Rozdzielczość kamery i obiektyw: piksele na metr i progi DORI dla identyfikacji

Kamerę kupuje się według megapikseli, a montuje według pokrycia terenu. Obie decyzje zapadają bez liczby, od której zależy, czy nagranie do czegoś się przyda: ile pikseli przypada na metr sceny w tej odległości, w której coś się dzieje.

Tej liczby nie ma w żadnej specyfikacji, bo nie jest właściwością kamery. Wynika z czterech wartości – rozdzielczości, szerokości matrycy, ogniskowej i odległości – i zmienia się z każdą z nich. Pominięcie jej najczęściej kończy się tak: nagranie pokazuje zdarzenie w idealnej ostrości i osobę, której nikt nie potrafi nazwać.

Liczba, której nie ma w specyfikacji

Rozdzielczość opisuje obraz, gęstość pikseli opisuje scenę. Kamera 4K ma 3840 pikseli w poziomie niezależnie od tego, czy patrzy na drzwi z trzech metrów, czy na parking z osiemdziesięciu: piksele zostają te same, metry, na które się rozkładają – już nie.

Dlatego użyteczną jednostką są piksele na metr: rozdzielczość pozioma podzielona przez szerokość sceny w danej odległości. Wszystko, co nagranie może udowodnić i czego udowodnić nie może, wynika z tej jednej wielkości.

Jak z ogniskowej i szerokości matrycy powstaje pole widzenia

Jak szeroko kamera widzi w danej odległości, mieści się w jednym zdaniu: szerokość sceny to odległość razy szerokość matrycy, podzielona przez ogniskową. Dłuższy obiektyw widzi więc węższy wycinek, a każdy obiektyw widzi szerzej, im dalej patrzy. Kąt widzenia podawany w katalogach mówi to samo w jednostce, którą gorzej się liczy.

Przykład z rozpowszechnioną matrycą – 1/2,8 cala, 5,6 milimetra szerokości, 3840 pikseli w poziomie – w odległości 20 metrów:

Wynikają z tego dwa wnioski warte osobnego zdania. Gęstość pikseli jest dokładnie proporcjonalna do ogniskowej: dwa razy dłuższa ogniskowa, dwa razy więcej pikseli na metr. I jest odwrotnie proporcjonalna do odległości: ta sama kamera na czterokrotnym dystansie daje ćwierć gęstości.

Cztery progi, cztery zadania

Norma EN 62676-4 podaje w liczbach, do czego nagranie się nadaje; cztery stopnie chodzą pod angielskim skrótem DORI. Wykrycie przy 25 px/m znaczy: coś tam jest. Obserwacja przy 62 px/m znaczy: widać zachowanie, ktoś idzie, ktoś coś niesie. Rozpoznanie przy 125 px/m znaczy: znaną osobę da się przypisać do obrazu. Identyfikacja przy 250 px/m znaczy: nieznaną osobę da się opisać na tyle dokładnie, by ją odnaleźć.

Stopnie są podwojeniami, co ułatwia liczenie wstecz: jakakolwiek jest gęstość w danej odległości, jej połowa to jeden stopień niżej. I nie są opinią o jakości obrazu, tylko tym, co sąd albo ubezpieczyciel gotów jest materiałowi przypisać.

Ta sama kamera, dwa obiektywy

Szeroki kąt wypada z jakości identyfikacyjnej na 7,7 metra, a z rozpoznania na 15,4 metra. Długi obiektyw utrzymuje identyfikację do 32,9 metra i obejmuje na 20 metrach 9,3 metra szerokości zamiast 40. Żaden nie jest lepszy; odpowiadają na różne pytania, a projekt zadający oba pytania jednej kamerze wszędzie dostaje odpowiedź szerokokątną.

Dlaczego więcej megapikseli rzadko jest odpowiedzią

Megapiksele liczą powierzchnię, gęstość pikseli liczy odcinek. Podwojenie megapikseli daje pierwiastek z dwóch pikseli na metr, czyli równe czterdzieści procent. Krok z 4 na 8 MP podnosi liczbę poziomą z 2688 na 3840 – a krok z obiektywu 2,8 mm na 4 mm daje te same czterdzieści procent za cenę obiektywu, nie kamery.

W drugą stronę rachunek jest dosadny: 250 px/m na 20 metrach przy 2,8 mm wymaga 10 000 pikseli w poziomie, czyli matrycy 56 MP. Obiektyw nie jest drobiazgiem instalacji. Jest instalacją.

Czego ten rachunek nie obejmuje

Gęstość pikseli to sufit, a nie wynik. Nocą przysłona się otwiera, szum rośnie, a redukcja szumu za nim rozmywa dokładnie ten drobny rysunek, który liczba pikseli obiecywała. Osoba idąca z prędkością 1,4 m/s pokonuje przy naświetlaniu 1/30 s aż 4,7 cm, co przy 411 px/m daje dziewiętnaście pikseli smugi w poprzek twarzy – identyfikacja nocą jest więc problemem migawki, zanim stanie się problemem rozdzielczości. Resztę załatwia kompresja: skąpa przepływność wydaje budżet na ruchome fragmenty kadru i wyrzuca fakturę, dzięki której twarz dawała się odczytać.

Ostatnie słowo należy do geometrii. Gęstość pikseli zakłada, że obiekt stoi w poprzek kadru, a nie pod nim. Kamera na wysokości czterech metrów, skierowana skośnie na drzwi oddalone o dwa metry, rejestruje czubek głowy we wspaniałej gęstości i nikogo nie identyfikuje. Projekt, który się broni, jest tym nudnym: szeroki kąt dla przeglądu i druga kamera w miejscu, którego nikt nie ominie – na wysokości twarzy i na tyle blisko, że i krótka ogniskowa wystarczy.