Время на чтение материала: ~ 7 минут
Содержание статьи:
1.1. Вариофокальные объективы и проектирование систем видеонаблюдения
1.2. Настройка вариофокального объектива
2. Настройка резкости и глубина резкости
2.1. От чего зависит глубина резкости
2.2. Особенности настройки объектива с автоматической диафрагмой
2.3. Почему необходимо фиксировать регулировки
3.1. Для чего нужен моторизованный объектив
3.2. Управление и питание моторизованного объектива
3.3. Прямое управление моторизованным объективом
3.4. Контроллеры и приемники телеметрии
4. Применение моторизованных объективов
4.1. Зачем нужен моторизованный объектив
4.2. Изменение масштаба и детализация изображения
4.3. Почему моторизованный объектив часто используется с поворотным устройством
5. Моторизованные объективы для стационарных взрывозащищенных камер
6. Вариофокальный или моторизованный объектив: основные различия
7. Какой объектив выбрать для системы видеонаблюдения
Под вариофокальным мы подразумеваем объектив с переменным фокусным расстоянием, изменяемым вручную путем механических регулировок непосредственно на корпусе объектива.
Такой объектив в обязательном порядке имеет механическую ручную настройку на резкость, а также может иметь ручную регулировку диафрагмы.
Под моторизованным объективом мы будем понимать объектив с переменным фокусным расстоянием, управление которым осуществляется от электропривода в составе объектива, как единого устройства. Такой объектив имеет или функцию автоматической настройки резкости изображения, или такую настройку от управляемого электропривода, или и то, и другое. Может иметь функцию регулировки диафрагмы также от электропривода или в автоматическом режиме.
Вариофокальные объективы
При построении любой системы видеонаблюдения каждой видеокамере назначаются конкретные потребительские параметры — угол обзора и степень распознаваемости на заданной дальности, что является функцией фокусного расстояния и формата матрицы.
В отличие от объективов с фиксированным фокусным расстоянием, для вариофокальных объективов инсталлятор располагает широким диапазоном углов обзора, а значит, полей зрения и степени распознаваемости для каждой устанавливаемой камеры. Сами параметры объектива могут быть выбраны непосредственно на месте установки.
Так, весьма популярный вариофокальный объектив с диапазоном фокусных расстояний f = 2,8–12 мм имеет диапазон углов обзора для формата матрицы 1/3″ — 78–22° по горизонтали. Таким образом, шкала доступных углов обзора становится не дискретной, а непрерывной.
Вариофокальные объективы и проектирование систем видеонаблюдения
Значительно упрощается проектирование систем. Очень популярно применение вариофокальных объективов при разработке типовых проектов для типовых объектов. Любые малозначимые отличия объектов никак не влияют на количество и характеристики применяемых видеокамер. Вопрос организации ЗИП для подобных систем решается наличием одной-двух камер в сборе.
Настройка вариофокального объектива
Вариофокальный объектив функционирует в системе как объектив с фиксированным фокусным расстоянием. Как правило, камера устанавливается на штатное место, регулировкой фокусного расстояния добиваются требуемого угла обзора, после чего регулировка стопорится тем или иным способом.
При необходимости и возможности может быть выставлено требуемое значение диафрагмы.
Настройка резкости и глубина резкости
Большинство камер систем видеонаблюдения настраиваются на расстояние до объекта — «бесконечность».
Режимом «бесконечности» в фото-видеотехнике считается съемка с расстояния более 400–500f. В положении «бесконечность» матрица располагается в фокальной плоскости объектива, и резкость будет обеспечена для всех объектов, удаленных от объектива на расстоянии от 400f и более.
Однако если расстояние до сцены наблюдения меньше указанной величины, настройка на резкость потребуется.
При этом зачастую необходимо обеспечить некий диапазон расстояний от камеры, в котором все объекты будут иметь визуально резкое изображение. Этот диапазон носит название глубины резкости.
От чего зависит глубина резкости
Глубина резкости тем больше, чем меньше фокусное расстояние, а также чем больше относительное отверстие (F-число).
Если объектив имеет функцию ручной регулировки диафрагмы, увеличением диафрагменного числа можно увеличить глубину резкости, если позволяют условия освещенности.
Особенности настройки объектива с автоматической диафрагмой
Если же объектив оснащен механизмом автоматической регулировки диафрагмы, настройку на резкость необходимо производить с применением светофильтра, обеспечивающего полное открытие входного отверстия объектива механизмом АРД.
В противном случае настройка может быть выполнена во всем диапазоне глубины резкости для того значения диафрагменного числа, которое определит автоматика.
vВ дальнейшем при снижении освещенности и падении яркости объекта механизм АРД откроет диафрагму, диапазон глубины резкости уменьшится, а сам объект может оказаться вне этого диапазона, потеряв резкость на изображении.
Почему необходимо фиксировать регулировки
Все регулировки должны быть зафиксированы механически.
Камера в системе неизбежно испытывает вибрационные нагрузки, даже если это визуально и не заметно. Под действием таких нагрузок незафиксированные механические регулировки со временем неизбежно будут изменяться.
Моторизованные объективы
В моторизованных объективах все возможные регулировки производятся не вручную, а от электроприводов в составе объектива как единого устройства.
При этом возможны и функции автоматической наводки на резкость, и автоматической регулировки диафрагмы.
На рынке видеонаблюдения моторизованные объективы в обязательном порядке имеют регулируемое от электропривода фокусное расстояние, а остальные функции могут быть представлены в зависимости от модели: только автоматические, только регулируемые, и те и другие.
Для чего нужен моторизованный объектив
Сам смысл применения моторизованных объективов состоит в обеспечении дистанционных настроек видеокамеры в зависимости от изменяющихся внешних условий и задач наблюдения.
Все такие регулировки производятся каждая от своего электропривода — электромотором с редуктором и механической передачей на конечное регулировочное устройство.
Какое именно — для понимания не важно. Важно, что для каждой регулировки необходим электропривод. А для работы электродвигателя необходимо питание.
Управление и питание моторизованного объектива
Нередко во всевозможных описаниях рекламного характера можно встретить выражения типа: «управление по двухпроводной линии», «управление по интерфейсу RS-485», «управление по сети», «по Ethernet» и т. п.
В данном случае следует четко разделять понятия «управление» и «питающего напряжения». Ни от линии интерфейса, ни тем более Ethernet ни один электродвигатель не заработает.
Прямое управление моторизованным объективом
Самый простой вариант — прямое управление питающим напряжением.
Каждая настройка обеспечивается своим электродвигателем. Смена полярности питания приводит к изменению направления вращения. Изменение величины напряжения приводит к изменению скорости настройки, если необходимо.
Для управления каждым электродвигателем необходимо два провода.
Для управления напрямую питающим напряжением для полнофункционального моторизованного объектива потребуется 6 проводов.
При совместной работе с поворотным устройством, что бывает практически всегда, потребуется 10-жильный кабель.
Пульт прямого управления представляет собой коммутатор питания на электроприводы.
Преимущества и ограничения прямого управления
Несомненным достоинством прямого управления напряжением является максимальная простота реализации, а значит, максимальная надежность.
Однако из-за падения напряжения в линии применяется прямое управление напряжением непосредственно с пульта для единичных устройств и на небольших расстояниях.
Контроллеры и приемники телеметрии
Гораздо чаще коммутация управляющих напряжений переносится с пульта непосредственно к камере.
Устройство удаленной коммутации питающих напряжений для работы моторизованного объектива и поворотного устройства, если оно имеется, называется контроллером, также может называться приемником телеметрии.
Чаще всего контроллер, предусматривающий подключение моторизованного объектива, поддерживает и работу поворотного устройства. Но бывают и исключения.
Применение моторизованных объективов
Зачем нужен моторизованный объектив
Основная функция моторизованного объектива — дистанционное, с пульта, изменение его фокусного расстояния.
С увеличением фокусного расстояния неизбежно изменяется глубина резкости, и очень часто на удалениях объекта от камеры, не попадающих под понятие «бесконечности», требуется настройка на резкость.
Нередко моторизованные объективы имеют режим автофокусировки.
То же касается и регулировки диафрагмы.
Изменение масштаба и детализация изображения
Главная задача моторизованных объективов — детализация сцены путем увеличения фокусного расстояния объектива и, соответственно, увеличения масштаба изображения.
Или наоборот — переход от крупного плана к общему.
И нередко у потребителя складывается мнение, что можно обойтись для этих целей только моторизованным объективом, установленным на стационарную камеру.
Почему моторизованный объектив часто используется с поворотным устройством
Если объект находится не на оптической оси объектива, то по мере увеличения фокусного расстояния и сужения поля зрения на изображении он будет все более отдаляться от центра экрана и в какой-то момент просто «выпадет» за его пределы.
Чем больше кратность моторизованного объектива, тем раньше это произойдет.
Моторизованные объективы совершенно оправданно предназначены для работы с камерами, установленными на поворотные устройства, что позволяет менять направление оптической оси в очень широком диапазоне как в горизонтальной, так и вертикальной плоскостях.
Моторизованные объективы для стационарных взрывозащищенных камер
И все-таки моторизованный объектив совершенно оправданно может применяться для стационарных камер с теми же потребительскими функциями, что и объектив вариофокальный, если речь идет о взрывозащищенных камерах.
Вскрытие оболочки с последующим закрытием может производиться исключительно предприятием-изготовителем такого оборудования. В противном случае оно автоматически лишается класса взрывозащиты.
С применением моторизованного объектива потребителю становятся доступны все те преимущества, о которых мы говорили применительно к объективам вариофокальным, но без вскрытия кожуха в соответствии с требованиями взрывозащищенности.
Потребитель получает в свое распоряжение пульт ограниченного функционала — только для управления объективом, один для всех камер.
После настройки камеры пульт просто отключается от линии. Камера остается в установленном режиме.
С учетом стоимости взрывозащищенного оборудования и стоимости его обслуживания такой подход оказывается не только технически, но и экономически оправданным.
Вариофокальный или моторизованный объектив: основные различия
| Характеристика | Вариофокальный объектив | Моторизованный объектив |
| Изменение фокусного расстояния | Вручную, механической регулировкой | С помощью электропривода |
| Настройка резкости | Вручную | Вручную, от электропривода или автоматически — в зависимости от модели |
| Регулировка диафрагмы | Может быть ручной | Может выполняться от электропривода или автоматически |
| Дистанционное управление | Не предусмотрено | Предусмотрено |
| Автоматическая фокусировка | Как правило, отсутствует | Может присутствовать |
| Питание электроприводов | Не требуется | Требуется |
| Настройка после установки камеры | Выполняется непосредственно на месте | Может выполняться дистанционно |
| Совместная работа с поворотным устройством | Возможна | Особенно актуальна |
| Изменение масштаба изображения во время работы | Нет | Да |
| Применение во взрывозащищенных камерах | Требует доступа к механическим регулировкам | Позволяет выполнять настройку без вскрытия кожуха |
Какой объектив выбрать для системы видеонаблюдения
Выбор между вариофокальным и моторизованным объективом определяется задачами конкретной системы видеонаблюдения.
Вариофокальный объектив позволяет один раз настроить фокусное расстояние, угол обзора, резкость и, при необходимости, диафрагму непосредственно после установки камеры.
Моторизованный объектив предоставляет возможность выполнять необходимые регулировки дистанционно. Это особенно важно в системах, где условия наблюдения могут изменяться, требуется изменение масштаба изображения или камера установлена в месте, затрудняющем физический доступ к объективу.
Особенно интересным является применение моторизованных объективов во взрывозащищенных камерах, поскольку они позволяют выполнять необходимые настройки без вскрытия защитного кожуха.
Подводя итог
Растущая популярность на рынке видеонаблюдения вариофокальных и моторизованных объективов обусловлена их оправданностью применения как с технической, так и экономической точек зрения.
Но при одном условии — такой выбор должен быть полностью осознанным, а не продиктованным рекламными призывами.