Фокусное расстояние камеры что это

Фокусное расстояние камеры видеонаблюдения

Фокусное расстояние камеры видеонаблюдения — это параметр объектива видеокамеры, который мы берем за основу при расчете зоны видеонаблюдения. От его величины и физического размера матрицы зависит угол обзора объектива. Проведя не сложные геометрические расчеты можно довольно точно определить зону, которая будет попадать в кадр камеры видеонаблюдения.

Для ведения видеонаблюдения на обширном участке используются камеры с широким углом обзора, а при просмотре объектов «зажатых», типа длинный коридор с узким.

Параметры, влияющие на угол обзора

Как уже писалось выше, три параметра видеокамеры взаимозависимы, это:

Чем больше фокусное расстояние объектива, тем меньше угол обзора. Следовательно, можно наблюдать за объектами, которые находятся на относительно большом удалении от камер видеонаблюдения. И наоборот, чем меньше фокусное расстояние, тем больше угол обзора. Соответственно в кадр камеры попадает больше объектов.

Угол обзора, также зависит от размера чувствительного элемента –матрицы. Чем больше размер матрицы, тем меньше угол обзора камеры и наоборот.

Расчет фокусного расстояния объектива видеокамеры

Расчет фокусного расстояния камеры видеонаблюдения необходим для правильного подбора видеокамеры. Конечно, производители указывают в технических характеристиках нам физический размер матрицы, фокусное расстояние и иногда угол обзора. Но для общего понимания, посмотрим, что влияет на выбор фокусного расстояния, это:

Итак, имея заданные технические характеристики камеры, можно рассчитать фокусное расстояние объектива камеры видеонаблюдения по следующим формулам:

F= h*S/Н или F= v*S/V,

где h – размер матрицы по горизонту;

S – расстояние до объекта видеонаблюдения;

H – горизонтальный размер объекта;

v – размер матрицы по вертикали;

V – вертикальный размер объекта.

Размеры сторон матрицы камеры видеонаблюдения приведены в таблице:

Пример расчета фокусного расстояния и выбор камеры

Необходимо наблюдать за въездом и проходом через ворота на территорию предприятия;

Задача наблюдения: обнаружение машин и людей при въезде входе на территорию предприятия;

Ширина прохода и ворот 6 метров;

Расстояние от камеры до прохода 7 метров;

Камера Proto AHD-1W-EH10F(?)IR, после буквы F должно указываться фокусное расстояние. Его мы рассчитаем по вышеприведенной формуле:

где 3,2 размер матрицы по вертикали, т.к. в камере Proto AHD-1W-EH10F(?)IR установлена матрица размером 1/4”. Так как объективы на видеокамере выполнены с фиксированными фокусными расстояниями, то выбираем ближайший меньший т.к. если выбрать ближайший больший, то часть объекта не будет попадать в кадр камеры.

Выполним ещё одну проверку камеры на пригодность. Зона контроля имеет ширину 6 метров, задача стоит обнаружение. При обнаружении человека необходимо, чтобы на один метр контроля приходилось 20-30 пиксел разрешения камеры. При несложных расчетах видно, что камере Proto AHD-1W-EH10F36IR по силам не только обнаружение, но и распознавание человека на объекте, не говоря уже о машинах. На самом деле ещё необходимо вычислить фокусное расстояние по вертикали, а также высоту и угол установки видеокамеры, но мы эти расчеты намеренно упускаем, т.к. мы не ставим перед собой задачу полного расчета, мы хотели показать на данном примере только методику расчета фокусного расстояния и выбора камеры по этому расчету.

Для расчетов основных параметров камер видеонаблюдения можно использовать бесплатный калькулятор, с помощью которого можно не только получить численные значения показателей, но и визуально определить, как будет выглядеть группа силуэтов людей в кадре. Скачать калькулятор можно здесь.

Часто возникают ситуации, когда нет возможности четко определить зону контроля видеокамерой, или возникает необходимость менять размер этой зоны, но с небольшой периодичностью. Бывает и так, что человек хочет на месте более точно определить зону контроля. В этих случаях поможет камера с вариофокальным объективом, на которых можно менять без особых проблем фокусное расстояние вручную. Если же у вас возникает потребность приблизить или отдалить объект оперативно, то можно использовать камеру с моторизированным объективом. Существуют камеры, позволяющие не только оперативно менять фокусное расстояние (приближать, отдалять объект), но и изменять ракурс видеонаблюдения в пределах 360 градусов по горизонтали и 180 градусов по вертикали. Такие камеры называются Speed doome, о них вы можете почитать в статье «Скоростные купольные камеры»

Есть камеры с коридорным режимом видеонаблюдения. Такая камера устанавливается вертикально, а изображение поворачивается на 90 градусов. Таким образом, на мониторе отображается картинка не горизонтально, а вертикально. При этом отражается больше «полезной» информации, чем это было бы при нормальном расположении камеры.

Источник

Ну так давайте разберемся, что такое вообще фокусное расстояние объектива и что означают его различные значения.

Теперь о том, что чисто практически означают те или иные значения фокусных расстояний.

Первоначально условимся о том, что мы говорим сейчас об объективе, предназначенном для съемки на полноматричный фотоаппарат (в этой статье мы говорили о том, что такое «полная матрица»).

Давайте чисто практически посмотрим, чем отличаются кадры, сделанные с тем или иным фокусным расстоянием. Снимаем с одной точки и меняем фокусные расстояния от 24 до 200 мм.

Фокусное расстояние 24 мм.

Фокусное расстояние 35 мм.

Фокусное расстояние 50 мм.

Фокусное расстояние 70 мм.

Фокусное расстояние 100 мм.

Фокусное расстояние 135 мм.

Фокусное расстояние 200 мм.

Маленькие фокусные расстояния используются для съемки всяких видов: пейзажи, архитектура, большие группы людей. Большие фокусные расстояния используются для съемки, например, животных и птиц, для спортивной съемки, когда нужно поймать крупным планом какой-нибудь эффектный кадр.

Фокусное расстояние в 50 мм примерно соответствует углу обзора человеческого глаза (46°).

Объективы с фокусным расстоянием менее 20 мм называются сверхширокоугольными, и они очень сильно искажают изображение. (Там есть еще отдельный вид объективов с эффектом «рыбьего глаза»).

Вот пример фотографии (отсюда), снятой широкоугольником «рыбий глаз» с фокусным расстоянием 8 мм.

Вообще, классификация там примерно следующая:

Объективы бывают с фиксированным фокусным расстоянием (так называемые «фиксы») и с переменным фокусным расстоянием (так называемые «зумы» от слова zoom, приближать).

Как правило, объективы с фиксированным фокусным расстоянием снимают лучше (и стоят дешевле), чем зум, выставленный на такое же фокусное расстояние. То есть, например, в общем случае широкоугольник на 24 мм будет давать лучше качество, чем зум 24-70 мм, выставленный на 24 мм. (Там бывают исключения, но мы в эти дебри сейчас лезть не будем.)

Нет. Дело в том, что когда мы говорим о фотоаппаратах с кропнутой матрицей, там физическое фокусное расстояние объектива не меняется (оно не может меняться), однако так как в кадр на кропе помещается заметно меньше, получается, что «угол зрения» объектива сужается, а соответственно, для данной матрицы фокусное расстояние будет как бы другим. Именно «как бы другим», потому что если у объектива фокусное расстояние 50 мм, физически оно таким и останется на любых матрицах. Но кадры будут разные.

Понятно, что для полноформатных камер с их «родными» объективами никакие пересчеты делать не нужно.

Источник

Как выбрать объектив для камеры видеонаблюдения

В первую очередь необходимо обратить внимание на фокусное расстояние, которое и будет определять насколько далеко или как широко сможет показывать ваша камера.

Что такое Фокусное расстояние объектива?

Фокусное расстояние объектива измеряется в миллиметрах и представляет собой расстояние от объектива до матрицы видеокамеры, на которую и фокусируется изображение.

Таким образом, при выборе объектива помните, что чем меньше миллиметров фокусное расстояние объектива (например 2,8 мм), тем большую площадь обзора она будет охватывать. Такие широкоугольные объективы подходят для общего обзора например на парковках или придомовой территории.

И напортив, в случае же выбора объектива с большим фокусным расстоянием (например 6 или 12 мм) – охват территории будет меньше. Такой вариант больше подойдет для решения задач, где необходимо более детальное изображение, например в банках или в магазине над кассой с охватом только денежно-расчетных операций.

Угол обзора видеокамеры

Вместе с тем, угол обзора указывает на то, насколько большую площадь сможет охватить ваш объектив во время видеосъемки.

Так на примере изображения находящемся справа, широкоугольные объективы позволяют увидеть большую площадь наблюдаемой территории, но с меньшей детализацией, и противоположно узкоугольные объективы позволяют детализировано рассмотреть удаленные объекты.

Разделяют три основных типа объективов:

1. Монофокальные (фиксированные) объективы имеют одну фиксированную величину фокусного расстояния. В таких объективах нельзя регулировать угол обзора видеокамеры. Из-за своей простоты и низкой стоимости они являются наиболее популярными.

2. Вариофокальные объективы. Из них различают с автофокусом и с ручной фокусировкой, которые позволяют регулировать фокусное расстояние объектива, и как следствие менять угол обзора видеокамеры. Этот тип объектива является универсальным, однако их стоимость выше.

3. Трансфокальные (зум-объективы) являются самыми дорогими, однако они позволяют реализовывать удаленно с пульта управления большое количество задач:

— регулировать углы обзора видеокамеры;

— производить масштабирование зоны наблюдения;

В основном, такие типы объективов применяются в роботизированных PTZ-камерах (поворотных)

на видео ниже пример возможностей 1,3 мегапиксельной ip камеры Hikvision DS-2DF7274-Aс использованием трансфокального объектива

Вместе с тем хочу отметить, что на практике же подобрать действительно подходящий угол обзора и объектив для поставленных задач не так просто как кажется.

В связи с этим для целей надлежащей инсталляции системы видеонаблюдения и разрабатывается профессиональное ПО, позволяющего точно и без мертвых зон рассчитать необходимый для каждого конкретного случая угол обзора и как следствие зону видимости.

Источник

Что такое фокусное расстояние

Содержание

Содержание

Покупка камеры со сменными объективами подталкивает пользователя к расширению парка оптики. Профессионалы ясно понимают, что им нужно, и выбирают модели, максимально подходящие для решения своих задач. Новичкам бывает непросто определиться в обилии предложений, доступных на рынке. Материал поможет начинающим фотографам разобраться с ключевым параметром любой оптической системы — фокусным расстоянием.

Теория вопроса

Объективы фотокамер — сложная комбинация линз разной геометрии, выполненных из материала с различными оптическими свойствами. Это необходимо для того, чтобы окружающий мир проектировался на матрицу без искажений и цветовых артефактов.

Проходя через линзы, лучи многократно преломляются, изменяя свою траекторию, и в конечном итоге пересекаются в одной точке, находящейся внутри объектива. Она называется точкой фокусировки. Длина отрезка от нее до матрицы и является фокусным расстоянием объектива.

Фокусное расстояние (ФР) измеряется в миллиметрах и всегда указывается в названии модели. В зависимости от него объективы делятся на сверхширокоугольные (менее 12 мм), широкоугольные (от 12 до 35 мм), стандартные / нормальные (35 – 90 мм), телеобъективы (90 – 200 мм), супертелеобъективы (более 200 мм).

Фокусное расстояние — это не качественная, а количественная характеристика. Объективы с одинаковым ФР представлены в разных ценовых категориях. Бюджетные экземпляры отличаются упрощённой оптической схемой, что так или иначе отражается на получающейся картинке.

Но какое влияние имеет само фокусное расстояние? В первую очередь, оно меняет угол обзора. Зависимость здесь обратная: чем меньше фокусное расстояние, тем больше пространства помещается на фото. На сайте nikon.ru доступен удобный симулятор фокусных расстояний. В нем можно оценить угол зрения объективов с ФР от 14 до 800 мм.

ФР влияет на пропорции объектов в кадре. Они выглядят крупнее при использовании объективов с большим фокусным расстоянием, а при съемке на широкий угол кажутся меньше. Это же относится и к визуальной удаленности объектов. Если сравнить снимки, снятые на 24 и 105 мм, можно заметить, насколько меньше пространства на заднем плане поместилось на фото и как сильно «приблизились» здания.

Кроме того, объективы с разным фокусным расстоянием по-разному относятся к геометрии. На широком угле горизонтальные линии приобретают «бочкообразное искажение» — дисторсию. В таком случае горизонтальные линии как бы стремятся от центра.

Для телеобъективов характерна подушкообразная дисторсия — тип геометрических искажений, при котором горизонтальные линии «проваливаются» в середину кадра. Из-за этого эффекта изображения, снятые на телеобъективы, кажутся плоскими, так как «подушкообразность» визуально уменьшает объем.

Искажения накладывают ограничения на использование широкоугольных объективов для портретной съемки. Черты лица выглядят неестественно крупно, тело визуально уменьшается.

Помимо изменения геометрии и пропорций объектов съемки, фокусное расстояние влияет на глубину резко изображаемого пространства (ГРИП). Зависимость обратная — ГРИП уменьшается с увеличением ФР. Другими словами, при прочих одинаковых настройках камеры и расстоянии до объекта съемки, у широкоугольного объектива в фокусе оказывается больше пространства, чем у стандартных и телеобъективов.

Влияние размера матрицы на фокусное расстояние

При определении нужного фокусного расстояния необходимо делать поправку на размер матрицы фотоаппарата. Коэффициент, показывающий во сколько раз площадь матрицы отличается от размера полного кадра, называется кроп-фактор. Фокусное расстояние объектива указывается в полнокадровом эквиваленте.

Чтобы узнать фактическое значение ФР, необходимо умножить его на кроп-фактор используемой камеры. Например, классический полтинник на камерах APS-C превращается в 75 мм, а на фотоаппаратах системы micro 4/3 — во все 100 мм.

Пользователь, не учитывающий эту особенность, рискует ошибиться с выбором. Вместо универсального он получит портретный объектив, на который в помещении снять что-то, помимо крупного плана, невозможно. Если вы хотите иметь в распоряжении те самые классические 50 мм, то для камер APS-C разумнее выбрать объектив 35 мм, а для micro 4/3 — 24 мм.

«Fish-eye» и широкоугольные объективы

Объективы «Fish-eye» (фокусное расстояние менее 10 мм) имеют ярко выраженную дисторсию, что вызывает сильные геометрические искажения кадра. По количеству помещающегося в поле зрения пространства им нет равных. Однако упомянутые искажения, которые остаются даже после корректировки программными средствами, делают работу с такой оптикой очень сложной.

Сверхширокоугольная оптика не отличается рекордной светосилой (лучшие модели имеют показатель не выше f/2.8-f/3.5), для нее характерны дисторсия и веньетирование, невысокая резкость картинки. Такие объективы приобретаются под конкретные проекты, и это точно не лучший выбор новичка.

Широкоугольная оптика (от 12 до 35 мм) имеет те же особенности. С увеличением фокусного расстояния их влияние на картинку уменьшается. Так, 28-миллиметровые объективы уже редко страдают от дисторсии. Если она все-таки заметна, то легко правится в редакторе.

Самый распространенный пример широкофокусного объектива — основная камера смартфона. Обычно имеет эквивалент 24 мм. Чтобы понять, нужно такое стекло или нет, достаточно поснимать на мобильный телефон.

Область применения широкофокусной оптики значительна: фокусные расстояния от 12 до 16 мм используют для фотографии ночного неба и пейзажной съемки. ФР от 16 до 24 мм часто применяются в архитектурной съемке. Модели в промежутке от 24 до 35 мм наиболее универсальны. Подойдут для стрит-фото и съемок в помещении. Это лучший вариант объектива на каждый день.

Объективы с нормальным фокусным расстоянием

Под «нормальными» принято понимать фокусные расстояния от 35 до 90 мм. В категорию входит универсальная оптика, подходящая для съемки портретов и пейзажей. А перспектива, полученная на изображении, наиболее близка к восприятию пространства человеческим зрением.

Такие системы имеют наилучшие оптические характеристики, поэтому модели обладают самыми высокими показателями светосилы и резкости. А геометрические искажения наименее выражены. На ресурсе DXOmark, занимающемся составлением рейтингов различной мобильной электроники, топ позиций занимают объективы с «нормальным» фокусным расстоянием.

Несмотря на клеймо универсальности, для повседневных задач такая оптика может быть менее применима. Например, диапазон 80-90 мм больше подходит для портретной съемки. Работа в ограниченном пространстве вызовет сложности.

Наиболее универсальным здесь является диапазон от 35 до 60 мм в полнокадровом эквиваленте.

Телеобъективы

Теле- и супертелеобъективы — инструменты весьма узкопрофильные. Диапазон фокусных расстояний от 90 до 135 мм идеален для портретной съемки, 150 – 200 мм хорошо подходят для спортивных мероприятий. Все, что выше 200, используется для спортивной репортажной съемки (когда корреспонденты находятся на значительном удалении от спортсменов) или для фотоохоты.

В сети можно найти ролики с нетипичным использованием больших фокусных расстояний. Например, стрит-фото на 400 мм. Но это скорее исключение из правил.

Сильное приближение супертелеобъективов позволяет наблюдать за дикими животными без риска привлечь излишнее внимание или спугнуть их.

Из-за сложной конструкции такие модели имеют внушительные габариты и еще более внушительный ценник. Он зачастую многократно превышает стоимость камеры и может перевалить за миллион рублей.

Немаленькая цена, крупные габариты и узкоспециализированная направленность делают такие модели прерогативой профессионалов.

Подведение итогов

Выбор фокусного расстояния очень важен на этапе знакомства с фотографией. Правильный выбор усилит интерес к фотоискусству. А ошибка способна свести на нет все желание заниматься фотографией.

Однозначный совет в этом вопросе дать невозможно. Все зависит от желаний конкретного пользователя: кто-то хочет заниматься фотоохотой, других привлекает уличная съемка, а третьи любят снимать пейзажи. Для каждого сценария нужно разное фокусное расстояние.

Но вначале стоит приобрести что-то универсальное (в диапазоне от 28 до 60 мм), подходящее для разных сюжетов. Во-первых, таким образом можно лучше изучить себя, свои интересы и ожидания от увлечения фотографией. Во-вторых, если вы поймете, что универсальное ФР не подходит для ваших задач, такой объектив легче продать на вторичном рынке.

Все примеры значений фокусных расстояний приведены в полнокадровом эквиваленте. Чтобы получить актуальные цифры для конкретной камеры, необходимо разделить фокусное расстояние на кроп-фактор матрицы камеры. Его значение можно найти в соответствующем пункте характеристик в карточке товара.

Источник