Виды объективов для камер видеонаблюдения и какие из них лучше?
Выбор объектива
При выборе наиболее подходящего объектива для конкретной ситуации необходимо учитывать два ключевых фактора: фокусное расстояние и тип управления диафрагмой. Внутри каждого из этих параметров существуют дополнительные характеристики, которые также следует принимать во внимание.
Объективы могут выпускаться практически со всеми возможными комбинациями фокусного расстояния и способов управления диафрагмой. Конечный выбор зависит от требований, предъявляемых к вашей системе видеонаблюдения и конкретной камере.
Фокусное расстояние
Фокусное расстояние объектива определяет угол обзора камеры на определённом расстоянии. Этот параметр можно вычислить по формуле или воспользоваться таблицами, которые предоставляют большинство производителей объективов.
Кроме того, многие производители предлагают удобные слайдовые или вращающиеся калькуляторы, позволяющие быстро рассчитать необходимое фокусное расстояние в зависимости от размера наблюдаемой сцены и расстояния до объекта.
Чем больше фокусное расстояние, тем уже становится угол обзора. Хотя это не совсем точное определение, объективы с фокусным расстоянием более 25 мм часто называют линзами с увеличенным зумом.
Фокусное расстояние необходимо подбирать очень внимательно, чтобы обеспечить правильный охват зоны наблюдения и достаточный уровень детализации изображения.
Существует практическое правило: чтобы оператор мог просто «увидеть» человека на экране монитора, его изображение должно занимать не менее 10% высоты экрана.
В данном случае под «видеть» подразумевается возможность определить, что на изображении находится именно человек. Для того чтобы идентифицировать знакомого человека, его изображение должно занимать не менее 50% высоты экрана.
Если речь идёт о неизвестном человеке, то для уверенной идентификации он должен занимать не менее 70% высоты экрана.
Для камер с разрешением 1 мегапиксель и выше этот показатель может быть меньше, поскольку увеличение изображения возможно с помощью цифрового масштабирования.
Существует два основных способа достижения необходимого уровня детализации.
Первый — увеличение изображения нужной области с помощью цифрового масштабирования вашего видеорегистратора.
Для качественного цифрового приближения требуется камера с максимально высоким разрешением. Чем выше разрешение камеры, тем меньше потери качества при увеличении цифрового изображения.
Виды и типы линз для видеонаблюдения
Фиксированные объективы чаще всего используются в бюджетном сегменте камер видеонаблюдения. Такие линзы имеют заранее заданное фокусное расстояние и не позволяют изменять угол обзора после установки камеры.
Несмотря на простоту конструкции, подобные объективы широко применяются в системах наблюдения, где заранее известно расположение камеры и не требуется дополнительная настройка поля обзора.
Фиксированное фокусное расстояние
Этот тип объектива иногда называют монофокальной линзой. Как следует из названия, он применяется в ситуациях, когда необходимое поле зрения заранее известно и не требует изменения во время эксплуатации системы видеонаблюдения.
Угол обзора можно определить на основе технических характеристик, предоставленных производителем, или с помощью специальных графиков и таблиц. Обычно такие объективы доступны с различными значениями фокусного расстояния — примерно от 2,1 мм до 75 мм.
Более длинные фокусные расстояния могут быть получены путем установки 2x-адаптера между объективом и камерой. Однако следует учитывать, что в этом случае f-число увеличивается в два раза, что приводит к уменьшению количества света, попадающего на матрицу камеры.
Если требуется значительно большее фокусное расстояние, чем позволяет стандартный объектив, обычно используют зум-объектив, который можно настроить на необходимое значение.
За исключением сверхширокоугольных моделей, большинство объективов оснащаются кольцом регулировки фокуса. Кроме того, сами камеры часто имеют дополнительную механическую настройку фокусировки.
Эта регулировка перемещает модуль формирования изображения относительно объектива и позволяет компенсировать небольшие отклонения фокусного расстояния задней линзы или производственные допуски при сборке камеры.
Для правильной фокусировки обычно выполняются два основных шага. Сначала необходимо определить плоскость сцены, на которую будет производиться фокусировка.
Затем кольцо фокусировки объектива устанавливается в среднее положение.
После этого выполняется механическая регулировка камеры для достижения максимальной резкости изображения. В завершение производится точная настройка фокусировки при помощи кольца объектива.
Более дорогой и качественный объектив типа CS
Механическая фокусировка в камерах часто называется «задним фокусом». Это название появилось из-за винта, который ранее располагался на задней панели камеры и позволял перемещать трубку объектива вдоль направляющей.
Современные камеры предлагают различные варианты механической настройки. У некоторых моделей регулировочные винты находятся на боковой или верхней панели, а у других — по-прежнему располагаются на задней стороне корпуса.
Существуют камеры с комбинированным креплением C / CS. Такие устройства оснащены механической регулировкой и могут работать с объективами обоих типов.
Чем больше фокусное расстояние объектива, тем более важной становится точность фокусировки. Это связано с характеристикой, известной как глубина резкости, которая будет подробно рассмотрена далее.
Переменное фокусное расстояние
Этот тип объектива имеет ограниченный диапазон ручной регулировки фокусного расстояния. Он не относится к полноценным зум-объективам, так как диапазон изменения фокусного расстояния обычно сравнительно небольшой.
Такие объективы часто используются в помещениях, где требуется более точная настройка сцены, которая может находиться между двумя стандартными значениями фокусного расстояния.
Кроме того, они удобны в ситуациях, когда за небольшую дополнительную стоимость один универсальный объектив может применяться для всех камер в системе.
Это позволяет значительно сократить время установки оборудования и избежать повторных визитов для корректировки оптики в случае, если изображение получилось недостаточно точным.
Для компаний, занимающихся монтажом систем видеонаблюдения в небольших и средних помещениях — например, в магазинах или офисах — такой подход особенно выгоден.
Стандартизация оборудования упрощает обслуживание системы и позволяет существенно снизить эксплуатационные расходы.
Ручной зум-объектив
Зум-объектив — это объектив, в котором фокусное расстояние можно изменять вручную в определённом диапазоне.
Обычно регулировка выполняется при помощи кольца с накатанной поверхностью, расположенного на корпусе объектива.
Сам термин «зум» связан с возможностью масштабирования изображения. Как правило, такие объективы имеют более длинное фокусное расстояние по сравнению со стандартными моделями — обычно более 25 мм.
Коэффициент масштабирования указывается в виде соотношения, например 6:1. Это означает, что максимальное фокусное расстояние в шесть раз превышает минимальное.
Стандартное описание зум-объектива включает:
- размер формата сенсора;
- коэффициент масштабирования;
- минимальное и максимальное фокусное расстояние.
Например: 2/3", 6:1, от 12,5 мм до 75 мм.
Следует учитывать совместимость формата камеры и объектива. Описанный объектив будет иметь указанный диапазон на камере формата 2/3", но на камере формата 1/2" эквивалентный диапазон будет примерно от 8 мм до 48 мм.
Моторизованный зум-объектив
Ручные зум-объективы используются в системах видеонаблюдения относительно редко. Это связано с тем, что при изменении масштаба часто требуется дополнительная корректировка угла наклона камеры.
Чаще всего зум-объективы применяются в системах, где используется поворотно-наклонное устройство (PTZ).
В моторизованных объективах кольцо масштабирования приводится в движение небольшими электродвигателями постоянного тока.
Управление осуществляется напрямую через видеорегистратор или систему управления камерой при помощи встроенного программного обеспечения.
При разработке компактных камер и использовании объективов с большим фокусным расстоянием необходимо учитывать способ монтажа камеры и объектива.
Нередко объектив может быть значительно крупнее самой камеры, поэтому может потребоваться отдельное жёсткое крепление объектива, которое одновременно поддерживает и камеру.
В некоторых случаях требуется обеспечить отдельные опоры как для камеры, так и для объектива.
Перед выбором корпуса или крепления всегда проверяйте соотношение размеров и веса камеры и объектива. Большинство производителей корпусов предлагают специальные держатели объективов в качестве дополнительных аксессуаров.
Моторизованные зум-объективы с предустановками (Auto ZOOM)
В различных ситуациях требуется точно панорамировать, наклонять и масштабировать изображение до определённого положения в пределах заданной области. Для решения этой задачи используются моторизованные объективы, оснащённые потенциометрами, которые устанавливаются на механизмах зума и фокусировки.
Благодаря этому объектив способен автоматически изменять масштаб и выполнять фокусировку на выбранной настройке, сравнивая напряжение на потенциометре с сигналами, поступающими из системы управления.
Все остальные функции относятся к стандартным моторизованным зум-объективам. Предустановленные позиции доступны только в системах с телеметрическим управлением.
Перед использованием необходимо проверить технические характеристики телеметрического оборудования, чтобы убедиться, что заданные положения могут устанавливаться либо с центрального контроллера, либо локально — с приёмника телеметрии.
Управление объективом
Ручная диафрагма
В объективах данного типа диафрагма регулируется вручную при помощи вращения кольца на корпусе объектива. Обычно диапазон регулировки варьируется от полностью открытого положения до полностью закрытого.
Однако регулировка выполняется достаточно грубо, поэтому такие объективы чаще всего используются в помещениях, где уровень освещения остаётся примерно постоянным.
Иногда подобные объективы применяются в помещениях с камерами, оснащёнными электронным затвором, что позволяет существенно снизить стоимость системы видеонаблюдения.
При использовании такой комбинации на улице необходимо соблюдать осторожность. Камера может не иметь достаточного диапазона регулировки, чтобы корректно работать во всём диапазоне освещённости.
Кроме того, ручные объективы обычно не оснащены фильтром нейтральной плотности, который способен компенсировать очень яркое солнечное освещение.
Во многих помещениях уровень освещения может значительно меняться в течение года из-за солнечного света, освещения из окон или изменения режима работы ламп.
Поэтому иногда требуется регулировать диафрагму два-три раза в год, чтобы поддерживать оптимальную чёткость изображения.
Автоматическая диафрагма
По мере развития технологий камеры видеонаблюдения становились всё более чувствительными, что позволило активно использовать их в наружных системах безопасности.
Тем не менее первоначально камеры имели ограниченный диапазон освещённости, в котором они могли корректно работать.
Чтобы решить эту проблему, ручные объективы начали оснащать специальными двигателями, которые устанавливались на корпус объектива и приводили в движение кольцо диафрагмы.
Эти двигатели подключались к видеовыходу камеры через усилитель, который автоматически регулировал диафрагму в зависимости от уровня видеосигнала.
Когда напряжение сигнала снижалось, диафрагма открывалась шире, пропуская больше света на матрицу камеры.
При увеличении напряжения диафрагма наоборот закрывалась, что позволяло поддерживать оптимальную яркость изображения.
Ранние версии таких усилителей реагировали слишком быстро на изменения видеосигнала, что иногда вызывало колебания контраста изображения.
Позднее в схемах управления была добавлена система задержки, которая стабилизировала работу диафрагмы. Однако в некоторых случаях это приводило к слишком медленной реакции на изменения освещения.
Фиксированный или вариофокальный объектив
Одним из ключевых различий между камерами видеонаблюдения является тип используемого объектива — фиксированный или вариофокальный.
Фиксированный объектив имеет постоянный угол обзора. Это означает, что его нельзя увеличить или изменить после установки камеры.
Камеры с фиксированными объективами обычно дешевле, поэтому они подходят для ситуаций, когда расположение зоны наблюдения в дальнейшем не будет изменяться — например, для установки в комнате дома или в небольшом помещении.
Вариофокальный объектив (или объектив с ручным зумом) позволяет специалисту по системам видеонаблюдения настроить фокус именно на той области, которую необходимо контролировать.
Это даёт дополнительное преимущество — угол обзора камеры можно изменить для получения оптимального изображения.
Кроме того, такую камеру можно перенастроить позже, если изменится планировка помещения или требования к системе безопасности.
Эффект работы камеры от размера линзы и расстояния
Размер объектива камеры видеонаблюдения напрямую влияет на угол обзора, который фиксирует камера.
Также важную роль играет расстояние между камерой и наблюдаемым объектом — именно оно определяет, насколько крупным и детализированным будет изображение.
Покупая камеры видеонаблюдения с более совершенной оптикой, вы гарантированно получите оптимальное качество изображения.Часто задаваемые вопросы об объективах камер видеонаблюдения
Какое фокусное расстояние объектива лучше для камеры видеонаблюдения?
Оптимальное фокусное расстояние зависит от расстояния до объекта наблюдения и требуемого угла обзора. Например, объектив 2.8 мм обеспечивает широкий угол обзора и подходит для небольших помещений, 3.6 мм — универсальный вариант для дома и офиса, а объективы 6–12 мм используются для наблюдения за более удалёнными объектами и получения более детализированного изображения.
Чем отличается фиксированный объектив от вариофокального?
Фиксированный объектив имеет постоянное фокусное расстояние и неизменяемый угол обзора. Вариофокальный объектив позволяет регулировать фокусное расстояние вручную, изменяя угол обзора камеры. Это делает его более гибким решением для систем видеонаблюдения, где требуется точная настройка зоны контроля.
Что такое моторизованный объектив в камере видеонаблюдения?
Моторизованный объектив оснащён встроенными электродвигателями, которые позволяют изменять фокусное расстояние и масштаб изображения дистанционно. Управление осуществляется через видеорегистратор или программное обеспечение системы видеонаблюдения, что значительно упрощает настройку камеры после установки.
Как выбрать объектив для камеры видеонаблюдения?
При выборе объектива необходимо учитывать расстояние до объекта наблюдения, требуемый угол обзора, уровень освещённости и разрешение камеры. Для небольших помещений обычно выбирают объективы 2.8–3.6 мм, для улицы и дальних расстояний — 6–12 мм и более. В системах с гибкими требованиями рекомендуется использовать вариофокальные или моторизованные объективы.
Что влияет на угол обзора камеры видеонаблюдения?
Угол обзора камеры зависит от фокусного расстояния объектива и размера матрицы камеры. Чем меньше фокусное расстояние, тем шире угол обзора. Также на итоговое изображение влияет расстояние до объекта и расположение камеры.
-340x465.png)
