Hvor mange megapixel har du brug for?

Flere megapixel betyder ikke altid et bedre billede

Når det gælder kameraer, er højere opløsning ofte synonymt med bedre billedkvalitet. Smartphones, fjernsyn og computerskærme har lært os, at 4K er standarden for videoopløsning, og at flere megapixel også betyder et bedre billede, når det gælder fotografier. Det betyder, at kunderne ofte ønsker et apparat med den højest mulige opløsning, og derfor er det netop den oplysning, man først leder efter i de tekniske specifikationer.

I endoskopiens verden sætter fysik og optik begrænsninger, hvorfor det kan være vildledende at fokusere udelukkende på opløsningen. Vi vil nu forklare, hvorfor et stort antal megapixel ofte ikke er nødvendigt i et endoskop eller endda en teknisk fornuftig løsning.

Et stort antal pixels medfører mindre pixels

Endoskopets vigtigste egenskab er dets evne til at passe ind i trange rør og sprækker, der ofte kun er få millimeter brede. Det betyder, at sensoren (bildet) i kameraets spids skal være ekstremt lille.

Hvis man f.eks. ønsker at tilpasse de 8,3 millioner pixels, som 4K-opløsning kræver, til denne bittesmå sensor, skal de enkelte pixels være meget præcise og utroligt tætpakkede. Her kommer fysikken ind i billedet. Når billedsensorens størrelse forbliver den samme, men antallet af piksler øges, bliver den enkelte pixels fysiske størrelse mindre. En lille pixel er som en lille vandspand i regnvejr: den kan opfange langt færre fotoner (lys) på samme tid som en stor pixel.

Da en lille pixel modtager mindre lys, skal det elektriske signal, den producerer, forstærkes (ISO-værdien hæves). Forstærkningen af signalet forstærker også baggrundsstøj, hvilket ses på billedet som digital støj og uskarphed, især ved optagelse i svagt lys.

Resultatet er et billede med 4K-opløsning, der kan være mere uskarpt og støjfyldt end et billede taget med en højkvalitets sensor med lavere opløsning. Større pixels er nemlig i stand til at udnytte det sparsomme lys betydeligt mere effektivt.

Optisk opløsning

Selvom det lykkedes os at skabe en meget tæt sensor, er den næste begrænsning endoskopets optik. Når lyset passerer gennem en linseåbning af begrænset størrelse, brydes det. Dette fænomen kaldes diffraktion.

Diffraktion sætter en grundlæggende fysisk opløsningsgrænse for optikken: den bestemmer, hvor små detaljer linsen er i stand til at skelne fra hinanden. I små optiske systemer fremhæves denne begrænsning, da den lille åbning og den miniatureoptik gør det vanskeligt at opnå en høj opløsning.

Hvis sensorens pixeltæthed overstiger linsens faktiske opløsningsevne, medfører et højere antal megapixel ikke længere en tilsvarende forbedring af detaljerne. Sensoren registrerer i så fald hovedsageligt det billede, som optikken danner, mere præcist, ikke nye detaljer fra motivet.

I praksis bestemmes billedkvaliteten af hele billeddannelseskæden: samspillet mellem optikken, billedsensoren, belysningen og signalbehandlingen. En sensor med meget høj opløsning garanterer ikke i sig selv høj billedkvalitet, hvis optikken ikke er i stand til at levere et billede med tilstrækkelig detaljeringsgrad.

Udfordringer med brugervenligheden

Behandlingen af 4K-video kræver enorm regnekraft. Når denne behandling foregår i enden af endoskopet, genererer den betydelig varme.

Da der ikke kan monteres ventilatorer eller store køleribber på endoskopets spids, bliver spidsen hurtigt varm. Varmebelastningen kan begrænse ydeevnen og kræve effektiv varmestyring, især i den lille kameraspids.

Desuden stiller den større datamængde højere krav til udformningen af kablet og elektronikken, hvilket kan påvirke størrelsen, stivheden og prisen. Dette gør uundgåeligt, at kablet:

• Tykkere
• Stivere
• sværere at styre

Dermed mister apparatet netop de egenskaber, som var årsagen til, at endoskopet oprindeligt blev anskaffet.

Hvad bør man kigge efter i stedet for opløsningen?

Når du vurderer et endoskops ydeevne, skal du ikke lade dig blende af antallet af megapixel. I stedet bør du ved anskaffelsen først og fremmest sikre dig, at kameraet kan se præcis derhen, hvor du ønsker det. Det vil sige, at manøvredygtighed og kabelets dimensioner er de vigtigste faktorer. Når man har sikret sig, at kablet fysisk opfylder kravene, kan man fokusere på andre aspekter, såsom lyskilden eller opløsningen. Dette emne behandles også i vores købsvejledning til endoskoper.