Видеокамеры зависимость угла обзора от фокусного расстояния

Все чаще и чаще наши кленты спрашивают камеры видеонаблюдения с углом обзора в 120 градусов и более. Большинство несведующих в этой теме людей уверены, что это типичное значение для стандартных видеокамер. Да что греха таить, многие из продавцов также заявляют, что у камер с объективом 2,8 мм угол обзора 120° по горизонтали. Давайте посмотрим на реальные значения. Мы уже измеряли реальные углы автомобильных видеорегистраторов, и развенчали миф о том, что у большинства из них угол обзора 120 и более градусов.

Подбирая оборудование для охранной системы наблюдения конечно важно учитывать угол обзора камер видеонаблюдения, от которого зависит размер наблюдаемой зоны. На его значение влияет 2 параметра – фокусное расстояние объектива и диагональ матрицы, с увеличением которой угол обзора будет расширяться. Но с повышением угла поля зрения падает детализация изображения. Для увеличения детализации необходимо большее разрешение или камера с более узким углом обзора.

Для наглядного сравнения углов поля зрения на камерах с разными объективами был проведен эксперимент, который описывается далее в статье.

Мы использовали 4 IP камеры с разными объективами:

Испытываемые видеокамеры отличаются фокусным расстоянием объектива. У камер с объективами 3,6 и 1.9мм одинаковый размер матрицы 1/2.9 дюйма, у камеры с объективом 2,8 матрица чуть больше – 1/2.7". И разрешение у всех камер 2 Мп.

Все видеокамеры разместили на высоте около 2 метров напротив "испытательной" стены в нашем офисе. Обзор камер выровняли по центру, чтобы лучше оценить разницу в ширине угла поля зрения. Было сделано по одному снимку для каждой из трех следующих камер:

Угол обзора видеокамеры с объективом 3,6мм:

PN-IP2-B3.6 v.2.6.3 c фокусным расстоянием 3.6 мм. Видны 2 крайних кресла менеджеров и часть правой стены. Угол поля зрения приблизительно равен 73°.

Угол обзора видеокамеры с объективом 2.8мм:

ST-181 IP HOME с фокусным расстоянием 2.8 мм. Теперь в кадре видно приблизительно на 2 м больше -часть правой витрины и окно слева. С этой видеокамерой угол обзора увеличился до 89°.

Угол обзора видеокамеры с объективом 1.9мм:

PNL-IP2-B1.9MPA v.5.5.2 с фокусным расстоянием 1.9 мм. По скриншоту видно, что у этой камеры в кадр уже попадают обе витрины и даже часть дверного проема торгового зала. Угол обзора у нее достигает 109°.

Угол обзора видеокамеры с объективом 1,4 мм:

Более наглядно это можно представить таким образом:

У видеокамер с небольшим углом поля зрения выше плотность пикселей, а значит лучше детализация изображения. Многим будет достаточно такой ширина обзора, поэтому такие камеры остаются популярными в видеонаблюдении. В случае необходимости захватить больший участок для наблюдения, потребуется камера с более широким углом обзора.

Важнейшим параметром камеры видеонаблюдения (даже более важным чем разрешение и чувствительность) является угол обзора или фокусное расстояние объектива. Именно от этого параметра зависит сможете ли вы различить или опознать человека на определенном расстоянии. И очень важно найти правильный компромисс между широким углом обзора видеокамеры и необходимой детализацией изображения.

Новички часто допускают ошибку, считая, что если поставить камеру с высоким разрешением, то и при широком угле обзора, можно будет на достаточном расстоянии распознать человека. Однако, это не так. Вот один полезный совет для правильного подбора фокусного расстояния:

1. Знакомого человека, в поле зрения видеокамеры можно узнать на расстоянии не больше фокусного расстояния объектива видеокамеры в метрах. Например, видеокамера с f=9 мм. позволит узнать человека на расстоянии до 9 м.

2. Незнакомого человека, в поле зрения видеокамеры можно 100% идентифицировать на расстоянии не больше половины фокусного расстояния объектива видеокамеры в метрах. Например, видеокамера с f=9 мм. позволит идентифицировать человека на расстоянии до 4,5 м.

Пример изображения с видеокамеры с разным фокусным расстоянием (углом обзора)

В нижеследующих таблицах указаны горизонтальные и вертикальные углы обзора видеокамер в зависимости от размера матриц и фокусного расстояния объектива.

Фокусное
расстояние, мм Угол обзора, градусов По горизонтали По вертикали 2 77 62 2,2 72 57 2,4 67 53 2.8 59 46 3 56 44 3,3 52 40 3,6 48 37 4 44 33 4,5 39 30 5 35 27 6 30 23 7 26 19 8 23 17 9 20 15 10 18 14 12 15 11 16 11 8,6 20 9,1 6,9 25 7,3 5,5 30 6,1 4,6 40 4,6 3,4 50 3,7 2,7 60 3,1 2,3 70 2,6 2,0 80 2,3 1,7 100 1,8 1,4 120 1,5 1,1 Фокусное
расстояние, мм Угол обзора, градусов По горизонтали По вертикали 2 100 84 2,2 95 79 2,4 90 74 2,8 81 65 3 77 62 3,3 72 57 3,6 67 53 4 62 48 4,5 56 44 5 51 40 6 44 33 7 38 29 8 33 25 9 30 23 10 27 20 12 23 17 16 17,1 12,8 20 13,7 10,3 25 11,0 8,2 30 9,1 6,9 40 6,9 5,2 50 5,5 4,1 60 4,6 3,4 70 3,9 2,9 80 3,4 2,6 100 2,7 2,1 120 2,3 1,7 Фокусное
расстояние, мм Угол обзора, градусов По горизонтали По вертикали 2 110 94 2,2 105 88 2,4 100 83 2,8 91 75 3 87 74 3,3 82 66 3,6 77 61 4 71 56 4,5 65 51 5 59 46 6 51 39 7 44 34 8 39 30 9 35 27 10 32 24 12 27 20 16 20,2 15,2 20 16,2 12,2 25 13 9,8 30 11 8 40 8,2 6,1 50 5,5 4,9 60 5,4 4,1 70 4,7 3,5 80 4,4 3,1 100 3,3 2,5 120 2,7 2,0 Фокусное
расстояние, мм Угол обзора, градусов По горизонтали По вертикали 2 114 100 2,2 109 95 2,4 105 90 2,8 96 81 3 92 77 3,3 86 72 3,6 81 67 4 76 62 4,5 69 56 5 64 51 6 55 44 7 48 38 8 42 33 9 38 30 10 34 27 12 29 23 16 22 17 20 17,6 13,7 25 14,1 11,0 30 11,8 9,1 40 8,9 6,9 50 7,1 5,5 60 5,9 4,6 70 5,1 3,9 80 4,4 3,4 100 3,6 2,7 120 3,0 2,3

Многие упускают из виду, что размер матрицы играет не меньшую роль в формировании угла обзора камеры чем объектив. Интересно подметить, что на видеокамере с дешевой матрицей 1/4 и объектиом 2,8 угол обзора будет меньше, чем на стандартной матрице 1/3 и стандартном объективе 3,6 – 59° против 67° по горизонтали!

При выборе качественной камеры для видеонаблюдения нужно учитывать очень много параметров: тип корпуса, чувствительность, разрешение, а также цветная она или чёрно-белая. В ряде этих параметров, от которых в результате и зависит качество видеофиксации, находится и угол обзора.

Что такое угол обзора и на что он влияет?

Угол обзора камеры видеонаблюдения – это величина, определяющая площадь территории, попадающей в поле зрения камеры. Зависит угол обзора от таких критериев, как фокусное расстояние объектива камеры и размер матрицы.

Взаимозависимость фокусного расстояния и размера матрицы, а также их влияние на угол обзора камеры отлично продемонстрированы в этой таблице:

Однако следует учитывать, что в таблице приведены данные, обозначающие угол обзора камеры в горизонтальной плоскости. Если же нужно определить угол обзора для вертикальной плоскости, следует учитывать соотношение вертикальной и горизонтальной сторон матрицы, которое составляет 3:4.

Таблица зависимости фокусного расстояния от углов обзора

Исчерпывающую информацию даёт и эта таблица:

По ней можно определить вертикальный, горизонтальный и диагональный углы обзора, зависящие от расстояния фокуса камеры, а также максимально допустимую дальность распознавания и дистанцию, с которой картинка будет действительно чёткой.

Фокусное расстояние можно определить по такой формуле: f = R*A/L, где:

f – фокусное расстояние объектива (в миллиметрах),

R – расстояние до объекта (в метрах),

A – размер стороны матрицы (горизонтальной или вертикальной) (в миллиметрах),

L – размер объекта измеряемый в метрах.

Однако на полученном фокусном расстоянии объект будет занимать собой весь экран. Для того чтобы он занимал лишь определённую часть экрана, в формулу должна быть внесена поправка – то есть, должна быть скорректирована величина L: L’=100*L/h; h в этой формуле означает размер объекта на экране в процентном соотношении.

Таким образом, для вычисления идеально подходящего фокусного расстояния формула должна быть такой: f = R*A/L’.

Наибольший угол обзора будет иметь камера видеонаблюдения с большим форматом матрицы и маленьким фокусным расстоянием. По мере того как будет увеличиваться фокусное расстояние и уменьшатся формат матрицы, будет уменьшаться и угол обзора.

Зависимость настройки фокуса от дальности изображения

Впрочем, нельзя однозначно утверждать, что камера с большим углом обзора гораздо лучше камеры с углом обзора поменьше. Во многом то, какая камера предпочтительней, зависит от целей и места видеонаблюдения. Условно говоря, если видеонаблюдение ведётся в длинном и узком помещении, то нет никакой необходимости в камере с большим углом обзора. Она просто не реализует себя в подобных условиях. Зато такие камеры очень хороши для панорамного видеонаблюдения, когда фиксируются не отдельные детали, а ситуация в целом.

Камеры с широким углом обзора (более 100°) не различают предметы на большом расстоянии. Например, лицо человека невозможно будет различить уже с 3 метров.

Камеры же с узким углом обзора (менее 20°) способны распознавать предметы и довольно точно передавать их внешние характеристики на дальность от 20 до 50 метров.

Обычный, средний угол обзора совпадает с углом обзора человеческого глаза – 60–70° и по дальности составляет около 10 метров.

Фото пример зависимости фокусного расстояния

Если же необходимо охватить большой объём территории, но при этом сохранить чёткость в фиксации, передачи и отображении дальних объектов, можно установить подвижную камеру видеонаблюдения. Однако в таком случае стоит учитывать, что в поле зрения камеры все зоны будут попадать лишь поочерёдно.