در حال بارگزاری...

فاصله کانونی لنز ها در دوربین های مداربسته

فاصله کانونی لنز ها در دوربین های مداربسته اغلب در فهرست ویژگی های دوربین ها به شکل های زیر نمایش داده می شود.

۳mm, 6mm, 2.8 – 9mm, 5-50mm

اما سوال این است که این اعداد چه معنایی دارند؟

این شاخصه ها در تعیین منطقه ی تحت پوشش صحیح و میدان دید دوربین مدار بسته بسیار مهم هستند. در این نوشته به موارد زیر نگاهی خواهیم داشت:

  • فاصله ی کانونی لنز روی چه چیزی تأثیر می گذارد؟
  • ارتباط فاصله کانونی لنز با اندازه ی سنسور تصویر دوربین.
  • محدوده های رایج طول لنز (فاصله کانونی لنز) و کاربرد های آن.
  • محدودیت های استفاده از طول فاصله ی کانونی.
  • اختلاف های تولید کنندگان بین فاصله ی کانونی و زاویه ی دید.
  • انتخاب طول لنز مناسب.

 طول فاصله کانونی و ارتباط آن با میدان دید و زاویه ی دید

طول فاصله کانونی لنز در واقع فاصله ی فیزیکی میان لنز و سنسور یا تصویرگر است. این فاصله در نظارت تصویری اهمیت زیادی دارد، زیرا عامل تعیین کننده ی اصلی میدان دید (FoV) و زاویه ی دید (AoV) تحت پوشش دوربین مداربسته است. هر چه لنز طول لنز بیشتر باشد، میدان دید و منطقه ی تحت پوشش کم عرض تر و باریک تر می شود. در سوی مقابل، هر چه لنز کوتاه تر باشد، میدان دید عریض تر می گردد. این یک قاعده ی فیزیکی است که از فاصله ی بین لنز و سنسور به دست می آید. تصویر زیر به خوبی این امر را نشان می دهد.

 طول فاصله کانونی و ارتباط آن با میدان دید و زاویه ی دید

هرچه لنز بلندتر باشد، از تصویرگر (سنسور) دورتر است و میدان دید باریک تر خواهد بود. به تصویر زیر توجه کنید.

 طول فاصله کانونی و ارتباط آن با میدان دید و زاویه ی دید

به همین ترتیب، اگر لنز کوتاه باشد، به سنسور نزدیک تر خواهد بود و محیط عریض تری را خواهد گرفت. تصویر زیر را ببینید و به اختلاف آن با تصویر قبل توجه کنید.

 طول فاصله کانونی و ارتباط آن با میدان دید و زاویه ی دید

 رابطه سنسور دوربین و فاصله کانونی

اگر چه فاصله کانونی لنز اصلی ترین عامل تعیین کننده ی میدان دید در نظارت تصویری است، اما اندازه ی سنسور مورد استفاده (نظیر ۴/۱ اینچ، ۳/۱ اینچ، ۲/۱ اینچ و غیره) نیز بر میدان دید تأثیر می گذارد. در شرایط برابری سایر عوامل، هر چه سنسور بزرگتر باشد، میدان دید و ناحیه ی بزرگتری را می توان پوشش داد. البته این عامل چندان مهم به شمار نمی رود، زیرا سنسور بیشتر دوربین های مداربسته حرفه ای از نوع ۳/۱ اینچ یا نزدیک به آن نظیر ۳٫۲/۱ اینچ و ۲٫۷/۱ اینچ هستند. با وجود این، ممکن است تفاوت های جزئی وجود داشته باشد. حتی در صورتی که فاصله ی کانونی مشابه باشد، اندازه ی سنسور دوربین ممکن است متفاوت باشد. با استفاده از رایج ترین اندازه ی سنسور  یعنی ۳/۱ اینچ  زاویه ی دید و میدان دید افقی بر حسب درجه برای طول لنز رایج به شرح زیر است.

 رابطه سنسور دوربین و فاصله کانونی

محدوده های رایج فاصله کانونی (طول لنز)

در عمل، دوربین های مداربسته به طور معمول به یکی از ۴ محدوده ی فاصله کانونی یا طول لنز زیر تعلق دارند.

لنز چشم ماهی

این نوع لنزها با کمتر از ۲ میلیمتر فاصله ی کانونی، دیدی با زاویه ی بسیار عریض اما با اعوجاج ارائه می دهند و به همین دلیل چشم ماهی یا فیش آی (Fish Eye) نامیده می شود. این لنزها معمولا به نرم افزار دوربین مداربسته اصلاح کننده ی انحراف و اعوجاج نیاز دارند تا تصویری مسطح و صحیح ارائه کنند. هر چند که می توان با استفاده از لنز های چشم ماهی تصاویری با نمای وسیع و پانورامایی ارائه داد، اما باز هم محدودیت های پیاده سازی وجود دارد.

لنز چشم ماهی

نرمال

فاصله کانونی لنز نرمال بین ۳ تا ۱۰ میلی متر است. لنز های موجود بر روی بیشتر دوربین های نظارتی تجاری به این محدوده تعلق دارند (با میدان دیدی در حدود ۳۰ تا ۸۰ درجه).

لنز نرمال

تله فوتو ۱۰ تا ۸۰ میلی متر

در حالی که بیشتر دوربین ها لنز هایی در این محدوده ندارند، اما می توان بسیاری از لنزهای C یا CS را از شرکت های ثالث خریداری و به دوربین وصل کرد. این شرایط عموما در مورد دوربین مداربسته باکس رایج است.

تله فوتو ۱۰ تا ۸۰ میلی متر

سوپر تله فوتو

فاصله ی کانونی این لنزها بیش از ۱۰۰ میلی متر است. لنزهای موجود در این محدوده لنزهایی خاص و ویژه هستند که برای دیدن و نظارت بر اشیاء در فاصله ی بسیار دور (معمولا ۱ تا ۵ کیلومتر) مورد استفاده قرار می گیرند.

سوپر تله فوتو

اختلاف فاصله ی کانونی و زاویه ی دید تولید کننده

تولید کنندگان دوربین مداربسته معمولا میدان دید یا زاویه ی دید (FoV  و AoV) را با ذکر فاصله ی کانونی مشخص می کنند. برای مثال، ممکن است تولید کنندگان ۳ میلیمتر را به صورت برجسته در فهرست ذکر کنند تا مشخص کنند که دوربین دارای زاویه ای دید عریض است. یا با برجسته ساختن عدد ۵۰ میلیمتر نشان دهند که دوربین از نوع تله فوتو است. با وجود این، فاصله های کانونی ذکر شده توسط تولید کننده ی دوربین همیشه هم با محاسبات و مباحث تئوریک مربوط به زاویه ی دید مطابقت ندارند. این قضیه گاهی به دلیل میزان استفاده شده ی تصویرگر یا لنز یا ناشی از تفاوت در ساختار لنز و محاسبات تئوریک رخ می دهد. صرف نظر از دلیل این امر، راه حل این مسئله همیشه این است که به جای فاصلهی کانونی، دوربین ها و لنزها را بر اساس AoV (زاویه ی دید) شناسایی کنید.

اختلاف فاصله ی کانونی و زاویه ی دید تولید کننده

برای مشاهده نمونه های مشابه به اطلاعات موجود در مورد دوربین مداربسته ویوتک، دوربین مداربسته مایلسایت، دوربین مداربسته کی دی تی و دوربین مداربسته بوش نگاهی بیاندازید.

محدودیت های لنز

هر چه طول لنز (فاصله کانونی لنز) بلند تر باشد، امکان بروز سه محدودیت به شرح زیر وجود دارد:

  • کاهش کیفیت تصویر: لنز های بلند (به ویژه لنز های وریفوکال که در نظارت تصویری استفاده ی رایجی دارند)، کیفیت تصویر را نسبت به تخمین پراکنش پیکسل در فوت (PPF) / پراکنش پیکسل در متر (PPM) کاهش می دهند. اگر از معیارهای PPF و PPM برای طرح ریزی آرایش دوربین ها استفاده می کنید، ممکن است به تراکم پیکسلی بالاتری برای جبران این مسئله نیاز داشته باشید.
  • کاهش عملکرد در شرایط کم نور: لنز های خیلی بلند (همانند لنز های خیلی کوتاه) به طور معمول نور کمتری را نسبت به لنز های نرمال در محدوده ی ۳ تا ۱۰ میلی متری عبور می دهند. به ویژه، اگر همه چیز یکسان باشد، هر چه طول لنز بیشتر باشد، عدد F بزرگتر خواهد بود.
  • مشکلات عمق میدان: دوربین های مداربسته به ندرت دچار مشکلات عمق میدان می شوند که در آن اشیاء خارج از فوکوس به نظر می رسند. دلیل این امر این است که بیشتر مواقع آن ها از لنزهایی به نسبت کوتاه استفاده می کنند و سوژه ها بیش از ۵ فوت با دوربین فاصله دارند. با این حال، لنز های بسیار بلند مشکلاتی را به وجود می آورند که حل آن ها در دوربین مداربسته دید در شب، یا هنگام استفاده از لنزهای اتو آیریز (Auto Iris) سخت است.

انتخاب طول مناسب لنز

انتخاب طول مناسب لنز

هر چه طول لنز ( فاصله کانونی لنز ) کوتاه تر باشد، دوربین محدوده ی بیشتری را پوشش می دهد. متأسفانه، هر چه محیط تحت پوشش دوربین عریض تر باشد، جزئیات کمتری از سوژه ها ثبت می شود. به همین دلیل است که بیشتر افراد زمانی که به تصاویر گرفته شده توسط دوربین چشم ماهی مگا پیکسلی نگاه می کنند، متحیر می شوند. گر چه این دوربین از نوع مگا پیکسلی است و کیفیت باید بهتر باشد، اما به دلیل این که میدان دید خیلی بزرگ است، تمام اشیاء، حتی در صورت نزدیک بودن به دوربین، در هم و با اعوجاج دیده می شوند.

قانون ساده ای که وجود دارد این است که میدان دید نسبت به محیط مورد نظر عریض تر نباشد. به عبارت دیگر، میدان دید فقط به اندازه ای باشد که لازم است. با این حال، به دلیل این که مردم معمولا می خواهند موارد زیادی را ببینند، کار سخت می شود. برای مثال، صاحب یک پارکینگ می خواهد خودرو هایی که در پارکینگ وجود دارند و پلاک خودرو هایی که وارد می شوند را ببیند. برای کمک به حل این مشکل، از پیکسل در هر فوت یا PPF به عنوان معیار استفاده می شود. این معیار کمک می کند تا میزان مجاز واید شدن تصویر، بدون در هم و بی ارزش شدن جزئیات ضبط شده، تعیین گردد.

Open chat
1
سلام میتونم کمکتون کنم؟