Основные элементы и функции объектива

Рассмотрим основные компоненты объектива IP камеры, чтобы лучше понимать функциональное их назначение. Поток света, прежде чем попасть на матрицу, проходит через группу линз называемую объективом.

Объектив – оптическое устройство, предназначенное для создания действительного оптического изображения. Объективы для IP камер видеонаблюдения оказывают непосредственное влияние на количество света поступающего на матрицу камеры видеонаблюдения, определяя тем самым качество получаемого изображения. Не существует универсального объектива одинаково хорошо приспособленного для любых объектов, подбор следует осуществлять исходя из условий наблюдения.

lens.jpg lens1.jpg

Объективы подразделяются на:

монофокальные - объективы с постоянным фокусным расстоянием.

вариофокальные - объективы с изменяемым фокусным расстоянием вручную или автоматически, тем самым изменяя углы обзора и масштаб выбранной области просмотра.

узконаправленные - объективы необходимы в случаях, когда нужно четко видеть какой-либо один статический объект с максимально возможной резкостью, детализацией и масштабированием.

трансфокатор - устройство, позволяющее дистанционно управлять фокусным расстоянием объектива.

Объективы с ручной регулировкой "вариофокаторы", позволяют менять фокусное расстояние примерно в 2 раза, это дает возможность настроить угол обзора видеокамеры на оптимальное изображение. Варифокальные объективы видеокамеры с дистанционным управлением "трансфокаторы", дают возможность менять фокусное расстояние в пределах от 3 раз до 34 раз. Используются на объектах, при видеонаблюдении которых требуется дистанционно менять масштаб контролируемого изображения.

Первое что мы видим в описании камер - это размер светочувствительного элемента, который называют сенсором или матрицей. Характеризуется матрицы физическим размером и разрешением, например: 3.84мм×2.16мм, 1Мп.

Матрица – (сенсор) превращает поступающий световой поток в электрические сигналы, которые затем процессор преобразует в цифровой формат. CMOS-матрица является цифровым устройством с активными чувствительными элементами (Active Pixel Sensor).

lens-sensor.jpg

В IP камерах применяются матрицы CMOS-типа. Это обусловлено их невысокой стоимостью. Размер матриц традиционно указывают в виде дробной части с размерностью в дюймах 1/2", 1/3", 1/4". Фактически - это размер матрицы по диагонали. Наиболее часто в камеры наблюдения устанавливают матрицы формата 1/3". Однако при решении задачи миниатюризации или для бюджетных решений часто применяются видеокамеры на основе матрицы 1/4". В профессиональных камерах повышенного качества используются матрицы 1/2".

lens-sensor1.jpg

Нам важно знать, что чем больше цифра после дроби, тем меньше физический размер самой матрицы. Чем меньше матрица, тем меньше светового потока она может принять в единицу времени.

От размера матрицы напрямую зависит количество пикселей, которые могут на ней поместиться, чем больше размер матрицы, тем лучшее изображение мы получим.


Фокусное расстояние

Это расстояние от внутренней оптической плоскости объектива (линза) до матрицы. От фокусного расстояние зависит, количество снимаемых объектов в кадре. Обозначается f или F.

lens3.jpg

Фокусное расстояние выражается в миллиметрах, например: 3.6mm, 6.0mm, 12.0mm.

Величина 3.60 мм – это наиболее распространенное значение фокусного расстояния в видеонаблюдении. Эта величина ориентировочно приравнивается к углу обзора в 72° по горизонтали и 90° по диагонали. Такие же параметры имеет зрениеФокусное расстояние объектива влияет не только на степень приближения или удаления снимаемых объектов в кадре, но и на угол обзора.

Зависимость здесь такова – чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол обзора объектива, и наоборот. Чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол обзора объектива и наоборот.


Угол обзора

При определенном значении фокусного расстояния и в зависимости от размера самой матрицы мы получаем угол обзора камеры. Его указывают в градусах – 56.14°. На величину угла обзора напрямую влияет не только фокусное расстояние объектива, но и размеры матрицы.

lens2.jpg

Фокусное расстояние объектива влияет не только на степень приближения или удаления снимаемых объектов в кадре, но и на угол обзора. Зависимость здесь такова – чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол обзора объектива, и наоборот.

size.jpg


Zoom

Обозначение 4~12mm говорит о том, что фокусное расстояние у объектива может изменяться от 4 до 12 миллиметров. Объективы, у которых фокусное расстояние может изменяться, называют вариофокальные объективы. Кратность зума рассчитывается делением большего числа на меньшее, в данном примере 12мм / 4мм = 3раза.

zoom.gif


Прогрессивное сканирование (Progressive Scan)

Благодаря этой технологии за один проход луча ЭЛТ изображение успевает целиком выводиться на экран. Получаемое таким образом изображение лишено строчной структуры изображения, присущей чересстрочному режиму (Interlaced Scan).

interlacing.gif

Наверное вы наталкивались в описании видеофильма на обозначения 1080p или 1080i. Разница между ними в способе, в котором формируется изображение. Буква «i» обозначает применение технологии Interlacing, что значит чересстрочное построение кадра. Сначала рисуются четные строки (линии) толщиной в один пиксель, затем нечетные. Фактически изображение никогда не показывается целиком. Целое изображение на экране мы видим за счет высокой частоты смены кадров, наш мозг рисует одну картинку из двух. Буква «p» означает прогрессивную (Progressive) развертку, т.е. каждый кадр показывается сразу во всей красе, этому варианту и стоит отдавать предпочтение. На изображении ниже «занижена» частота кадров, чтобы была видна разница между этими двумя технологиями.


interlacing.gif

Слева направо: «p» прогрессивная разверстка (Progressive), «i» чересстрочная (Interlaced), «i» чересстрочная после программного или аппаратного сглаживания (Anti-aliasing).