Объективы с разными фокусными расстояниями при одном и том же размере сенсора обеспечивают разные величины углов поля зрения. А объективы с одинаковыми фокусными расстояниями дают разные углы поля зрения при их использовании с разными сенсорами. Эти утверждения было весьма непросто усвоить при переходе от трубочных камер к аналоговым полупроводниковым. А с переходом на мультиформатные мегапиксельные сенсоры всё стало ещё запутаннее -например, камеру с пятимегапиксельным чипом можно переключить в режим съёмки стандартного разрешения (SD), высокой чёткости (HD), а также в трёх- и четырехмегапиксельный режим. Поэтому, если углы поля зрения должны быть рассчитаны до момента инсталляции, необходимо это обязательно предусмотреть.
Мы чаще всего оперируем горизонтальными углами поля зрения, поскольку вертикальный угол может быть получен из горизонтального, если известно соотношение сторон экрана. Существуют весьма простые правила, которые необходимо принимать во внимание при анализе углов поля зрения:
• Чем меньше фокусное расстояние, тем больше (шире) угол поля зрения
• Чем длиннее фокус, тем уже поле зрения
• Чем меньше размер сенсора, тем уже поле зрения (с одним и тем же объективом)
• Вертикальный угол поля зрения легко определяется при известном горизонтальном.
Как упоминалось ранее, стандартным углом поля зрения считается примерно 30° (особенности человеческого зрения). Напомню, что значение в 30° максимально соответствует видению перспективы человеческим зрением и воспринимается людьми как «нормальное».
Чем шире угол поля зрения, тем более заметны "бочкообразные" искажения. Поэтому при измерении разрешения камер необходимо использовать узкие углы поля зрения (менее 30°), чтобы свести с минимуму геометрические искажения. Специальные объективы типа «Рыбий глаз» с углом поля зрения почти в 180° применяются в особых случаях (обычна на складских "перекрёстках" или "однокомнатных" торговых зонах), и их изображения выводятся на экран полностью в виде круга, хотя существует возможность программно "разложить" изображение такого формата на несколько составляющих в привычном виде. На сегодняшний день объективы с фиксированными фокусными расстояниями понемногу "уходят" с рынка и заменяются либо уже готовыми камерами с установленными объективами, либо вариофокальными. Более менее стандартными считаются объективы с фокусными расстояниями: 2,8мм, 3,6мм, 6мм, 8мм, 12мм, 16мм. Ряд производителей выпускают объективы с близкими значениями: 2,6-миллиметровые вместо 2,8-миллиметровых либо 5,6 мм вместо 6 мм, однако значения эти весьма близки, и ощутимой разницы в углах поля зрения в таких случаях практически не будет.
Вышеприведённый ряд значений соответствует шагу горизонтальных углов поля зрения в 10°-15°. Для большинства реальных инсталляций этого достаточно, однако при необходимости обеспечить именно заданную величину фокусного расстояния вы можете запросить у поставщика (DIVITY 😊) объектив с переменным фокусным расстоянием (с ручной либо автоматической диафрагмой), обеспечивающий необходимый диапазон значений: 2,8 - 12мм, 5 - 50мм и т.д. По оптическому качеству такие объективы, могут несколько уступать фиксированным, поскольку их движущиеся элементы имеют упрощённую конструкцию и менее точны в изготовлении. Но здесь, опять-таки, качество чаще всего зависит от цены.
Как подобрать фокусное расстояние объектива для конкретного случая?
Этим вопросом наиболее часто задаются при проектировании систем видеонаблюдения. Для определения горизонтальных углов поля зрения можно воспользоваться массой методов, и выбор здесь в любом случае за вами, ведь главное добиться результата. Есть большое количество как "ручных" калькуляторов углов поля зрения, так и целых программ, наглядно показывающих как будет изменяться картинка с проектируемой камеры в зависимости от изменения расстояний до объекта, высоты установки камеры и так далее. Например на сайте программы для проектирования систем видеонаблюдения – JVSG, есть бесплатное приложение позволяющее в онлайне посмотреть необходимые вам возможности той или иной камеры или объектива.
Стремительное развитие различных программных продуктов практически полностью "убило" ручные калькуляторы для расчёта и подбора объективов, оптические измерители (были такие специальные приборы, похожие на зум-объективы) различные расчёты по упрощённым формулам или таблицам. Но я, на всякий случай оставлю тут пару формул для вычисления, вдруг вы окажетесь в лесу без интернета с одной логарифмической линейкой в руках и нужно будет срочно рассчитать угол зрения!
f = v×S/V, где f – фокусное расстояние, (мм)
S – расстояние до предмета, (мм)
V – вертикальный размер предмета, (мм)
v – вертикальный размер матрицы, (мм)
f = h*S/H, где f – фокусное расстояние, (мм)
h – горизонтальный размер матрицы, (мм)
S - расстояние до объекта, (мм)
H – ширина предмета, (мм)
Есть формула и "по сложнее": α = 2arctg ( d/2f )
α — Угол обзора объектива, (гр)
d — Размер матрицы, (мм)
f — Фокусное расстояние, (мм)
