Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Портрет объектива стандартного разрешения. Оптика для видеокамер 1 Мпкс и менее

В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Портрет объектива стандартного разрешенияОптика для видеокамер 1 Мпкс и менее

Объективы стандартного разрешения – это, пожалуй, самая традиционная область видеонаблюдения. Здесь едва ли можно ожидать инновационных прорывов и революционных преобразований – все придумано еще в прошлом тысячелетии, а речи о пересмотре оптических законов, по счастью, пока никто не ведет. Главной характеристикой в этом рыночном сегменте является цена
Михаил Арсентьев
Коммерческий директор ООО "Артсек"

Нарисуем "портрет" типового, массово распространенного объектива стандартного разрешения (1 Мпкс и менее).

Крепление – повсеместный CS

Как правило, посадочное место у объектива стандартного разрешения 1 Мпкс и менее – CS. Напомню: стандарт крепления CS (C Small, "малый" С) появился с началом широкого использования в видеонаблюдении малоформатных CCD-матриц, и стало возможным существенно уменьшить апертуры объективов и габариты телекамер. Он отличается от старого стандарта С только уменьшенным расстоянием от опорной плоскости оправы объектива до плоскости изображения на CCD-матрице (рабочий отрезок или задний фокус) – 12,5 мм ровно против 0,69 дюйма (17,526 мм). Таким образом, камера с объективом стала короче более чем на 5 мм. Диаметр резьбы в 1 дюйм (25,4 мм) и ее шаг 1/32 дюйма (0,79375 мм) остались неизменными, поэтому можно устанавливать старые С-объективы на новые CS-камеры, используя переходное кольцо толщиной 5 мм, отодвигая тем самым объектив для правильной фокусировки.


Впрочем, стандарт С применяется для матриц размером 1/2" и более, а в настоящее время они обычно используются в IP- или HD-SDI-камерах с разрешающей способностью свыше 1 Мпкс, то есть неактуален для нашего обзора. Естественно, для таких телекамер нужны и соответствующие объективы.

Существует еще группа объективов с резьбой посадочного места М12х0,5, но, несмотря на массовое производство, как отдельный продукт они не распространены. Такая оптика обычно входит в состав телекамер (главным образом купольных и цилиндрических), а отдельно востребована лишь при единичных заменах объективов.

Вариофокальность, или Удобство побороло качество

Следующей характерной чертой нашего типового "портрета", безусловно, является изменяемое вручную фокусное расстояние (так называемая вариофокальность). Это как раз тот случай, когда удобство побороло качество. Ни для кого не секрет, что сделать качественный вариофокальный объектив трудно и затратно. В сравнении с фиксированным фокусным расстоянием здесь жестче требования к качеству материала линз, оправы, а главное – к точному выдерживанию геометрических размеров и качеству сборки. Поэтому типична ситуация, когда вариофокальный объектив имеет меньшую фактическую разрешающую способность, чем копеечный "фикс" от того же производителя, ведь де-факто они делаются на сходных по уровню линиях из материалов сходного качества. Однако у инсталлятора и конечного потребителя уже выработалась привычка, что заранее точно рассчитывать угол зрения телекамеры не нужно (если что – подстроим "вариофокал"), поэтому с этой ситуацией приходится мириться.

Последние годы трансфокаторов

Объективы-трансфокаторы среднего разрешения как отдельный продукт доживают последние годы. Их повсеместно вытеснили "спиддомы", которые, безусловно, дешевле и удобнее в монтаже, нежели старые комплекты "телекамера + трансфокатор + термокожух". Одна из редких областей, в которых применение отдельных трансфокаторов может быть оправдано, – наблюдение на очень больших расстояниях, порядка километра. Это дорогое удовольствие, востребованное в основном государством (например, при охране государственной границы) или крупными корпорациями (охрана протяженных объектов типа трубопроводов, больших периметров и т.д.). Поэтому скорее всего такой объектив будет установлен на телекамеру высокого разрешения, и требование к его собственному разрешению будет таким же.

Автоматическая диафрагма – и никакого риска

Диафрагма у нашего объектива, конечно, автоматическая – ведь разница в цене между автоматической и ручной диафрагмой невелика, а освещенность – штука непостоянная даже в помещении. Зачем рисковать?

Direct Drive vs. Video Drive

Чаще всего используется привод Direct Drive – он проще реализуется и не требует регуляторов на объективе. Video Drive позволяет более точно настроить обратную связь между уровнем видеосигнала и размером апертуры, обычно применяется в топовых моделях и более свойственен традиционным "дорогим" производителям.

Мегапиксели: трудности перевода

Есть еще одна проблема, препятствующая объективному сравнению объективов от разных производителей. В "аналоговую" эпоху разрешающая способность измерялась в парах линий на миллиметр и определялась, говоря упрощенно, отношением максимально возможного количества белых полос, чередующихся с черными, которое данный объектив может спроецировать, к примеру, на рабочую зону светочувствительной матрицы, к ширине этой зоны, с контрастом 20%. Причем подсчитывались только линии одного цвета (либо белые, либо черные), поэтому подразумевали всегда именно пары линий, часто опуская слово "пары" в тексте. Разрешение большинства объективов для охранного телевидения составляет от 30 до 100 пар линий на миллиметр.

С распространением IP-камер высокого разрешения производители оптики поголовно перешли на нормирование разрешения в мегапикселях. Перевод разрешения из одной единицы в другую, к сожалению, совершенно не ясен. В свое время я уже поднимал эту проблему на страницах нашего журнала, но комментариев и/или пояснений от производителей, увы, не последовало. Поэтому считаю целесообразным кратко повторить свои выкладки четырехлетней давности.

Разрешение телекамеры в телевизионных линиях, в отличие от разрешения оптики Ro, подразумевает собой подсчет и черных, и белых линий измерительной таблицы. В связи с этим переход от оптических линий к пикселям подразумевает удвоение числа линий по горизонтали и по вертикали.

Тогда: R = 2a•2b•Ro2 = 4abRo2,

где R – разрешающая способность в пикселях;
Ro – разрешающая способность объектива в парах линий на миллиметр;
а – ширина матрицы (см. таблицу);
b – длина матрицы (см. таблицу).

Длина и ширина матрицы практически линейно связаны с ее форматом (см. таблицу), что позволяет перейти от конкретных геометрических размеров матрицы к ее общепринятому формату:

R = 4abRo2 = 4•12,8 (мм)•Ф• 9,6 (мм)•Ф•Ro2 (пар линий/мм)2 ≈ 490Ф2Ro2 (пар линий)2.

При этом формат Ф в данном случае является безразмерным коэффициентом, показывающим, во сколько раз линейные размеры данной матрицы отличаются от размеров матрицы формата 1 дюйм. Пропорция формата и истинного размера матриц не всегда точна, поэтому наш расчет приблизителен и коэффициент формулы округляется до 2 значащих цифр.

Несложно провести и обратный перевод:

Ro = 0,045√R/Ф.

Или, если перейти к мегапикселям:

Ro = 45√R/Ф

Вполне допускаю существование других методик пересчета. Ведь здраво рассуждая, "мегапиксельность" объектива – это его способность "выжать" из матрицы с соответствующим количеством пикселей изображение максимально возможной четкости. Естественно, это субъективная вещь, и каждый волен вводить свои коэффициенты (типа Келл-фактора), в том числе полученные эмпирически, как часто поступают наши коллеги-фотографы.

Это нормальная практика, однако крайне желательно, чтобы данные методики были открыты, а еще лучше – унифицированы. Было бы полезно знать разрешающую способность объектива как в центре, так и по краям изображения в простых, понятных и, главное, доступных измерению и проверке величинах.

Судьба "простых" объективов

В среднесрочной перспективе мы, вероятно, будем наблюдать постепенное уменьшение ассортимента объективов среднего разрешения в виде отдельных товаров за счет развития тенденции их встраивания в телекамеры.

Недорогие купольные и цилиндрические камеры с разрешающей способностью порядка 400–600 ТВ-линий никуда не исчезнут, однако модели "под CS" останутся в основном в более дорогих "топ-моделях" с мегапиксельными матрицами.

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #6, 2013
Посещений: 10306

  Автор

Арсентьев М. Ю.

Арсентьев М. Ю.

Генеральный директор НТЦ "Подсвет"

Всего статей:  73

В рубрику "Видеонаблюдение (CCTV)" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций