Немного о ГРИПе и Ирисе...
Нет, это не то острое респираторное, которое терроризирует человечество уже очень давно и, судя по тому, что я знаю о вирусах, будет делать это ещё очень долго. Я говорю о глубине резко изображаемого пространства. Это очень важный, очень полезный и очень недооценённый многими производителями и маркетологами параметр. Почему? Вот давайте и попробуем разобраться!
ГРИП
Глубина резко изображаемого пространства (ГРИП) — расстояние вдоль оптической оси объектива между двумя плоскостями (если представить оптическую ось горизонтальной линией, то эти плоскости будут вертикальными) в пространстве предметов, в пределах которого объекты отображаются в сопряжённой фокальной плоскости субъективно резко. Непосредственно зависит от важнейших характеристик оптической системы: фокусного расстояния (f) и относительного отверстия (F), а также от дистанции фокусировки. При этом абсолютно резко отображаются только объекты, расположенные в одной плоскости предметного пространства, соответствующей дистанции фокусировки.
В повседневной речи понятие глубины резко изображаемого пространства обозначается более коротким выражением «глубина резкости». Однако в оптике последнее обозначает другую величину из-за чего у вас могут быть разногласия в беседах с разными специалистами. Оценка глубины резко изображаемого пространства может производиться визуально и по таблицам, составленным при расчёте оптической системы.
Нам, как вы понимаете, в системах видеонаблюдения приходится ловить не простой баланс между тем, чтобы видеть всегда и всё, и видеть чётко и резко. Глубина резко изображаемого пространства обратно пропорциональна фокусному расстоянию объектива и прямо пропорциональна диафрагменному числу. ГРИП вариообъективов изменяется одновременно с фокусным расстоянием. Кроме того, глубина резкости прямо пропорциональна дистанции, на которую сфокусирован объектив. Максимальная глубина резкости достижима на бесконечности, которая для большинства объективов начинается с 15–20 метров. Напротив, при наводке на близко расположенные предметы большая глубина резкости достижима с трудом. Особенно это заметно при макросъёмке, когда зона резкого изображения может составлять доли миллиметра даже при сильном диафрагмировании. Расстояние, на которое сфокусирован объектив, когда дальняя граница резко изображаемого пространства находится в «бесконечности» для данного относительного отверстия, называется «гиперфокальным». Это понятие важно не только в практической фотографии и киносъёмке. Этот эффект обеспечивает максимально возможную глубину резкости, расположенную от бесконечности до половины расстояния фокусировки. Компактные устройства с небольшим размером кадра и короткофокусным объективом (веб-камеры, экшн-камеры, камерафоны и камеры видеонаблюдения) зачастую не требуют фокусировки за счёт неподвижной установки объектива с фиксированным фокусным расстоянием на гиперфокальное расстояние. Гиперфокальное расстояние для каждого объектива индивидуально и зависит от текущего диафрагменного числа.
На практике вы с этим можете столкнуться, например, настроив камеру видеонаблюдения в дневное время (с минимально раскрытой диафрагмой) и получить расфокусировку в ночное, когда либо диафрагма откроется шире, либо вовсе включится ночной режим и вы, возможно, столкнётесь с волновой дисперсией — явление, которое объясняет почему коэффициент преломления материала зависит от частоты волны. В общем, глубину резкости можно изменять, варьируя параметры:
– значение диафрагмы (чем больше диафрагменное число, тем больше глубина резкости);
– фокусное расстояние (чем больше фокусное расстояние вашего объектива, тем меньше глубина резкости при фиксированном расстоянии до объекта и значении диафрагмы). При увеличении фокусного расстояния область резкости уменьшается из-за увеличения масштаба изображения, что становится особенно заметно в случае с мощными телеобъективами;
– расстояние от камеры до точки фокусировки (чем ближе вы находитесь к объекту, тем меньше глубина резкости при одной и той же диафрагме и неизменном фокусном расстоянии объектива).
Как вы теперь понимаете, диафрагма и возможность ей управлять с высокой точностью — весьма важный параметр, который влияет на большое количество характеристик, от которых, в свою очередь, будет зависеть качество изображения. Нам необходимо иметь возможность управлять относительным отверстием, чтобы обеспечить постоянный уровень освещенности на матрице, который можно измерять по видеосигналу формируемому видеокамерой. На сегодняшний день технологий по управлению диафрагмой есть три (ну, если не считать ручной способ):
- VD-Iris, управление диафрагмой в соответствии с изменяющимся видеосигналом (Video Drive) это означает, что анализ видеосигнала и управление мотором диафрагмы осуществляет специальное устройство, размещенное в объективе. Данный тип управления считается устаревшим и на сегодняшний день уже практически нигде не используется;
- DD-Iris, управление диафрагмой постоянным током (Direct Drive). В данный момент имеет широкое применение в системах видеонаблюдения. Этот способ реализован с помощью процессора камеры;
- P-Iris — это самая популярная технология на сегодняшний день, автоматическое управление диафрагмой с высокой точностью при помощи шагового электропривода, разработанное компанией Axis Communications и компанией Kowa. Технология P-Iris обеспечивает оптимальную работу камеры при любом освещении. Она позволяет получать четкое видео высокого разрешения с достаточной глубиной резкости, автоматически сводя к минимуму дифракцию и аберрации изображения. Основная задача технологии P-Iris состоит не в том, чтобы постоянно регулировать поток света, который проходит через объектив, а в том, чтобы улучшить качество изображения за счет настройки оптимального раскрытия диафрагмы, позволяющей использовать центральную и наиболее эффективную часть объектива большую часть времени. Такое положение диафрагмы, выраженное в виде f-числа, обеспечивает оптимальную работу объектива, когда уменьшается количество оптических ошибок и как результат получаются более контрастные и четкие изображения с оптимальным разрешением и глубиной резкости.
В сочетании с технологией P-Iris в камерах часто используются электронные средства улучшения изображения, например, коэффициент усиления и регулировка времени экспозиции - для компенсации небольших изменений в уровне освещенности и дальнейшего улучшения качества изображения. Это позволяет поддерживать оптимальное положение диафрагмы как можно дольше. В ситуациях когда оптимальное положение диафрагмы и возможности камеры в плане электронной обработки не могут адекватно скорректировать экспозицию, камера с технологией P-Iris автоматически выбирает нужное значение диафрагмы. Так в темноте диафрагма полностью открывается, а при ярком освещении технология P-Iris ограничивает закрытие отверстия диафрагмы, чтобы избежать размытия изображения (дифракции). Таким образом, P-Iris автоматически выбирает наилучшее значение диафрагмы для получения оптимального качества изображения при любых условиях освещения.
Если вдруг вам придётся менять повреждённый объектив на какой-то камере важно помнить, что камера должна быть совместима с объективом P-Iris.
