Camera elements

Bildabtasttechniken

Das Zeilensprungverfahren und die progressive Abtastung sind die zwei heutzutage verfügbaren Techniken zum Auslesen und Anzeigen von Bildinformationen, die von Bildsensoren genutzt werden. Das Zeilensprungverfahren wird vor allem in CCD-Sensoren verwendet. Die progressive Abtastung wird in CCD- und CMOS-Sensoren verwendet. In Netzwerk-Kameras können beide Abtasttechniken zum Einsatz kommen. (Analoge Kameras können hingegen nur das Zeilensprungverfahren zum Übertragen von Bildern über ein Koaxialkabel und zum Anzeigen der Bilder auf einem analogen Monitor verwenden.)

Zeilensprungverfahren

Wenn ein Zeilensprungbild von einem CCD-Sensor erzeugt wird, werden zwei Felder mit Zeilen generiert: ein Feld zeigt die ungeraden Zeilen, das andere die geraden Zeilen an. Um das ungerade Feld zu erzeugen, werden jedoch die Informationen aus den ungeraden und den geraden Zeilen auf einem CCD-Sensor kombiniert. Dies gilt auch für das gerade Feld, bei dem die Informationen der geraden und ungeraden Zeilen miteinander kombiniert werden, um ein Bild auf jeder zweiten Zeile zu erzeugen.

Beim Übertragen eines Zeilensprungbilds wird immer nur die Hälfte der Zeilen (gerade oder ungerade) eines Bildes gesendet, wodurch auch die Bandbreitennutzung halbiert wird. Der Monitor, z. B. ein herkömmlicher Fernseher, muss ebenfalls mit dieser Zeilensprungtechnik arbeiten. Zuerst werden die ungeraden und dann die geraden Zeilen eines Bildes angezeigt und dann immer im Wechsel mit einer Bildrate von 25 (PAL) oder 30 (NTSC) Bildern pro Sekunde aktualisiert, sodass das menschliche Auge sie als vollständige Bilder wahrnimmt. Alle analogen Videoformate und einige moderne HDTV-Formate verwenden das Zeilensprungverfahren. Obwohl beim Zeilensprungverfahren Artefakte oder Verzerrungen aufgrund „fehlender“ Daten erzeugt werden, sind diese auf einem zeilensprungfähigen Monitor kaum erkennbar.

Wenn jedoch ein mit dem Zeilensprungverfahren erzeugtes Video auf einem Monitor angezeigt wird, der mit progressiver Abtastung arbeitet (z. B. ein Computermonitor), bei der die Zeilen eines Bildes in fortlaufender Reihenfolge gelesen werden, sind Artefakte sichtbar. Diese Artefakte, die als „Zackenbildung“ wahrgenommen werden, entstehen aufgrund der kurzen Verzögerung zwischen den Aktualisierungen der geraden und ungeraden Zeilen, da nur die Hälfte der Zeilen eine Bewegung im Bild darstellt, während die andere Hälfte der Zeilen darauf wartet, aktualisiert zu werden. Die Artefakte sind insbesondere dann sichtbar, wenn das Video angehalten wird, um ein Standbild zu analysieren.

Progressive Abtastung

Links ein per Zeilensprungverfahren erzeugtes Bild auf einem vollbildfähigen Computermonitor. Rechts ein per Vollbildverfahren erzeugtes Bild auf einem Computermonitor.

Bei einem Bildsensor, der mit dem Vollbildverfahren arbeitet, werden Werte für jedes Pixel auf dem Sensor ermittelt und die Bilddatenzeilen nacheinander gelesen, sodass ein vollständiges Einzelbild entsteht. Anders ausgedrückt werden erfasste Bilder nicht in separate Felder unterteilt wie beim Zeilensprungverfahren.

Im Vollbildverfahren wird ein vollständiges Bild über das Netzwerk gesendet. Bei der Anzeige auf einem vollbildfähigen Computermonitor wird nacheinander jede Zeile eines Bildes in perfekter Reihenfolge am Bildschirm dargestellt. Daher lassen sich bewegte Objekte mit dem Vollbildverfahren auf Computerbildschirmen besser darstellen.

Bei einer Videoüberwachungsanwendung kann dies für die Anzeige bewegter Subjekte wie etwa einer weglaufenden Person entscheidend sein. Die meisten Netzwerk-Kameras von Axis verwenden das Vollbildverfahren.

  • Links: ein JPEG-Bild in voller Größe (704x576 Pixel) von einer analogen Kamera mittels Zeilensprungverfahren.
  • Rechts: ein JPEG-Bild in voller Größe (640x480 Pixel) von einer Axis-Netzwerk-Kamera mittels Vollbildverfahren.

Beide Kameras waren mit dem gleichen Objektiv ausgestattet und das Auto bewegte sich in beiden Fällen mit 20 km/h. Der Hintergrund ist in beiden Bildern klar. Allerdings ist der Fahrer im Bild mit Vollbildverfahren besser erkennbar.

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