مقایسه رزولوشن چشم انسان با دوربین مداربسته

مقایسه رزولوشن چشم انسان با دوربین مداربسته

درباره‌ی این موضوع که رزولوشن چشم انسان چقدر است حدس‌ها و محـاسبات تئـوریک متفاوت وجود دارد، که اغـلب آن‌ ها ادعای رزولوشن ۵۷۶ مگاپیکسل را مطرح ساخته‌اند .

۵۷۶ مگاپیکسل به این معنی است که برای ساخت یک صفحه نمایش با تصویری بسیار واضح و شفاف که شما قادر به تشخیص مجزای پیکسل ها نباشید، باید ۵۷۶ میلیون پیکسل را در ناحیه ای به اندازه ی میدان دید خود قرار دهید. برای رسیدن به این عدد، دکتر کلارک دقت بینایی بهینه را در سرتاسر میدان دید انسان فرض کرد. در اینجا فرض شده که بدون حرکت دادن سر، با چرخاندن چشم بتوانید تصویر روبه روی خود را ببینید. هرچند که در یک برانداز لحظه ای رزولوشن چشم عددی بین ۵ تا ۱۵ مگاپیکسل است.

این اتفاق به دلیل وجود چندین نقص در چشم انسان است که در دوربین های عکاسی قابل پذیرش نیستند. چشم انسان فقط ناحیه ی کوچکی که به آن مستقیم نگاه می کند را با رزولوشن بالا می بیند که به آن fovea می گویند. چشم شما یک نقطه ی کور دارد، جایی که عصب نوری شما به شبکیه می رسد. شما با چرخاندن چشمان خود حول یک صحنه نه فقط اطلاعات بیشتری از تصویر یک منطقه دریافت می کنید، بلکه این کار باعث رفع نقوص سیستم بینایی شما می شود.

در این گزارش، آزمایش دوربیـن مداربسته‌ IP با رزولوشن‌های مختلف در برابر چشم انسان را با شما به اشتراک می‌گزاریم.

خلاصه نتایج

در این آزمایش‌ها از نمودار Snellen Eye به عنوان مبنای عمل استفاده شده است. در صورتی که انسان بتواند از فاصله‌ی ۲۰ فوتی (حدود ۶ متری) خط ۸ نمودار را بخواند به بینایی وی نمره‌ی ۲۰ از ۲۰ داده می‌شود.

هدف از این آزمایش این است که دوربینی یافته شود که از همان فاصله بتواند همان خط را “بخواند یا ببیند” تا مشخص شود آیا این دوربین به خوبی چشم انسان عمل می‌کند یا خیر.

آزمایش

مجموعه‌ای از دوربین‌های  IP 720p، ۱۰۸۰P ، ۵MP و۱۰MP  را در زاویه‌ی دید ۶۰ درجه قرار دادیم. در حالی که زاویه‌ی دید جانبی چشم انسان بسیار بیشتر از این مقدار است، این زاویه ناحیه‌ی دید اصلی انسان را مشخص می‌سازد.

دقیقا به مانند انسان، دوربین‌ها را در فاصله‌ی ۲۰ فوت ( ۶ متر ) از نمودار قرار دادیم تا ببـینیم «قدرت دید» دوربین چقدر است و آیا دوربیـنی وجود دارد که بتـواند با چشم انـسان رقابت کند ؟

نکته: انسان بطور عادی اگر بتواند خط مبنای ۸ را در چارت از ۲۰ فوتی ( تقریبا ۷ متری) تشخیص دهد یعنی از دید ۲۰/۲۰ یا همان دید سالم و کامل بهره مند است.

♦ ابتدا، دوربین 720P تنها توانست در حدود خط ۴ نمودار Snellen را ببیند که چیزی معادل با دید ۲۰ از ۵۰ است.

رزولوشن 1080P تنها قادر بود یک خط بیشتر، یعنی خط ۵، را بخواند که معادل با بینایی ۲۰ از ۴۰ است.

دوربین ۵ مگاپیکسل به وضوح قادر به خواندن یک خط بیشتر و دارای بینایی ۲۰ از ۳۰ است، اگرچه ممکن است گفته شود خط بعدی ۲۵/۲۰ نیز خوانا است.

♦ نهایتاً، دوربین ۱۰ مگاپیکسلی جهشی بزرگ ‌تر در قدرت تفکیک ارائه می‌کند و قادر به خواندن خط ۸ است که معـادل با بـینایی ۲۰/۲۰ انسان است.

♦  خب، نتیجه مشخص شد در شرایط نوری متوازن و ایده‌آل، رزولوشن ۱۰ مگاپیکسل می‌تواند با دید چشم انسان برابری (یا حتی اندکی از آن‌ بهتر عمل) کند.

لوکس ۳

♦ با کاهش نور در اتاق به حدود ۳ لوکس، آزمایش را مجدداً تکرار کردیم. در این سطح نور، چندین آزمایش انسانی با دید ۲۰/۲۰ قادر بودند خط ۶ را بخوانند (۳۰/۲۰ (EDFCZP))، که نشان‌دهنده‌ی کاهشی دو خطی در توانایی دید در شرایطی نوری عادی است.

در این حالت، رزولوشن 720P تنها قادر بود تا خط ۳ (۷۰/۲۰) را ببیند، که علت آن افزایش نویز و تصویر تیره‌تر است.

♦  دوربین  1080P عملکرد چندان بهتری نداشت، و حتی میزان نویز افزایش بیشتری یافت و پایین‌تر از خط ۳ تصویر به گونه‌ای تار شد که حروف کمتر از رزولوشن 720p خوانا بودند.

♦ در رزولوشن ۵ مگاپیکسل، خط ۴ (۵۰/۲۰) خوانا بود. توجه داشته باشید که برخی از حروف در خط ۵ واضح هستند، اما نویز و مصنوعات تصویر امکان خوانده شدن کامل این خط را نمی‌داد.

♦ نهایتاً، دوربین ۱۰ مگاپیکسل قادر بود خط ۵ را بخواند (۴۰/۲۰). بار دیگر، برخی از حروف خط ۶ به سادگی خوانا هستند، اما نمی‌توان با قطعیت سخن از وضوح تصویر در این خط گفت.

لوکس ۱

در آخرین مرحله‌ی آزمایش، روشنایی اتاق را به حدود ۱ لوکس کاهش دادیم و اتاق بسیار تاریک شد. در این سطح نوری، تنها دوربین‌های ۷۲۰ و ۱۰۸۰ تصاویر قابل استفاده ایجاد کرد. آزمودنی‌های انسانی قادر بودند خط ۵ را بخوانند، که معادل با دید ۴۰/۲۰ است (PECFD).

دوربین‌های ۵ و ۱۰ مگاپیکسل تنها تصویری تیره و نویزدار نشان دادند. پس می‌توان گفت این دوربین‌ها در این سطح نوری «کور» هستند.

نتیجه گیری

رزولوشن چشم انسان توسط آزمایشات گوناگونی مورد بحث و بررسی قرار گرفته که یکی از آن ها محاسبه ی رزولوشن چشم انسان توسط دوربین مداربسته می باشد در مقاله ی فوق نتایج به دست آمده مرجعی قابل استناد برای این مبحث می باشد .

در واقع، طرح این سوال که چشم شما چند مگاپیکسل رزولوشن دارد اساسا غلط است. چشم مانند لنز دوربین نیست که با ثبت تصاویر فوری و لحظه ای، آن ها را در بانک مغز شما ذخیره کند. چشم بیشتر شبیه به یک کارآگاه عمل می کند، مدارک را از محیط پیرامونی شما جمع آوری می کند، سپس آن ها را به مغز انتقال می دهد تا تیکه ها را به هم چسبانده و تشکیل یک تصویر کامل بدهد. مطمئنا یک رزولوشن صفحه وجود دارد که در آن چشم ما دیگر نمی تواند پیکسل ها را تشخیص دهد، اما هنگامی که بحث درمورد تجربه ی بصری روزانه ی ما می شود صحبت درباره ی مگاپیکسل بسیار ساده لوحانه است.

دوربین های مدار بسته با وجود نقص های زیادی که در برابر چشم انسان دارند اما در جهان امروزی برای بالا بردن امنیت یک محیط و یا شناسایی افراد و حتی بررسی محیط با استفاده از مادون قرمز و … مورد استفاده قرار میگیرند .