Максимально просто об очень важном. Часть 1.
Определимся с терминами
Начнем с определений:
под моторизованными объективами мы понимаем объективы с переменным фокусным расстоянием, управление которым осуществляется дистанционно посредством встроенного в объектив электропривода. Под вариофокальным объективом мы понимаем объектив с переменным фокусным расстоянием, управление которым осуществляется вручную регулировками непосредственно на корпусе объектива. Сегодня на рынке нет строгой однозначности определений. Вариофокальный объектив нередко называют «ручным трансфокатором», или «зумом», а моторизованный объектив с переменным фокусным расстоянием — «моторизованный зум». Поэтому мы конкретизируем эти понятия.
Светосила и F-число. Базовые понятия
А теперь о светосиле и F-числе (диафрагменном числе) вообще и о специфике этих характеристик для моторизованных объективов, в частности.
Светосила (и напрямую связанное с этим понятием F-число) – важнейший параметр для любого объектива. Строго говоря, мы выбираем объектив по тому фокусному расстоянию, которое нам необходимо, а в выбранном перечне наиболее предпочтительным будет объектив с наибольшей светосилой. В конечном итоге, мы платим деньги именно за светосилу.
Понятие «светосилы» тоже может трактоваться по-разному. В самом общем случае параметр светосилы показывает, какая часть светового потока, попавшего на объектив, дойдет до матрицы видеокамеры (или фотокамеры). И определяется формулой:
θ=Е/В
Где Е – освещенность объекта на матрице, В — яркость объекта перед объективом.
Проходя через линзы объектива, световой поток неизбежно будет претерпевать как преломление, так и внутреннее отражение. Для снижения эффекта отражения применяется просветление линз. В зависимости от качества просветления световой поток в линзах ослабляется на 10-30%. Качество оптического стекла напрямую влияет на цену объектива.
Кроме того, важно учитывать т.н. кроп-фактор – световой поток после прохождения объектива занимает площадь круга, в котором располагается матрица. Вся площадь этого круга вне матрицы будет представлять собой потери светового потока в объективе.
Однако все эти потери, во-первых, отнюдь не самые существенные, а во-вторых, не поддающиеся некоему единому учету, поскольку зависят от конкретного производителя, от технологии изготовления, от ценового фактора и т.п.
Поэтому на рынке видеонаблюдения в расчет принимается геометрическая светосила, определяемая по формуле:
θ=d/f
Где d – диаметр входного отверстия (зрачка) объектива, f — фокусное расстояние объектива.
На практике принято оперировать обратной величиной, называемой «относительным отверстием объектива», обозначаемой буквой F. F-число также называется диафрагменным числом.
И тогда формула F-числа приобретает вид:
F=f/d
Поскольку в абсолютном большинстве случаев f> d, F >1 – оперировать этим числом удобнее.
А формула для светосилы приобретает вид:
θ=1/F
То, что рынок видеонаблюдения оперирует исключительно понятием геометрической светосилы, становится очевидным хотя бы из того факта, что существуют светосильные объективы с официально указанной величиной F<1. Например, F=0,95. То есть светосила такого объектива составляет 1/0,95 = 1,05.
Понятно, что потерь в стекле избежать невозможно в принципе, никуда не денется и кроп-фактор, да и вообще, «от себя лично» объектив светового потока на матрицу не добавит. Просто диаметр входного зрачка такого объектива больше его фокусного расстояния. Но для практических целей нам геометрической светосилы вполне достаточно. Главное, знать, как этим параметром грамотно распорядиться.
В характеристиках видеокамеры в обязательном порядке указывается ее чувствительность в люксах.
Имеет смысл отдельно остановиться на этом параметре.
Чувствительность видеокамеры
Чувствительность видеокамеры в первую очередь определяет возможность ее применения в условиях низкой освещенности, что крайне актуально для задач обеспечения безопасности. При этом сами участники рынка технических средств безопасности нередко ошибочно трактуют это понятие, определяя чувствительность, как минимальную освещенность объекта наблюдения, при которой обеспечивается приемлемое изображение.
Чувствительность видеокамеры – это характеристика самой видеокамеры безотносительно какого-либо объекта наблюдения. Точнее, характеристика оптической системы объектив — камера.
Видеокамера работает с яркостью объекта, а не его освещенностью. После того, как обеспечена освещенность самого объекта неким световым потоком, происходит его отражение с частичным поглощением в соответствии с коэффициентом отражения (например, фуфайка имеет коэффициент отражения 0,4 (после отражения останется только 40%), дальнейшим ослаблением с расстоянием до камеры в квадратичной зависимости, а также от внешних факторов. А потом уже происходит ослабление в объективе самой видеокамеры в соответствии с его светосилой. Претерпев все эти многочисленные потери, оставшийся свет попадает на матрицу, обеспечивая ее освещенность. Хватит этой освещенности для получения изображения или нет, и будет определяться чувствительностью камеры. Только понятие «приемлемое изображение» вряд ли можно назвать технической характеристикой. Поэтому, чувствительность видеокамеры – это минимальная яркость сцены непосредственно перед объективом в люксах, при котором обеспечивается минимальное заданное соотношение сигнал/шум (измеряется в децибелах). Однозначности в параметре сигнал/шум на рынке фото-видео техники не существует. Каждый производитель может по-своему определять, какое минимальное соотношение считать приемлемым. Например, Sony определяет это соотношение в 40 дБ. Кто-то считает, что для нашего рынка технических средств безопасности вполне достаточно и 20 дБ. Очень хорошо, если это соотношение производитель указывает. Однако, это бывает далеко не всегда. Тем не менее, на само понятие «чувствительность» это не влияет.