kamera rehberine bakabilirsiniz.

• Odak uzaklığı aralığını okuyun: En uzun mm değeri ÷ en kısa mm değeri optik oranı verir.
• ‘Optical’ ve ‘digital’ yazılarını ayırın: Toplam değer ayrıntı hakkında bilgi vermez.
• Uzun uçtaki diyafram değerine bakın: Uzun odakta daha az ışık gelir.
• Montaj titreşimine dikkat edin: Uzun odak sabit ve rijit bir taşıyıcı ister.

Delil olarak kullanılacak görüntü için çözünürlük ve mesafe nasıl planlanır?

Delil niteliği taşıması beklenen görüntüde belirleyici ölçü zoom oranı değil, hedefin bulunduğu düzlemdeki piksel yoğunluğudur (PPM, piksel/metre). IEC 62676-4 temelli DORI yöntemi bu yoğunluğu dört kademeye ayırır: Axis'in yayımladığı özet değerlere göre Tespit için 25, Gözlem için 63, Tanıma için 125 ve Kimliklendirme için 250 piksel/metre. Eşikler kaynaktan kaynağa 62 ya da 63 gibi yuvarlama farkıyla görünebilir.

Piksel yoğunluğu şöyle hesaplanır: PPM = yatay çözünürlük (piksel) ÷ hedef düzlemdeki görüş genişliği (m). Görüş genişliği = 2 × mesafe × tan(yatay görüş açısı ÷ 2). Optik zoom görüş açısını daraltır, görüş genişliği düşer, PPM artar: görüş açısı yarıya inince PPM yaklaşık iki katına çıkar. Detaylı hesap için DORI ve PPM rehberine bakabilirsiniz.

Planlama adımları şöyle işler:

• 1. Hedefi ve amacı yazın: Girişte yüz kimliklendirme, otoparkta araç gözlemi gibi her nokta için DORI kademesini belirleyin.
• 2. Mesafeyi ölçün: Kamera ile hedefin bulunduğu düzlem arasındaki gerçek mesafeyi alın.
• 3. Gerekli görüş genişliğini bulun: Yatay çözünürlüğü hedef PPM'e bölün; örneğin 3840 piksel ve 250 PPM için görüş genişliği yaklaşık 15,4 m'dir.
• 4. Lensi buna göre seçin: Bu genişliği veren görüş açısına sahip odak uzaklığını bulun; gerekirse sahneyi iki kameraya bölün.
• 5. Dijital kırpmayı hesaba katmayın: Kayıt ve izleme senaryosunda yalnızca sensörün gerçek pikselleri sayılır.
• 6. Sahada test edin: Işık, açı ve hareket koşullarında görüntü alıp kayıttan kontrol edin.

Kurulumcu ‘zoom yaparsak plakayı okuruz’ beklentisini nasıl yönetir?

Müşteriye en açık anlatım şudur: kayıttan zoom yaparak kazanılan şey büyüklüktür, ayrıntı değildir. Plaka ya da yüz bilgisi kayıtta yoksa hangi zoom oranı kullanılırsa kullanılsın kareden çıkmaz; bunun için hedefin kayıt anında yeterli piksele sahip olması gerekir.

Plaka okuma için ayrı bir tasarım gerekir; bu iş geniş açılı genel kamera ile değil, dar açılı ve doğru enstantane ile çalışan özel bir kamerayla yapılır. Bu konudaki montaj açısı ve ışık ayarı için plaka tanıma kamerası montaj rehberini inceleyin. Sürekli hareket eden araçta enstantane hızı düşükse plaka kaydedilse bile bulanık olur.

Kurulum teklifinde aşağıdaki cümleleri yazılı hale getirmek sonradan çıkacak tartışmayı önler. Yapay zekâ ile ‘iyileştirilmiş’ görüntüler ayrıca dikkatli ele alınmalıdır: üretilen ayrıntı gerçek kayıtta olmayabilir ve bu tür görüntülerin delil olarak değerlendirilmesi mahkeme ve bilirkişi takdirindedir.

• Kapsam cümlesi: ‘Girişte yüz kimliklendirme (250 PPM), otoparkta araç gözlemi (63 PPM) hedeflenmiştir.’
• Zoom cümlesi: ‘Kayıttan yakınlaştırma yeni ayrıntı eklemez; ayrıntı kayıt anındaki piksel yoğunluğuyla sınırlıdır.’
• Akış cümlesi: ‘Kayıt ana akıştan, canlı çoklu ekran alt akıştan alınır.’
• Sınır cümlesi: ‘Plaka okuma için ayrı kamera ve ayrı ayar planlanmıştır.’

Bayifi'de kurulumcu ve ürün bulmak

Zoom ve çözünürlük planını yerinde ölçüp yapacak bir kurulumcu arıyorsanız Bayifi'deki il il firma dizininden bayiler sayfasına bakabilirsiniz. Toptancıların stoklu motorize lens, PTZ ve diğer kamera ürünleri için pazar sayfası kullanılabilir; ürün özelliklerini karşılaştırırken yukarıdaki optik-dijital ayrımına dikkat etmek yeterlidir.