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Die 4K-Revolution

4K-Zoomkamera mit 30fps und Super-Resolution-Zoom

Die Verfügbarkeit von 4K-Kameras setzt in der Industrie neue Maßstäbe hinsichtlich der Bildschärfe und ermöglicht so neue Anwendungen, die mit bisherigen Technologien nicht möglich waren.
Mit einer Bildauflösung von 8MP (3.840x 2.160) bei 30fps bieten die 4K-Kameras eindeutige Vorteile. „Mehr Pixel bedeuten eine bessere Bildqualität und damit bessere Möglichkeiten zur Erkennung, Überwachung und Identifizierung“, so Nicholas Waple, Product Marketing Manager bei der Sony Image Sensing Solutions Division. Laut Waple bietet 4K z.B. neue Möglichkeiten bei der Geschäftsintelligenz. „Der Kundenstrom im Einzelhandel lässt sich genau verfolgen, da ein größeres Sichtfeld zur Verfügung steht, und die Auflösung hoch genug ist, um Personen zu zählen oder sogar einer Gesichtserkennung zu unterziehen.“ Trotz dieser Vorteile müssen Planer bei der Wahl eines 4K-Kamerasystems berücksichtigen, dass nicht alle Systeme gleich sind. So unterscheiden sich die Spezifikationen der Kameras z.B. bei schlechten Lichtverhältnissen. Da sich die Kamera-Designs weiterentwickelt haben, sind zwei Ansätze entstanden: einmal das Design auf Basis eines hochempfindlichen Sensors (wie dem Sony Exmor R) oder der Einsatz von digitaler Signalverarbeitung (DSP), um das Bildrauschen rechnerisch zu reduzieren. Beide Techniken kommen in der 4K-UHD-Zoomkamera FCB-ER8300 zum Einsatz. Der 1/2.3 Exmor R CMOS-Sensor arbeitet bei einer minimalen Lichtstärke von 3lx (1/30s) und hat sich bereits in Consumer-Produkten bewährt. Er nutzt eine rückwärtige Belichtung, mit der sich die Lichtempfindlichkeit des Sensors verdoppelt. Herkömmliche CMOS-Sensoren enthalten eine Metall-Verdrahtungsschicht durch die das Licht hindurchdringen muss, bevor es auf die Sensor-Fotodiode trifft. Die Exmor-R-Sensoren verlagern diese Schicht auf die Rückseite des Sensors, womit sich die auf jedes Pixel auftreffende Lichtmenge deutlich erhöht. Dies ist besonders effektiv, wenn Licht in einem Winkel auf den Sensor trifft. Damit ergibt sich nicht nur eine höhere absolute Empfindlichkeit, sondern auch eine geringere Veränderung in Bezug auf den Einfallswinkel des Lichtes. Wenn eine Kamera also große, breite Flächen bis ins Detail aufzeichnen kann, was die Absicht bei der 4K-Bilderfassung ist, benötigt sie auch einen fortschrittlichen Zoom, der aber Kosten und Platzbeschränkungen mit sich bringt. Daher kommt zusätzlich digitale Technik zum Einsatz, mit der die Kamera genaue Details erfassen kann und somit den Wert jedes erfassten Pixels erhöht. Auch hier setzt die Kamera Maßstäbe mit ihrem 12-fach optischen Zoom und einem zusätzlichen 8-fachen Zoom, der über Super-Resolution-Zoom-Technologie (SRZ) erfolgt. SRZ basiert auf einer detaillierten Bildanalyse. Der DSP erzeugt zusätzliche Pixel, die festgestellten Mustern und anderen Bildmerkmalen entsprechen. Die Technik nutzt eine integrierte Datenbank für Mustererkennung und ermöglicht 4K-Auflösung bis zu einem 20-fachen Zoom, während die Kamera weiterhin mit 30fps arbeitet. „Ein Unternehmen, dass sich für 4K entscheidet, vervierfacht die Menge an Bilddaten, die über das Netzwerk gesendet wird“, so Waple. „Daher sind auch Investitionen in digitale Massenspeicher für die Aufzeichnung erforderlich. Auch die Bildschirme werden wahrscheinlich erneuert, um eine bessere Betrachtung zu ermöglichen. Die Investitionen aber lohnen sich. 4K hat das Potenzial, völlig neue Anwendungen hervorzubringen, um von deren Ergebnissen zu profitieren.“

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