★ 瞭解攝影機中的光學變焦與數位變焦

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光學變焦和數位變焦，代表了攝影機技術中的兩種不同的放大方法。光學變焦依靠鏡頭元件的物理調整，對影像的焦距進行了切實的改變，在各種放大倍率下保持影像品質。相比之下，數位變焦使用軟體演算法，來裁剪和放大影像，提供了一種更靈活但與解析度相關的方法。

這些變焦技術都有獨特的優勢和侷限性，在現代攝影機系統在各個領域的功能和應用中，發揮著非常重要的作用。所以，讓我們開始詳細探索這些主題。

什麼是光學變焦？

嵌入式攝影機中的光學變焦的特點，是攝影機鏡頭焦距的物理變化。這是透過鏡片元件內，玻璃元件的運動來實現的。透過改變這些元素之間的距離，攝影機可以輕鬆放大或縮小主體。這種機械調整允許可變的視野，同時保持影像感測器解析度的完整性。

這種縮放方法在影像細節，發揮重要作用的應用中非常重要，特別是當與低解析度感測器配對時。在這種情況下，光學變焦可以實現更近距離的檢視，而不會伴隨數位放大的畫素化或影像退化。在某些類型的工業檢測、醫學成像或遠端監控等，從固定位置捕獲詳細影像非常重要的嵌入式系統中，它具有優勢。

光學變焦的優點

光學變焦的缺點

什麼是數位變焦？

數位變焦採用以軟體為中心的方法，而不是機械鏡頭調整。利用影像訊號處理器（ISP）或攝影機軟體，數位變焦涉及從攝影機的源幀中，選擇和裁剪特定區域，然後調整此裁剪區域的大小，以匹配所需的解析度。這個過程完全由攝影機的計算能力管理，不涉及對攝影機光學的任何物理更改。

基本上，裁剪解析度是透過將源解析度，除以縮放係數來確定的，然後將裁剪區域調整為最終輸出解析度。這種調整大小對於保持框架尺寸很重要，但它總是會導致影象品質下降。

數位變焦的優點

數位變焦的缺點

低解析度光學變焦和高解析度數位變焦之間的區別

讓我們來比較一下兩支攝影機 —— 一支配備 200 萬畫素解析度的光學變焦，另一支配備 2000 萬畫素解析度的數位變焦功能。

解析度為 200 萬畫素的光學變焦：光學變焦在整個變焦範圍內，保持原始影像品質，因為畫素數量不會減少。然而，使用 200 萬畫素等低解析度感測器，捕獲的細節受到感測器畫素數的限制，這可能會影響影像品質。
解析度為 2000 萬畫素的數位變焦：利用數位變焦，將解析度從 2000 萬畫素裁剪到 200 萬畫素，使裁剪後的影像，比從一開始就以 200 萬畫素捕獲影像更詳細。然而，由於插值，它可能會引入一些偽影或品質略有損失。

使用數位變焦實現 200 萬畫素輸出的 2000 萬畫素攝影機，通常比使用光學變焦的 200 萬畫素攝影機產生更清晰的影像。

為什麼？

首先，2000 萬畫素的攝影機最初捕獲了更多的細節，提供了更豐富的源影像，用於裁剪和縮放。數位變焦還涉及軟體演算法，這些演算法可以對裁剪的影像進行銳化和降噪，從而有可能提高清晰度。最後，在後期製作中，可以更靈活地細化影像、調整裁剪、應用校正等。

為什麼光學變焦在今天仍然非常重要

儘管數位成像技術取得了重大進步，但光學變焦在許多嵌入式攝影機應用中，仍然具有重要意義。主要原因之一是它能夠在不同放大倍率下，保持影像品質。

光學變焦與數位變焦不同，涉及鏡頭元件的物理調整，在不改變影像原始畫素數的情況下改變焦距。這意味著即使放大，影像也能保持其原始解析度和清晰度。其他原因包括與數位變焦相比，在低光條件下的效能更好，以及更適合需要遠距離變焦的應用。