Камеры видеонаблюдения 2,7-12 мм

Камеры видеонаблюдения с вариофокальным объективом 2.7-12 мм: технические характеристики, расчет углов обзора и сферы применения

Вариофокальный объектив с фокусным расстоянием (ФР) 2.7-12 мм является одним из наиболее востребованных и универсальных решений в сегменте современных IP и AHD камер видеонаблюдения. Его ключевое преимущество – возможность ручной регулировки угла обзора и степени детализации изображения после установки камеры, что позволяет оптимально адаптировать поле зрения под конкретную задачу и архитектуру объекта. Данная статья детально рассматривает технические аспекты, методики расчета и практическое применение таких камер в профессиональных системах безопасности и видеоконтроля.

Принцип работы и конструкция вариофокального объектива

Объектив 2.7-12 мм относится к категории моторизированных вариофокальных объективов с ручной регулировкой. В его оптическую схему входит набор линз, положение которых изменяется механически (с помощью регулировочных винтов) для плавного увеличения или уменьшения фокусного расстояния. В отличие от моторизованного трансфокатора (зума), настройка производится инсталлятором однократно, в процессе монтажа. Конструктивно объектив интегрирован в корпус камеры (купольная, цилиндрическая) и предусматривает три регулировки: фокусное расстояние (zoom), фокусировка (focus) и, часто, диафрагму (iris).

Зависимость угла обзора от фокусного расстояния и размера матрицы

Критически важным параметром является угол обзора, который определяется не только ФР, но и физическим размером светочувствительной матрицы. Подавляющее большинство камер с объективом 2.7-12 мм используют матрицы формата 1/2.7″, 1/2.8″ или 1/3″. Расчет углов обзора производится по формулам для диагонали, горизонтали и вертикали кадра.

Таблица 1. Углы обзора для матрицы 1/2.8″ (3.6 мм по диагонали) в зависимости от ФР

Из таблицы видно, что на минимальном ФР 2.7 мм камера обеспечивает сверхширокий угол обзора, близкий к панорамному, что идеально для контроля больших площадей. На максимальном ФР 12 мм угол сужается, превращая камеру в устройство для наблюдения за конкретными объектами (дверь, касса, проход) с высокой детализацией.

Ключевые технические параметры и их взаимосвязь

При выборе и настройке камеры с объективом 2.7-12 мм необходимо учитывать комплекс взаимосвязанных параметров.

• Разрешение (мегапиксели): Современные камеры с таким объективом имеют разрешение от 2 до 8 Мп. Высокое разрешение позволяет эффективно использовать цифровой зум (масштабирование) без критической потери детализации на большом ФР.
• Светочувствительность (мин. освещенность): Измеряется в люксах (лк). Объектив с изменяемым ФР имеет переменную светосилу. На коротком фокусе (2.7 мм) относительное отверстие (F-number) максимально (например, F/1.2), что обеспечивает лучшую светочувствительность. На длинном фокусе (12 мм) диафрагма прикрывается (например, до F/2.0), что снижает количество света, попадающего на матрицу. Это требует либо лучшей освещенности сцены, либо более чувствительной матрицы.
• Глубина резкости (ГРИП): На широком угле (2.7 мм) глубина резкости велика, в фокусе находится почти вся сцена. На 12 мм глубина резкости значительно уменьшается, что требует точной фокусировки на целевом объекте. Объекты на разном расстоянии от камеры могут оказаться вне зоны резкости.
• Детализация и идентификация: Для задач идентификации личности (например, на проходной) используется расчетная методика, основанная на плотности пикселей на объекте. На ФР 12 мм и разрешении 4 Мп количество пикселей на лице человека, находящегося на расстоянии 10-15 метров, будет достаточным для уверенного распознавания, в то время как на 2.7 мм лицо займет лишь несколько десятков пикселей.

Сферы применения и рекомендации по настройке

1. Применение на минимальном фокусном расстоянии (2.7-3.6 мм)

• Объект: Небольшие помещения (офис, магазин до 50 кв.м), лестничные клетки, лифтовые холлы.
• Задача: Панорамный обзор, контроль общей обстановки, обнаружение факта проникновения или движения.
• Особенности: Максимальный угол обзора, большая глубина резкости. Возможны существенные геометрические искажения (дисторсия) по краям кадра.

2. Применение на среднем фокусном расстоянии (4-8 мм)

• Объект: Проходные, кассовые зоны, периметр территории на среднем расстоянии (10-25 м), парковочные места.
• Задача: Распознавание лиц и действий людей в зоне контроля, чтение номеров автомобилей на близкой и средней дистанции.
• Особенности: Баланс между углом обзора и детализацией. Наиболее часто используемый диапазон после настройки.

3. Применение на максимальном фокусном расстоянии (10-12 мм)

• Объект: Узкие коридоры, удаленные объекты (ворота, КПП на расстоянии 20-40 м), конкретные стационарные точки (сейф, витрина).
• Задача: Идентификация, чтение мелких деталей, наблюдение за конкретной зоной ответственности.
• Особенности: Узкий угол обзора, малая глубина резкости, повышенные требования к устойчивости крепления (вибрации сильно влияют на изображение).

Процедура правильной настройки (юстировки) камеры

Качество изображения напрямую зависит от точности настройки. Рекомендуется следующий порядок действий:

1. Предварительная фиксация положения: Установите камеру на штатное место и наведите ее на целевую зону наблюдения.
2. Настройка зума (ФР): Вращением кольца или винта регулировки зума установите желаемый угол обзора (композицию кадра).
3. Настройка фокуса: Вращением кольца фокусировки добейтесь максимальной резкости на ключевом объекте в зоне наблюдения. При настройке на ФР 8-12 мм рекомендуется использовать цифровое увеличение (zoom) в ПО видеорегистратора для точной оценки резкости.
4. Проверка по всему полю: Убедитесь, что резкость приемлема не только в центре, но и по углам кадра, особенно на широкоугольных настройках.
5. Фиксация настроек: После окончательной регулировки затяните фиксирующие винты (если они предусмотрены конструкцией), чтобы предотвратить самопроизвольное смещение от вибраций или температурных деформаций.

Сравнение с фиксированными и моторизованными объективами

Таблица 2. Сравнение типов объективов

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: На каком расстоянии можно идентифицировать человека камерой 5 Мп с объективом 2.7-12 мм?

Идентификация (установление личности) требует, чтобы лицо человека занимало на изображении не менее 120-150 пикселей по горизонтали. При настройке на ФР 12 мм и использовании камеры 5 Мп (2560×1920) такое количество пикселей будет достигнуто для человека, находящегося на расстоянии примерно 15-20 метров. На ФР 2.7 мм идентификация практически невозможна уже с дистанции 5-7 метров.

Вопрос 2: Почему изображение на 12 мм может быть темнее, чем на 2.7 мм, при одинаковых настройках камеры?

Это связано с изменением эффективной диафрагмы объектива. На коротком фокусе относительное отверстие (f) меньше (например, f/1.2), на длинном – больше (f/2.0). Чем больше число f, тем меньше физический размер отверстия диафрагмы и меньше света попадает на матрицу. Требуется компенсация за счет увеличения усиления (AGC), выдержки или внешней подсветки.

Вопрос 3: Можно ли использовать такую камеру для чтения автомобильных номеров?

Да, но с четкими ограничениями. Для чтения номеров требуется высокое разрешение (4-5 Мп минимум), настройка на максимальное или близкое к нему ФР (10-12 мм), правильный угол установки относительно траектории движения автомобиля и хорошее освещение. Оптимальная дистанция для надежного чтения – 10-15 метров. На широком угле эта задача невыполнима.

Вопрос 4: Что важнее для детализации вдалеке: больше мегапикселей или большее ФР?

Оба параметра критичны, но их роль разная. Фокусное расстояние (оптический zoom) «приближает» объект, увеличивая его отображение на матрице. Мегапиксели определяют, насколько детально будет описан этот увеличенный объект. Камера 2 Мп на 12 мм даст более крупное, но «цифровое» изображение удаленного объекта, чем камера 8 Мп на 6 мм, где объект будет мелким, но при цифровом увеличении может оказаться более информативным за счет высокой плотности пикселей.

Вопрос 5: Как защитить настройки объектива от несанкционированного изменения?

После юстировки необходимо использовать все предусмотренные конструкцией фиксирующие винты. Для купольных камер обязательна установка защитного кожуха с замком или использование моделей с антивандальным козырьком, препятствующим доступу к регулировочным винтам. Для цилиндрических камер существуют защитные колпачки на винты или специальные кронштейны с замком.

Заключение

Камеры видеонаблюдения с вариофокальным объективом 2.7-12 мм представляют собой оптимальный инструмент для решения широкого спектра задач видеоконтроля на статичных сценах. Их универсальность, достигаемая за счет возможности точной подстройки угла обзора и детализации, снижает требования к точности предварительного проектирования и позволяет корректировать зону обзора непосредственно на объекте. Понимание взаимосвязи фокусного расстояния, угла обзора, разрешения матрицы и условий освещенности является обязательным для инсталлятора, что позволяет максимально реализовать потенциал оборудования и обеспечить соответствие системы видеонаблюдения поставленным техническим требованиям.