Найти тему
D I V I T Y

Библия видеонаблюдения. Часть 3.12. Форматы сенсоров и объективов.

Тут такое дело... объектив "круглый", а "матрица" прямоугольная. Объектив "видит" объекты во всех направлениях под одним углом зрения, то есть телесный угол зрения представляет собой конус, и зона в которую он проецирует изображение имеет форму круга. Значит, поверхность светочувствительной матрицы (прямоугольник) необходимо "вписать в этот круг.

В телевидении стандартной чёткости (SD) соотношение сторон этого прямоугольника составляет 4:3 - 4 единицы в ширину и 3 в высоту. Это соотношение было позаимствовано на самой заре телевидения, а источником послужил формат кадра кинопленки. Новый стандарт телевидения высокой четкости (high-definition television, HDTV) определяет соотношение сторон экрана как 16:9. Основной смысл этой пропорции в том, чтобы более адекватно передавать форматы современных кинофильмов. "Экранные прямоугольники" вписывают в окружности, где все искажения по большей части уже откорректированы. Нет никакого смысла использовать объектив, который будет проецировать изображение в круг намного большего размера, чем это необходимо. Поэтому все объективы привязывают к форматам сенсоров. Существуют и исключения, к примеру, возникающие при использовании объективов, предназначенных для других областей деятельности (фотография).

В современных камерах видеонаблюдения используется несколько типоразмеров чипов 2/3, 1/2, 1/3 и 1/4-дюймовые. В камерах высокой четкости и некоторых специальных камерах могут использоваться 1/2,5-дюймовые чипы. Чтобы понять смысл этих цифр, нам придётся немного погрузиться в историю видеонаблюдения. В первых телекамерах использовались электронные трубки определённого диаметра, которые стали известны (по размеру поперечного сечения) как 1-дюймовый видикон и 2/3-дюймовый ньювикон. Указанные размеры являлись реальными диаметрами трубок и, соответственно, окружностей, описанных вокруг изображения. Зона считываемого изображения в этих трубках являлась прямоугольником с соотношением сторон 4:3, а диагональ этого прямоугольника была меньше реального диаметра трубки. Поэтому в 2/3-дюймовой трубочной камере зона фокусировки изображения, которое сканировал электронный луч, имела приблизительные размеры 8,8 х 6,6 мм. Диагональ этого прямоугольника составляла примерно 11 миллиметров. Этот размер не соответствует 2/3 дюймам, поскольку 2/3 - 17 мм. Не следует думать, что обозначения телевизионных камерных сенсоров отражают их размер по диагонали, как это принято при описании экранов мониторов- условное обозначение типоразмера сенсора не является его реальным размером.

Видикон
Видикон

Когда мы говорим о 2/3-дюймовом сенсоре, мы имеем в виду чип со сканируемой поверхностью, соответствующей той, которую имела бы 2/3-дюймовая передающая трубка телекамеры. Во времена, когда появились первые полупро водниковые камеры видеонаблюдения, обычным размером трубки был 2/3 дюйма. Зона изображения здесь составляла 8,8 х 6,6 мм. и ПЗС-сенсоры того времени имели точно такой же размер рабочей поверхности, поэтому носили название «2/3 дюймовых». Смысл состоял в том, чтобы в полупроводниковых камерах использовать ту же оптику, что и трубочных. По мере развития технологий стало возможно делать чипы ПЗС, а позже и КМОП, меньшего размера и значительно дешевле, и появились новые сенсоры, названные 1/2 дюймовыми; рабочая поверхность у них была меньше - 6,4 х 4,8 мм. При этом сенсоры остались совместимыми с объективами, предназначавшимися для работы с 2/3-дюймовыми матрицами (для этого использовалось крепление типа С), но при этом изменился угол поля зрения: он стал меньшим, чем при использовании 2/3-дюймового сенсора.

Для полудюймовых чипов стали производить и новую оптику, которая проецировала изображения на меньшую площадь. То есть ради уменьшения размеров проекции изображения сцены были созданы объективы, изображения которых были достаточны для проекции на 1/2-дюймовый сенсор, но при этом не факт, что они могли бы работать с 2/3-дюймовыми чипами. Новые объективы получили название 1/2-дюймовых. Для их присоединения также использовалось кольцо крепления типа С, однако сама оптика имела меньшие размеры и, соответственно, меньшую себестоимость - чем оптика таких же параметров, рассчитанная на формат 2/3 дюйма.

Аналогичным образом впоследствии появились и 1/3-дюймовые сенсоры, для которых создавались 1/3-дюймовые объективы, размер изображения которых был достаточен только для 1/3-дюймовых чипов.

-3

При использовании 1/3-дюймового объектива с 1/2-дюймовым сенсором возникает довольно очевидная проблема углы изображения будут срезанными. То же самое происходит при использовании 1/2 дюймового объектива с 2/3-дюймовым сенсором. Тем не менее, при использовании объектива большего формата с меньшим чипом проблем не возникает. Поскольку объектив большего формата проецирует круговое изображение, превосходящее по диаметру фактическую диагональ сенсора, на изображении не будет наблюдаться ни срезанных углов, ни иных дефектов. Однако следует принять во внимание, что уменьшение относительной доли сканируемого изображения в общей площади проецируемого объективом крута несколько снижает разрешение изображения. Кроме этого, избыточная освещённость пространства, непосредственно прилегающего к сенсору (при использовании объектива большего типоразмера) может привести к паразитным отражениям света в объективе и сенсорном блоке. Поэтому, если внутренняя поверхность камеры в недостаточной степени покрыта слоем, нейтрализующим отражения, качество изображения в данной ситуации может пострадать.