Розширення камери і деталізація дрібних деталей

Дозвіл камери і деталізація дрібних деталей в кадрі - взаємо ... непов'язані речі?
Вибір камери з високою роздільною здатністю зовсім не гарантує відмінну деталізацію дрібних об'єктів в кадрі. У цій статті ми розповімо, чому. І заодно порадимо, як цю проблему успішно вирішити.

Проблема
Багато користувачів після придбання висококласної камери відеоспостереження скаржаться: ось мовляв, ми купили навороченную камеру з роздільною здатністю «найбільше», і сподівалися, що з її допомогою, наприклад, вдасться розрізнити номера машин співробітників з відстані в 15 метрів. А виявилося - на зображенні нерозбірлива «каша» замість чітких деталей! Що ж пішло не так? Невже ми купили погану камеру? Нам же продавці обіцяли найкращу, а тут таке # @ &% ... Річ у тім, що розширення камери і розрізнення дрібних об'єктів в кадрі пов'язані вельми специфічно і побічно. Величезний вплив на цю справу робить об'єктив!

Об'єктивний погляд
Матриця з високою роздільною здатністю - це дуже круто. Але! Для вирішення конкретних завдань дуже важлива правильна спарка матриця + об'єктив. Домогтися необхідної деталізації зображення за допомогою правильного підбору об'єктива зовсім просто: адже саме оптика відповідає за картинку, яка в підсумку потрапляє на світлочутливу матрицю камери. Звичайно, в деяких випадках можна спробувати вирішити питання деталізації великою матрицею (хороший підхід) або цифровим зумом (неправильний підхід), але, як показує практика, найбільш оптимальне рішення - це саме підбір потрібної оптики.

Чим менше фокусна відстань об'єктива, тим більша область перед камерою поміщається в кадр (більше кути огляду). Але, на жаль, тим гірше стають видно дрібні деталі.

Чим більше фокусна відстань, тим сильніше об'єктив «наближає» об'єкти і тим краще помітні дрібні деталі. Іншими словами, чим більше фокусна відстань об'єктива, тим візуально ближче буде знаходитися знімається предмет (він буде в кадрі більше) і тим краще буде видно всі його особливості. Ось наочна ілюстрація залежності поля зору камери і деталізації предметів в кадрі від фокусної відстані об'єктива:

Видно, що в даному випадку з об'єктивом 3,6 мм або 4 мм практично не можна розрізнити невеликі деталі зображення на задньому плані, а ось з об'єктивами 12 мм і 16 мм - взагалі без проблем.

Де використовувати отримані знання
Об'єктиви з невеликою фокусною відстанню використовуються, коли необхідно спостерігати за відносно великою територією: для зйомки вулиць, будівель, автостоянок, контрольно-пропускних пунктів, великих приміщень і великих групи людей. Тобто, коли важливий максимально широке охоплення території, при цьому деталізація дрібних об'єктів не критична.

Об'єктив з великою фокусною відстанню потрібно використовувати в тих випадках, коли необхідна велика деталізація і максимально можлива чіткість визначених об'єктів кадрі: людських осіб, автомобільних номерів, предметів на вітрині, купюр на касі і т.д. Тобто на вході, на в'їзді, біля касових терміналів і т.п. потрібно використовувати камери з великою фокусною відстанню. Використовуючи камеру в рази меншого дозволу і правильно підібраний об'єктив, легко можна отримати в рази кращу деталізацію і розрізнення невеликих потрібних об'єктів на відео, ніж при використанні камери з високою роздільною здатністю з не оптимально підібраним об'єктивом!

Наприклад, Full HD камера з об'єктивом 6 мм, встановлена ​​на відстані 5-10 м від входу, дозволить краще розпізнавати обличчя біля прохідної, ніж камера 4К з об'єктивом 2,8 мм, встановлена ​​на тій же відстані. В останньому випадку можна, звичайно, намагатися програмно збільшувати фрагмент зображення (використовувати цифровий зум), але хорошого результату це не дасть - адже що не збільшуй «кашу» з розмитих пікселів, чіткої картинки все одно не отримаєш. Якщо перед покупкою камери вам важко точно визначити, яка фокусна відстань об'єктива знадобиться для оптимально роботи - вибирайте модель камери з варіфокальним об'єктивом. Такий об'єктив дозволяє змінювати фокусну відстань вже на місці установки камери. Втім, навіть камери з фіксованим об'єктивом нерідко дозволяють замінити об'єктив на варіант з іншим фокусною відстанню, щоб оптимізувати зону відеоспостереження. Якщо камера з фіксованим об'єктивом, переконайтеся, що вона має можливість модернізації об'єктива.

Принцип роботи об'єктива зі змінною фокусною відстанню:

Зміна деталізації в кадрі зі зміною фокусної відстані (зуму) об'єктива камери ви можете оцінити на цьому відео:

Кратність зуму об'єктива (ступінь збільшення зображення) - це відношення максимальної фокусної відстані об'єктива до мінімально можливого. Зазвичай для камер це значення 2,8 - 12 мм, тобто забезпечується приблизно 4-кратний оптичний зум. (Цифровим можна сміливо знехтувати). Таким чином, видимість дрібних деталей на відео можна поліпшити, грубо кажучи, в 4 рази. Наочно це продемонстрував на вищенаведеному відеоролику.

Найдорожчий, але і безпрограшний варіант - це використання керованих поворотних камер з трансфокальними об'єктивами. Такі камери дозволяють «на льоту» наближати об'єкти і покращувати деталізацію необхідних предметів в рази. Плюс ці камери дають можливість повертати об'єктив в будь-яку потрібну сторону, та ще й забезпечують такі корисні функції як автоматичне патрулювання і т.д.

Як працює керована PTZ відеокамера і як вона дозволяє розглянути навіть невеликі деталі на зображенні, можна подивитися на цьому відео:

Підсумок
При виборі камери відеоспостереження визначаються в першу чергу з областю відеоспостереження і необхідною деталізацією. Тоді, цілком можливо, вам не доведеться витрачатися на дорогу камеру надвисокої роздільної здатності, а вдасться обійтися відносно недорогою моделлю з оптимально підібраним об'єктивом.