میدان دید دوربین مدار بسته : بررسی ۵ شاخص تاثیر گذار در FoV

میدان دید دوربین مدار بسته یاFoV  (Field of View) به شکل فریبنده ای پیچیده است. در پایه ای ترین حالت، می توان گفت میدان دید همان چیزی است که دوربین می بیند و بنا بر این از نظر بصری بدیهی است. با این حال، هنگام آنالیز تصاویر، مقایسه ی دوبین ها یا در اشاره به کیفیت آن ها، ظرافت های میدان دید می توانند تأثیر زیادی داشته باشند. در این جا ما به بررسی ۵ شاخص تاثیر گذار در FoV خواهیم پرداخت.

مبحث های اثر گذار در بحث میدان دید دوربین های نظارتی

مبحث های اثر گذار در میدان دید دوربین مدار بسته شامل سر فصل های زیر است که در ادامه به صورت جداگانه بررسی می شوند.

1. مشخص کردن میدان دید.
2. محاسبه ی میدان دید.
3. اندازه گیری و مقایسه ی میدان دید درست.
4. میدان دید و فاصله از دوربین.
5. میدان دید و طول لنز.

مشخص کردن میدان دید : HFoV و AV

میدان دید افقی (HFoV) و زاویه ی دید (AoV) دو عبارت بسیار رایج برای مشخص کردن و برقراری ارتباط با میدان دید دوربین مدار بسته هستند. هر دوی این عبارت ها بر اساس درجه (نظیر °۶۰، °۱۲۰، °۱۸۰ و غیره) مشخص می شوند. هر دوی آن ها به محدوده ی پوشش افقی اشاره می کنند. در کاربردهای نظارت تصویری، می توان HFoV و AoV را به جای یکدیگر به کار برد. به جز این دو عبارت، دو اصطلاح دیگر نیز وجود دارد که خیلی کمتر مورد استفاده قرار می گیرند. این دو اصطلاح میدان دید عمودی  (VFoV) و میدان دید قطری (DFoV) هستند. این دو اصطلاح ممکن است در فهرست ویژگی های لنز ذکر شوند. اما نباید با ویژگی های HFoV یا AoV اشتباه گرفته شوند. چرا که این عبارات مشخصه هایی متفاوت را اندازه گیری می کنند.

پیشنهاد می شود که برای مشاهده ی شکل ظاهری میدان دیدهای متفاوت با طول لنزهای مختلف از ماشین حساب دوربین استفاده کنید. در تصویر زیر زاویه دیدهای °۶۰، °۱۲۰، °۱۸۰ جهت مقایسه آورده شده است.

محاسبه ی میدان دید

اولین گام، محاسبه ی میدان دید دوربین مدار بسته بر حسب درجه (۲) است. عامل برجسته و اساسی در این جا طول لنز (فاصله ی کانونی لنز) است. هرچه لنز بلندتر باشد، محدوده ای که دوربین می بیند، یا همان میدان دید دوربین مدار بسته ، محدودتر و باریک تر می شود. با توجه به میدان دیدی که مورد نیاز است، می توانیم طول مناسب لنز را انتخاب کنیم. می توانید اطلاعات بیشتر در مورد طول لنزها را با مطالعه ی مطالبی که این مفهوم را توضیح می دهد، دریابید. زمانی که مفهوم طول لنز را درک کردید، می توانید با استفاده از ماشین حساب میدان دید را محاسبه کنید. با این همه، محاسبه و درک میدان دید به تنهایی کافی نیست. زیرا باید بدانید که آن را چگونه به سایر دوربین ها و اشیاء موجود در میدان دید ربط دهید.

میدان دید و محیط تحت پوشش

به طور معمول، میدان دید دوربین مدار بسته تنها با استفاده از یک مؤلفه ى افقی بیان می شود. برای مثال، گفته می شود که HfoV شصت درجه است. با وجود این، تغییرات در HFoV به میزان دو برابر بر کل منطقه ی تحت پوشش تأثیر می گذارد. برای مثال، اگر HFov را نصف کنید، محیط تحت پوشش به اندازه ی چهار برابر کاهش می یابد. به همین ترتیب، دو برابر کردن HFoV باعث می شود محیط تحت پوشش به اندازه ی ۴۰۰٪ افزایش پیدا کند. در تصویر زیر می توانید HFoV ۱۲۰ درجه تا ۶۰ درجه را مقایسه کنید. توجه داشته باشید که تغییرات محیط تحت پوشش به اندازه ی چهار برابر است:

اندازه گیری و مقایسه ی میدان دید

رایج ترین مشکل در مبحث میدان دید دوربین مدار بسته مقایسه ی دوربین هایی با میدان دیدهای متفاوت است. حتی اگر دوربین ها یکسان باشند و به یک شیء واحد نگاه کنند، دوربینی که میدان دید عریض تری دارد همیشه نسبت به دوربین دیگر بدتر به نظر می رسد. به همین ترتیب، اگر می خواهید دوربین ضعیف تر به شکل غیر منصفانه بهتر از دوربین دیگر به نظر برسد، میدان دید آن را محدودتر و باریک تر کنید. در تصویر زیر، دو میدان دید که با هم عوض شده اند، مقایسه شده اند.

البته نیازی نیست فروشنده مهارت خاصی در فریب دادن مشتری داشته باشد. زیرا بیشتر مواقع مردم به سادگی دو دوربین مختلف را در دو زمان متفاوت آزمایش می کنند و متوجه تفاوت میدان دید دوربین ها نخواهند شد. میدان دید عریض تر می تواند نتیجه ی طول لنز کوتاه تر یا دورتر بودن سوژه نسبت به دوربین باشد. هر دوی این موارد را در این جا ارزیابی می کنیم.

میدان دید و فاصله تا هدف (سوژه)

هرچه سوژه از دوربین دورتر باشد، صحنه عریض تر به نظر می رسد. وقتی که سوژه از دوربین دورتر می شود، گرچه زاویه دید ثابت است، اما عرض تصویر بر حسب متر و فوت افزایش پیدا می کند. به طور کلی این امر یک قانون ریاضی است. می توانید این قانون را به شکل فیزیکی در تصویر زیر مشاهده کنید.

در این جا یک تصویر از زاویه ی هوایی برای شما در نظر گرفته ایم که همان صحنه را نشان می دهد.

به همین دلیل، سه درس مهم را باید به یاد داشته باشید:

• هیچ عرض میدان دید تک بعدی وجود ندارد. هر چند که مردم در شما باید بدانید هدفتان در کجای میدان دید قرار دارد. این که به سادگی بگویید “عرض میدان دید برابر با X است” گمراه کننده است.
• برای تعریف عرض میدان دید، باید فاصله ی سوژه را از دوربین را بدانید. برای تعریف مناسب عرض میدان دید باید بگویید که “عرض میدان دید در فاصله ی Y از دوربین برابر با X است.”
• مطمئن شوید که دورترین نقطه نسبت به دوربین را (که قرار است بر آن نظارت شود) شناخته اید. بر اساس تعریف، این مقدار عریض ترین میدان دید خواهد بود و احتمال زیادی وجود دارد که در این فاصله در به تصویر کشیدن جزئیات مشکلاتی وجود داشته باشد. برای مشخص کردن این که آیا میدان دید بیش از اندازه عریض است یا نه، از راهنمای پراکنش پیکسل در فوت (PPF) استفاده کنید.

میدان دید و طول لنز

نه تنها کوتاه تر بودن طول لنز باعث افزایش میدان دید دوربین مدار بسته می شود، بلکه به گسترش میدان دید با افزایش فاصله ی سوژه از دوربین نیز سرعت می بخشد. در این جا میدان دید لنز دوربین مداربسته فیش آی یا پانوراما را با لنز سوپر تله فوتو مقایسه می کنیم تا این قاعده را در عمل نشان دهیم:

برای دوربینی با لنز چشم ماهی ۳۶۰ درجه ای، هر یک فوت دورتر شدن سوژه از دوربین باعث افزایش میدان دید به میزان حدودا ۶ فوت می شود. چرا که میدان دید محیط دایره است. به این ترتیب، تنها با فاصله گرفتن ۱۰ فوتی سوژه، میدان دید دارای عرضی بیش از ۶۰ فوت خواهد بود.

از سوی دیگر، برای لنز سوپر تله فوتو، هر یک فوت فاصله گرفتن سوژه از دوربین باعث افزایش میدان دید به میزان حدود نصف یا یک چهارم فوت خواهد شد. به همین دلیل، با این لنز سوپر تله فوتو اگر یک سوژه حدود ۱۰ فوت عقب تر از یک سوژه ی دیگر باشد، هر دو در میدان دید دوربین مدار بسته بسیار مشابهی حضور خواهند داشت و جزئیاتی مشابه هم از آنها در تصویر ثبت می شود. این اتفاق دقیقا مخالف دوربین دارای لنز ۳۶۰ درجه ی چشم ماهی است.

برآیند بحث میدان دید و طول لنز

از بحث فوق موارد زیر را می توان دریافت:

• هنگام استفاده از لنزهای سوپر واید یا چشم ماهی بسیار دقت کنید. زیرا میدان دید به سرعت گسترش پیدا می کند و جزئیاتی محدود ازمنطقه ی تحت پوشش ارائه می دهند.
• از سویی دیگر، اگر چه گسترش عرض میدان دید در لنزهای سوپر تله فوتوآهسته است، اما کم شدن عمق میدان ریسکی جدی است. این نوع لنز ممکن است تعداد پیکسل های لازم در فوت یا همان پراکنش پیکسل در فوت (PPF) را ارائه کند، اما هنوز تصویر سوژه خارج از فوکوس خواهد بود.

باید توجه داشت که میدان دید در بیشتر دوربین هایی که لنزهای معمولی یا رایج در محدوده ی ۳ میلی متری تا ۸ میلیمتری دارند، به طور تقریبی به ازای هر یک فوت افزایش فاصله ی سوژه از دوربین به اندازه ی یک فوت عریض تر می شود. با این حال، در نهایت، تفاوت در گسترش میدان دید دوربین مدار بسته ممکن است به نحو قابل ملاحظه ای تغییر کند (یعنی بین لنزهای چشم ماهی و سوپر تله فوتو).

میدان دید و اندازه ی تصویرگر

اندازه ی سنسور دوربین های مداربسته نیز بر روی میدان دید دوربین مدار بسته تأثیرگذار است. با این حال، در عمل، برای نظارت تصویری، این موضوع به عنوان یک عامل اساسی در نظر گرفته نمی شود. زیرا تفاوت در اندازه های سنسور دوربین های مداربسته به نسبت کم است. به خاطر داشته باشید که، با برابر بودن سایر عوامل، هرچه سنسور دوربین های مداربسته بزرگتر باشد، میدان دید دوربین مدار بسته نیز عریض تر و گسترده تر خواهد بود.