Существуют так же камеры с зум-объективом, управляя которым, оператор может приблизить или отдалить картинку. Есть так же вариофокальные объективы. Как правило, вариофокальный объектив существенно меньше по размерам и стоимости, чем зум-объектив, упрощенным вариантом которого он и является. Фокусное расстояние вариофокального объектива и угол обзора настраивается вручную вращением специального кольца на корпусе. Это позволяет точно установить необходимую величину угла поля. Что не только упрощает монтаж системы безопасности, но и позволяет заказчику приобрести объектив, точно соответствующий задаче. 

В таблице ниже указаны примерные углы обзора и дистанция распознования объекта при разных фокусных расстояниях:

*Приведенные значения приблизительны и даны с целью ознакомления.

Фокусное растояние. Как подобрать объектив к камере видеонаблюдения

Основная сложность при выборе камеры видео наблюдения, это фокусное расстояние линзы, именно от него зависит то, что Вы в итоге увидите. С одной стороны человеку надо видеть все вокруг, т.е. иметь максимальный угол обзора, с другой стороны нужна детализация изображения, которой можно добиться, только уменьшая угол обзора.

Для примера, устанавливаем две одинаковые камеры с фокусным расстоянием 8мм и 3.6мм, на широкоугольной камере с объективом 3.6 мм видно много объектов под очень широким углом, но какой то важный элемент на изображении, например автомобильный номер, уже не виден. Но зато он виден на узкоугольной камере с фокусом 8мм и создается впечатление, что камера с объективом 3. 6 хуже, хотя на самом деле камеры одинаковые, за исключением объективов.

Как же подобрать необходимое фокусное расстояние объектива камеры видеонаблюдения? Самый простой способ, это купить камеру наблюдения с варифокальным объективом.

Варифокальный объектив.

Это объектив, который позволяет произвести изменение фокусного расстояния и подстроить на месте тот угол обзора, который необходим. Часто такой объектив называют ZOOM
Но у варифокального объектива есть ряд существенных минусов:

1.Высокая цена объектива
2.Больший размер, по сравнению с объективом, имеющим фиксированный фокус и как следствие, больший размер самой камеры наблюдения
3.Сложность в точной фокусировки изображения. На небольшом тестовом мониторе, который можно подключить к камере, изображение мелкое и невозможно точно настроить, а просмотр на большом мониторе не всегда возможен.
4.Изображение с варифокального объектива несколько хуже, чем с фиксированного.

Как выбрать нужный фокус?
Необходимо нарисовать план помещения или объекта, отметить место планируемой установки камеры, оценить, под каким минимальным углом обзора будет видно все, что Вам необходимо. Сверить по таблице какой фокус соответствует Вашему углу.

Если на бумаге Вам работать сложно, то можно использовать программу IP Video System Design Tool 7, имеющую бесплатный триальный период, на которой можно быстро нарисовать план, разместить камеры и подобрать нужный фокус.
 
Всегда ли нужно идти на компромисс?
Как уже ранее было отмечено, нам необходимо выбрать одно из двух – либо детализацию, либо угол обзора.
Какие еще есть варианты?
Если брать аналоговые камеры, то одним из вариантов решения является выбор видеорегистраторов и камер в стандарте 960Н, это широкоформатный стандарт, который позволяет видеть в 1.33 раза более широкую картинку с камеры при том же фокусе объектива.
Либо переход на IP видеонаблюдение, поскольку детализация HD камеры с разрешением 1280х720 по пикселям в 2. 5 раза выше, чем у аналоговой камеры и примерно в 4 раза выше по субъективному взгляду на изображение.
Дело в том, что при размерности матрицы аналоговой камеры в 0.4 мегапикселей, после преобразования изображения в аналоговый сигнал происходят определенные потери. При передачи изображения по кабелю также происходят потери и при кодировании кодеком H.264 еще раз происходят потери качества. В результате мы имеем реальное соотношение, близкое к 1:4.
Таким образом, изображение с одной камеры 720р и объективом 3.6мм будет более информативно, чем изображение с двух аналоговых камер с фокусом 8мм.
Если же надо еще большую детализацию, то можно выбрать FullHD камеру с разрешением 1920х1080 или выше. Такие камеры всегда есть в нашем каталоге
При этом стоимость одной IP HD камеры примерно равна стоимости двух аналоговых камер, но затраты на монтаж делают установку одной IP камеры вместо двух аналоговых более выгодным.
 
Особенности широкоугольных объективов камер видео наблюдения

В рамках статьи хочу отметить, что чем выше угол обзора, тем выше нелинейные искажения по краям изображения. И даже хорошие объективы дают такой эффект. 

Крайним случаем широкоугольного объектива является так называемый объектив «рыбий глаз» имеющий максимальный угол обзора. Такие объективы устанавливаются, например, в центре под потолком помещения и способны обозревать всю комнату одной камерой. Потолочные камеры наблюдения типа рыбий глаз есть в нашем каталоге

Фокусное расстояние — Фотосклад.Эксперт

Как видно на фото выше, длина объектива в 110мм никак не отражается в названии Tamron 24-70 f/2.8. О чём же тогда говорят эти цифры в 24 и 70мм? Что вообще значит «широкоугольный объектив», «телеобъектив» и чего ждать от разных стекол?

Угол обзора

Обычно объективы в своем названии имеют значения в миллиметрах, позволяющее судить о том, что мы увидим с помощью этого стекла. Например, вышеупомянутый Tamron 24-70 имеет переменное фокусное расстояние от 24мм до 70мм, Canon 50мм – фиксированное в 50мм. Чем меньше это значение, тем большую часть мира получится запечатлеть на одном снимке. Это самая очевидная (но не единственная) вещь, за которую отвечает фокусное расстояние.

Эта фотография сделана 17-ти миллиметровым объективом.

А эта 200-т миллиметровым стеклом с той же самой точки (камера была на штативе), такими же настройками выдержки и диафрагмы. Очевидно, что тут видна лишь малая часть всего того, что можно наблюдать на первом снимке, но детализация на порядок выше. Если три горящих окна на 17-ти мм ещё как то можно разглядеть, то дорожный знак сразу под ними – вряд ли.

Посмотрите на изменение картинки в динамике.

Фокусное расстояние – это расстояние от оптического центра объектива до сенсора, когда линза сфокусирована на бесконечность. А оптический центр – это место схождения всех лучей в одной точке.

Причина такого странного на первый взгляд обозначения объективов отсылает нас к истокам фотографии и кроется в строении первых фотоаппаратов, где фокусировка производилась с помощью перемещения мехов, на которых находилась фоторегистрирующая пластина.

В наши дни для обычного человека это весьма абстрактная величина и понимание, что именно будет видно через конкретный объектив приходит с опытом. К сожалению, просто писать в названиях объективов их углы обзора тоже затруднительно. Ведь этот параметр помимо фокусного расстояния зависит и от размера матрицы фотоаппарата.

При установке одинакового объектива на полнокадровую камеру (размер её матрицы идентичен размеру негатива узкой 35мм пленки) угол обзора будет больше чем на камере с кропнутой матрицей (физический размер сенсора таких камер меньше).

Пример фотографии, снятой на 17мм и полнокадровую камеру. Красной рамкой я показал изображение, которое получилось бы при использовании любой НЕполнокадровой зеркалки от canon (например EOS 7D) и такого же объектива.

Перспектива, геометрия, глубина резкости и вообще

Все кадры для гифки ниже я делал с одинаковой выдержкой и диафрагмой, но разным зумом. Начал с 200-т мм, после – 140мм и так далее. Каждый раз я подходил немного ближе, что бы голова модели оставалась примерно одинакового размера и на том же месте.

С уменьшением фокусного расстояния отчётливо видно, что задний план перестаёт ограничиваться одной размытой красной машиной, растягивается и к 17-ти мм вмещает в себя уже всю парковку и здания на заднем плане. Глубина резкости тоже увеличивается с уменьшением зума. Интересные метаморфозы происходят и с лицом. При максимальном приближении оно заметно сплюснуто, приобретает привычные очертания в районе 80-50мм и сильно вытягивается уже около 24мм.

Существует условное разделение объективов на классы в зависимости от их фокусного расстояния. Каждый из них служит для определённых задач и имеет свои особенности.

1. Широкоугольные объективы. 14-35мм. На полном кадре их угол обзора примерно 114-64 градуса. Их отличительной особенностью является вытянутая перспектива и относительно большая глубина резкости даже на открытых диафрагмах. Такие объективы часто используются при съемке пейзажей, либо, наоборот, в замкнутых пространствах, позволяя вместить в один кадр на порядок больше, чем это возможно сделать другими стеклами.

   По этой же причине такие объективы популярны во время репортажей, но тут надо быть осторожным как раз из-за перспективных искажений.



2. Нормальные объективы. 35-85мм. На полном кадре их угол обзора примерно 45-30 градусов. Отличительной особенностью 50мм стёкол является то, что они передают пространство примерно так, как мы это видим своим глазом. То есть, угол обзора этих стекол не идентичен тому, что видим мы, но объекты на фотографии будут удалены друг от друга примерно так же. В целом, это можно сказать обо всем диапазоне, отсюда и название. Данные объективы считаются универсальными, подходят для многих задач, а 85мм является классикой портретной фотографии.



3. Телеобъективы. От 100мм. Большой зум, маленькая (иногда очень маленькая) глубина резкости и сильно сжатая картинка. Возможность снять удалённые объекты когда до них не добраться на своих двоих. Тяжёлые и дорогие.

   Помимо классификации по фокусному расстоянию объективы делятся на фикс и зум. Первые имеют фиксированное фокусное расстояние, отличаются малым весом и, обычно, лучшим качеством картинки при схожей цене. Вторые же могут похвастаться переменным фокусным расстоянием, повышающим оперативность съёмки и позволяющим не таскать сразу много стекол.

Шевеленка

Чем больше фокусное расстояние, тем больше у вас шансов получить смазанную из-за дрожания картинку.

Сделать чёткий кадр на 1/5 секунды на 17мм не так уж и сложно.

Но при попытке повторить этот трюк на 200мм чаще всего избежать шевеленки не выйдет.

Это происходит из-за того, что объекты, снятые на телеобъектив выглядят больше и дальше расположены. Бороться с этим, помимо навыка полностью замирать на пол минуты, можно двумя путями: либо ставить камеру на штатив или монопод, либо использовать объективы со стабилизатором изображения. За счет подвижной группы линз в своей конструкции такие стёкла могут компенсировать дрожания в некоторой степени.

Углы обзора камер видеонаблюдения | Аксата

Угол обзора — одна из важнейших характеристик для выбора камеры при установке системы видеонаблюдения, определяющая зону наблюдения.

Угол обзора зависит от размера матрицы и фокусного расстояния камеры.

В таблице 1 рассчитана зависимость фокусного расстояния от угла обзора

табл.1

По данным таблицы можно определить дальность распознавания и идентификации человека, а также номера автомобиля.

При расчётах расстояний, в основу положены европейские нормы:

20 пикселей/метр —разрешение при обнаружении объекта в поле обзора;
100 пикселей/метр — разрешение при распознавании объекта;
250 пикселей/метр — разрешение при идентификации.

Пример расчёта зоны обзора видеокамеры

2,6 м. — высота установки камеры.
45° — угол наклона камеры.
68° — горизонтальный угол обзора объектива.
4:3 — формат матрицы.
1080 ТВЛ — разрешение матрицы

Формула для расчета фокусного расстояния объектива:

f = R*A/L, где:
f – фокусное расстояние объектива (в миллиметрах),
R – расстояние до объекта (в метрах),
A – размер стороны матрицы (горизонтальной или вертикальной) (в миллиметрах),
L – размер объекта измеряемый в метрах.

Наибольший угол обзора, а соответственно и большую зону наблюдения, будет иметь камера с минимальным фокусным расстоянием и большим форматом матрицы. При увеличении фокусного расстояния и уменьшении формата матрицы, угол обзора камеры будет уменьшаться.

Зависимость настройки фокуса от дальности изображения

Поэтому, при выборе камеры видеонаблюдения, важно учитывать место установки. Например: для узкого длинного коридора нет необходимости устанавливать камеру с большим углом обзора.

Выделяют три группы объективов:

1. Фиксированные (монофокальные) объективы – объективы с одной фиксированной величиной фокусного расстояния.

2. Вариофокальные объективы – объективы с возможностью автоматической или ручной регулировкой фокусного расстояния.

3. Трансфокальные (зум-объективы) – объективы с возможностью регулировки углов обзора видеокамеры, масштабирования зоны наблюдения и фокусировкой изображения. Как правило, такие объективы используются в роботизированных (поворотных) PTZ-камерах и устанавливаются в системах видеонаблюдения, задача которых охватить большой объем территории, при этом сохранить четкость изображения.

Пример изображений, полученные с объективов с разными фокусными расстояниями из одной точки (расстояние 60м до черного автомобиля на последнем изображении).

Следует учитывать, что в процессе эксплуатации на работоспособность объектива оказывают следующие факторы: помутнение объектива, колебания изображения с камеры, установленной на кронштейне, рябь на мониторе и другие факторы.

Место установки, выбор камеры видеонаблюдения определяется при постановке задачи и обследования объекта, поэтому для индивидуального подбора оборудования, обращайтесь к нашим специалистам по телефонам, указанным на сайте или оставьте заявку.

Фокусное расстояние и угол обзора объектива

Фокусное расстояние и угол обзора объектива

Объективы могут снимать множество сцен перед ними, от очень широкого угла обзора до очень суженного. Обычно поле обзора человеческого таза покрывает примерно 45°, и таким образом объективы, покрывающие такой угол обзора, названы нормальными, или стандартными. Это примерно равно диагонали формата камеры. Другими словами:

•    Для 35-мм (24 х 36 мм) камеры объектив с фокусным расстоянием в 50 мм будет являться стандартным. •    Для 60 х 70-мм фотоаппарата для съемки на рулонную фотопленку стандартным объективом является 80-105 мм. •    Для APS (17 х 30 мм) камер нормальным объективом считается 25 мм. •    Цифровые мыльницы включают в себя крохотный чувствительный элемент размером 4,8 х 6,4 мм. Стандартной линзой обычно считается 6-10-мм. •    Профессиональные цифровые однообъективные зеркальные фотоаппараты обладают сенсором около 15 х 22,5 мм, что относится к стандартной линзе около 28 мм. •    Небольшое количество очень высококлассных цифровых однообъективных зеркальных фотокамер имеют так называемые полноформатные сенсоры размером 24 х 36 мм, так что они используют 50 мм как стандарт, как 35-мм пленочная камера. •    Для 5 х 4-дюймового пластиночного фотоаппарата стандартным объективом будет 150 мм.

Рис. 3.4. Угол обзора. Все четыре объектива здесь имеют схожий угол обзора.

Каждый отличается от другого фокусным расстоянием, но все они используются на камерах разного формата, образуя близкое отношение фокусного расстояния к диагонали изображения. Таким образом, каждая комбинация будет включать приблизительно одинаковое количество объектов в изображении.

Как показано на рисунке 2.20, чем короче фокусное расстояние, тем меньшее изображение производит объектив. Но объектив с коротким фокусным расстоянием, используемый в небольшой камере, дает такой же угол обзора, как объектив с большим фокусным расстоянием в большой камере. Для расчетов просто увеличьте или уменьшите все параметры. Все комбинации выше дают угол обзора приблизительно 45°, и таким образом каждая камера, установленная на создание фотографии объекта на одном расстоянии, будет включать примерно одно и то же количество сцены (см. рис. 3.4). Использование объективов, дающих более широкий или узкий угол обзора будет описано в следующих статьях.

Основные сведения о фокусном расстоянии и поле зрения

Это Раздел 1.3 Руководства по ресурсам для обработки изображений.

Объективы с фиксированным фокусным расстоянием

Объектив с фиксированным фокусным расстоянием , также известный как обычный или энтоцентрический объектив, представляет собой объектив с фиксированным угловым полем зрения (AFOV). Путем фокусировки объектива на разные рабочие расстояния (WD) можно получить поле зрения (FOV) разного размера, хотя угол обзора остается постоянным. AFOV обычно определяется как полный угол (в градусах), связанный с горизонтальным размером (шириной) датчика, с которым будет использоваться объектив.

Примечание : Объективы с фиксированным фокусным расстоянием не следует путать с объективами с фиксированным фокусным расстоянием . Объективы с фиксированным фокусным расстоянием можно фокусировать на разных расстояниях; Объективы с фиксированным фокусом предназначены для использования на одном конкретном WD. Примерами линз с фиксированным фокусом являются многие телецентрические линзы и объективы микроскопов.

Фокусное расстояние объектива определяет AFOV. Для данного размера сенсора, чем короче фокусное расстояние, тем шире AFOV. Кроме того, чем короче фокусное расстояние объектива, тем короче расстояние, необходимое для получения того же поля зрения, по сравнению с объективом с более длинным фокусным расстоянием.{-1} {\ left (\ frac {H} {2f} \ right)} $$

Как правило, однако, фокусное расстояние измеряется от задней главной плоскости , которая редко находится на механической задней части объектива формирования изображения; это одна из причин, по которой WD, рассчитанные с использованием параксиальных уравнений, являются только приблизительными, а механическая конструкция системы должна определяться только с использованием данных, полученных с помощью компьютерного моделирования, или данных, взятых из таблиц характеристик линз.Параксиальные расчеты, как и калькуляторы линз, являются хорошей отправной точкой для ускорения процесса выбора линз, но полученные числовые значения следует использовать с осторожностью.

При использовании объективов с фиксированным фокусным расстоянием есть три способа изменить FOV системы (камера и объектив). Первый и часто самый простой вариант — сменить WD с линзы на объект; перемещение линзы дальше от плоскости объекта увеличивает FOV. Второй вариант — заменить объектив на другой с другим фокусным расстоянием.Третий вариант — изменить размер сенсора; датчик большего размера даст больший FOV для того же WD, как определено в Уравнение 1 .

Хотя может быть удобно иметь очень широкий AFOV, есть некоторые недостатки, которые следует учитывать. Во-первых, уровень искажения, связанный с некоторыми объективами с коротким фокусным расстоянием, может сильно влиять на фактический AFOV и может вызывать изменения угла по отношению к WD из-за искажения. Далее, линзы с коротким фокусным расстоянием обычно не могут обеспечить наивысший уровень производительности по сравнению с вариантами с более длинным фокусным расстоянием (см. Рекомендацию № 3 в Рекомендации для получения лучшего изображения).Кроме того, линзы с коротким фокусным расстоянием могут иметь трудности с охватом сенсоров средних и больших размеров, что может ограничивать их удобство использования, как описано в разделах «Относительное освещение, спад и виньетирование».

Другой способ изменить угол обзора системы — использовать варифокальный объектив или зум-объектив ; эти типы линз позволяют регулировать их фокусное расстояние и, следовательно, имеют переменный AFOV. Варифокальные и зум-объективы часто имеют недостатки в размере и стоимости по сравнению с объективами с фиксированным фокусным расстоянием и часто не могут предложить такой же уровень производительности, как объективы с фиксированным фокусным расстоянием.

Использование WD и FOV для определения фокусного расстояния

Во многих приложениях требуемое расстояние от объекта и желаемое поле обзора (обычно размер объекта с дополнительным буферным пространством) являются известными величинами. Эта информация может использоваться для непосредственного определения требуемого AFOV с помощью уравнения . Уравнение 2 эквивалентно нахождению угла при вершине треугольника с его высотой, равной WD, и его основанием, равным горизонтальному FOV, или HFOV, как показано в Рисунок 2 .{-1} \ left (\ frac {\ text {FOV}} {2 \, \ times \, \ text {WD}} \ right) \\ \\ & \ text {или} \\ \\ \ text { FOV} & = 2 \, \ times \, \ text {WD} \ times \ tan \ left (\ frac {\ text {AFOV}} {2} \ right) \\ \ end {align}

После определения требуемого AFOV фокусное расстояние может быть приблизительно определено с использованием Уравнения 1 , и подходящий объектив может быть выбран из таблицы технических характеристик объектива или таблицы данных путем нахождения ближайшего доступного фокусного расстояния с необходимым AFOV для используемого датчика. .

14,25 °, полученное в Примере 1 (см. Белое поле ниже), можно использовать для определения необходимого объектива, но необходимо также выбрать размер сенсора. При увеличении или уменьшении размера сенсора изменяется степень использования изображения объектива; это изменит AFOV системы и, следовательно, общий FOV. Чем больше датчик, тем больше доступный AFOV для того же фокусного расстояния. Например, объектив 25 мм можно использовать с датчиком ½ дюйма (6,4 мм по горизонтали) или объектив 35 мм можно использовать с 2/3 дюйма (8.8 мм по горизонтали), так как оба они будут обеспечивать угол обзора 14,5 ° на соответствующих датчиках. В качестве альтернативы, если датчик уже выбран, фокусное расстояние можно определить непосредственно из FOV и WD, подставив Уравнение 1, в Уравнение 2 , как показано в Уравнение 3 .

(3) $$ f = \ frac {\ left (H \ times \ text {WD} \ right)} {\ text {FOV}} $$

Как указывалось ранее, необходимо учитывать некоторую степень гибкости WD системы, поскольку приведенные выше примеры являются только приближением первого порядка и также не принимают во внимание искажения.

Расчет поля зрения с использованием объектива с фиксированным увеличением

Как правило, объективы с фиксированным увеличением имеют фиксированный или ограниченный диапазон WD. Хотя использование телецентрических или других объективов с фиксированным увеличением может быть более ограничивающим, поскольку они не допускают различных полей зрения за счет изменения WD, вычисления для них очень прямые, как показано в уравнении , уравнение 4, .

(4) $$ \ text {FOV} = \ frac {H} {m} $$

Поскольку желаемый угол обзора и датчик часто известны, процесс выбора объектива можно упростить, используя уравнение (уравнение 5) .

(5) $$ m = \ frac {H} {\ text {FOV}} $$

Если необходимое увеличение уже известно и WD ограничен, Уравнение 3 можно изменить (заменив $ \ small {\ tfrac {H} {\ text {FOV}}} $ увеличением) и использовать для определения подходящего объектив с фиксированным фокусным расстоянием, как показано в уравнении , уравнение 6, .

(6) $$ m = \ frac {f} {\ text {WD}} $$

Имейте в виду, что Уравнение 6 является приближением и будет быстро ухудшаться при увеличении более 0.1 или для коротких WD. Для увеличения более 0,1 следует использовать либо объектив с фиксированным увеличением, либо компьютерное моделирование (например, Zemax) с соответствующей моделью линзы. По тем же причинам калькуляторы линз, которые можно найти в Интернете, следует использовать только для справки. В случае сомнений обратитесь к таблице характеристик объектива.

Примечание: Горизонтальный FOV обычно используется при обсуждении FOV для удобства, но необходимо учитывать соотношение сторон сенсора (отношение ширины сенсора к его высоте), чтобы гарантировать, что весь объект помещается в изображение. где соотношение сторон используется в виде дроби (например,грамм. 4: 3 = 4/3), Уравнение 7 .

(7) $$ \ text {Горизонтальный FOV} = \ text {Вертикальный FOV} \ times \ text {Соотношение сторон} $$

В то время как большинство датчиков 4: 3, 5: 4 и 1: 1 также довольно распространены. Это различие в соотношении сторон также приводит к различным размерам датчиков одного и того же формата датчика . Все уравнения, используемые в этом разделе, также могут использоваться для вертикального поля зрения, если вертикальный размер датчика заменяется горизонтальным размером, указанным в уравнениях.{-1} \ left ({\ frac {50 \ text {мм}} {2 \ times 200 \ text {mm}}} \ right) \\ \ text {AFOV} & = 14,25 ° \ end {align}

Расчет поля зрения с использованием объектива с фиксированным увеличением

Пример 2: Для приложения, использующего датчик ½ дюйма, который имеет размер горизонтального датчика 6,4 мм, желательно горизонтальное поле зрения 25 мм.

\ begin {align} m & = \ frac {6.4 \ text {mm}} {25 \ text {mm}} \\ m & = 0.256 \ text {X} \\ \ end {align}

Просматривая список объективов с фиксированным увеличением или телецентрических объективов, можно выбрать подходящее увеличение.

Примечание: По мере увеличения увеличения размер поля обзора уменьшается; обычно желательно меньшее увеличение, чем рассчитано, чтобы можно было визуализировать полное поле зрения. В случае Example 2 , объектив 0,25X является наиболее распространенным вариантом, который дает 25,6 мм FOV на том же датчике.

Рекомендуемые ресурсы

Технический инструмент

Фокусное расстояние и угол обзора — The Photo Video Guy

Несколько месяцев назад я написал статью для сотрудников Henry’s о том, почему угол обзора может быть более важным для фотографов, чем фокусное расстояние.Это было хорошо принято, хотя один парень завязал свои шорты в узел, потому что ему не понравился подход, хотя он согласился, что все, что я написал, было правдой. Справедливо не соглашаться по поводу подхода, но когда это сочетается с оскорблениями, это свидетельствует о незрелости и отчаянной потребности в жизни. Интернет позволяет людям прикрываться анонимностью. Итак, вот в чем дело. Вы не должны соглашаться, и если вы действительно ненавидите то, что я пишу, это круто и двигайтесь дальше.

Так или иначе, вернемся в помещение.Я встречаю много новых креативщиков, снимающих фото или видео, и их редко беспокоит физическое фокусное расстояние объектива, что особенно не имеет значения в качестве индикатора, когда задействованы камеры с датчиком кадрирования, поскольку они всегда ссылаются на объективы, как если бы они были полнокадровыми. даже если нет. Настоящих креативщиков волнует имидж, а также то, что в нем входит, а что нет. Частично это регулируется углом обзора.

Проблема

С тех пор, как производители начали создавать камеры с фокусным расстоянием от 35-миллиметровой пленки, прикрепленной к датчикам, которые были не такого же размера, как 35-миллиметровый негатив, нам приходилось иметь дело с глупостью кроп-фактора.Давайте рассмотрим ситуацию из реального мира, которую я услышал в магазине.

Заказчик: «У меня есть Nikon. Кроп-фактор 1,5. Если я куплю объектив, на котором написано, что это 35 мм, он будет не так, как снимки, сделанные моей старой пленочной камерой Nikon. Это так сбивает с толку ».

Продавец: «Вы правы! У вас есть камера с датчиком кадрирования, поэтому, когда вы устанавливаете объектив 35 мм, он выглядит не совсем как 35 мм, он выглядит как объектив 52,5 мм »

Заказчик:« Но мне нужен объектив, который выглядит так, как объектив 35 мм, который выглядел на моем старом камера! »

Продавец: «Хорошо, вы хотите купить объектив 23.3 мм, так что это похоже на ваши старые 35 мм. Все дело в кроп-факторе ».

Клиент: «Забудьте об этой чепухе, я просто воспользуюсь телефоном».

Продавец точен, но к сожалению не помогает. Подобные дискуссии ведутся каждый день в мире цифровой фотографии и вызывают множество споров о том, что лучше. Это меньше подходит для людей, снимающих микро 4/3, потому что числа фокусного расстояния действительно соответствуют размеру сенсора.

Давайте вместо этого подумаем об угле обзора

На самом деле большинство из нас действительно ищет контроль над тем, что отображается на изображении.Для подавляющего большинства нас наплевать на числа фокусных расстояний, нас действительно волнует то, что фиксирует датчик и как это передает изображение, которое мы хотим создать, и историю, которую мы хотим рассказать.

Комбинация фокусного расстояния и размера сенсора вместе определяет диагональный угол обзора, в основном меру угла между двумя наиболее удаленными друг от друга точками в кадре, диагонально противоположными углами.

Мы хотим контролировать то, что попадает на датчик, и мы используем положение, технику и разные линзы для достижения наших целей.Если мы находимся в маленькой комнате и хотим запечатлеть все, мы обычно выбираем широкоугольный объектив. Имеет ли значение фокусное расстояние? Это не так, важно, есть ли у нас угол обзора, достаточный для достижения нашей цели.

Вот почему я призываю людей не зацикливаться на фокусных расстояниях, а лучше попробовать разные объективы и найти тот, который соответствует вашим целям. Зум-объективы, как правило, являются отличным местом для начала решения этой проблемы, потому что, перемещая элементы при увеличении, мы можем получить диапазон углов обзора во всем диапазоне масштабирования.Честно говоря, мы обычно не думаем об углах зрения, поэтому идея фокусного расстояния — это простой способ определить угол обзора. Все мы знаем, что зум 11–24 мм имеет более широкий диапазон углов обзора, чем объектив 70–200 мм.

Значение фактора урожая

Вопреки некоторым сказкам, фактор урожая — это просто математический фактор, который описывает процентное изменение данного датчика на основе установленного стандарта полного кадра 35 мм отрицательного размера. Некоторые камеры, такие как Micro Four Thirds, на самом деле маркируют свои линзы должным образом в соответствии с размером используемого датчика, но все камеры с датчиком кадрирования, будь то зеркальные или беззеркальные, этого не делают.Таким образом, мы должны применить математику кроп-фактора, чтобы получить желаемый угол обзора.

Я построил для вас диаграмму, которая поможет вам проводить эти сравнения.

Сравнение коэффициента кадрирования и угла обзора

Эта таблица не охватывает все возможные углы обзора, но дает несколько очень распространенных примеров, и вы начнете понимать, почему вы можете выбрать полнокадровый датчик, если хотите действительно широкий, или, возможно, микро-четыре трети для супертелеобъектива, который не требует помощи Халка, чтобы носить его с собой.В зависимости от размера сенсора влияют и другие факторы, но это уже другой разговор.

Линзы. Поле зрения и фокусное расстояние

Люди, занимающиеся камерой и фотографией, склонны говорить о характеристиках объективов с точки зрения «фокусное расстояние», в то время как те, кто участвует в генераторе синтетических изображений (например, трассировка лучей) склонны мыслить категориями поля зрения для модели камеры-обскуры. Ниже обсуждается (по крайней мере, идеализированный) способ оценки поля с фокусного расстояния.Посмотреть

Фокусное расстояние объектива — неотъемлемое свойство объектива, это расстояние от центр линзы до точки, в которой объекты, находящиеся на бесконечности, фокусируются. Примечание: это называется прямолинейной линзой.

Что есть три возможных способа измерения поля зрения: по горизонтали, вертикали, или по диагонали. Здесь будет использоваться горизонтальное поле зрения, два других могут быть получено из этого. На рисунке выше простая геометрия дает горизонтальное поле зрения.

где «ширина» — это горизонтальная ширина датчика (плоскость проекции). Так, например, для 35-мм пленки (кадр 24 мм x 36 мм) и объектива 20 мм (фокусное расстояние) горизонтальный Угол обзора будет почти 84 градуса (вертикальный угол обзора 62 градуса). Приведенная выше формула аналогичным образом можно использовать для расчета вертикального поля зрения, используя вертикальную высоту кинематографическая, а именно:

Так, например, для пленки среднего формата 120 мм (высота 56 мм) и того же фокусного расстояния 20 мм. Как и выше, вертикальное поле зрения составляет около 109 градусов.

См. Также: Поле зрения и фокусное расстояние.

PovRay измеряет свое поле зрения (FOV) в горизонтальном направлении, то есть У камеры FOV 60 — горизонтальное поле зрения. Некоторые другие пакеты (например, OpenGL gluPerspective ()) измерьте их FOV по вертикали. При преобразовании настроек камеры из этих других приложений один необходимо вычислить соответствующий горизонтальный FOV, если кто-то хочет просмотров, чтобы соответствовать.

Это несложно, вот решение.Рассчитав расстояние от от камеры к центру экрана получается следующее:

Решение дает

Где ширина и высота — это размеры экрана. Например, спецификация камеры должна соответствовать FOV камеры OpenGL. 60 градусов может быть:

camera {
   место расположения
   до у
   правая ширина * x / высота
   угол 60 * 1.25293
   небо
   смотреть на
}
 

Ниже описано, как преобразовать стандартный объектив с искажениями. изображение в то, что можно получить с идеальной перспективной проекцией (камеры-обскуры). В качестве альтернативы его можно использовать для преобразования перспективной проекции в что бы получить с линзой.

Чтобы проиллюстрировать тип искажения рассмотрите опорную сетку, с объективом 35 мм это выглядело бы как-то линия изображения слева, традиционная перспективная проекция будет выглядеть как на изображении справа.

Уравнение, исправляющее (приблизительно) кривизну идеализированная линза ниже. Для многих проекций объектива _x и a _y будет таким же, или хотя бы связанным изображением отношение ширины к высоте (также принимая ширину пикселя к высоте отношения во внимание, если они не квадратные). Чем больше объектив кривизна, тем больше константы a _x и _y будет, типичное значение находится в диапазоне от 0 (без коррекции) до 0.1 (широкий угловой объектив). Знак «||» обозначение указывает модуль вектора, по сравнению с «|» что является абсолютным значением скаляра. Вектор количества показаны красным, это более важно для обратное уравнение.

Обратите внимание, что это коррекция радиального искажения. Соответствующее обратное преобразование, которое меняет перспективу изображение в изображение с кривизной линзы в первом приближении следующим образом.

На практике, если кто-то исправляет искаженное изображение объектива, то он на самом деле хочет использовать обратное преобразование.Это потому, что никто не обычно преобразуют исходные пиксели в целевое изображение, а нужно найти соответствующий пиксель в исходном изображении для каждого пикселя в конечном изображении.

Обратите внимание, что в приведенном выше выражении предполагается, что один преобразует изображение в нормализованной (от -1 до 1) системе координат в обоих топоры.

Пример кода

«Подтверждение концептуального кода» можно найти здесь: map.c Как и во всех процессах обработки / преобразования изображений, необходимо выполнить сглаживание. Простая схема суперсэмплинга используется в приведенный выше код, более эффективный подход будет включать бикубическую интерполяцию.

Эффект добавления искажения линзы к изображению показан ниже для Перспективная проекция губки Менгера работы Анджело Пеше.Изображение слева оригинал с PovRay, изображение справа линза затронула версию. (distort.c)

Список литературы

Ф. Деверней и О. Фогерас. Конференция SPIE по исследовательской и пробной обработке изображений. Сан-Диего, Калифорния, 1995 год. Автоматическая калибровка и удаление искажений в сценах структурированной среды.

Х. Фарид и А.С. Попеску.Журнал Оптического общества Америки, 2001. Слепое устранение искажения линзы

Р. Сваминатха и С.К. Нет. Конференция IEEE по компьютерному зрению и распознаванию образов, стр 413, 1999. Неметрическая калибровка широкоугольных объективов и поли-камер

Г. Таубин. Конспект лекций EE-148, 3D-фотография, Калифорнийский технологический институт, 2001 г. Модель камеры для триангуляции

Написано Полем Бурком
Август 2000

Следующее иллюстрирует метод формирования произвольных нелинейных искажения объектива.Эту технику несложно применить к любое изображение или 3D-рендеринг, здесь будут приведены примеры для нескольких математических функции искажения но подход может использовать любую функцию, эффекты ограничены только вашим воображением. В конце Приложению OpenGL дано, что реализует технику в реальном времени (при наличии подходящего оборудования OpenGL и текстурная память).

Комментарии к резолюции

Некоторые части изображения сжаты, а другие раздуты, раздутым областям требуется более высокое разрешение входного изображения, чтобы их можно было представлены без эффектов наложения.Вышеупомянутые преобразования справляются с входные и выходные изображения имеют разные размеры, обычно входные изображение должно быть намного больше выходного изображения. Чтобы свести к минимуму алиасинг входного изображения должен быть больше на коэффициент, равный максимальный наклон искажающей функции. В этом примере нет заметных артефактов, потому что вход изображение было в 10 раз больше, чем выходное изображение.

Этот пример OpenGL реализует указанные выше функции искажения. и искажает сетку и модель пульсара.Его можно легко изменить искажать любую геометрию. Основы алгоритма можно найти в Функция HandleDisplay (). Он отображает геометрию как обычно, а затем копирует получившееся изображение и использует его как текстуру, которая применяется к обычному сетка. Координаты текстуры этой сетки формируются, чтобы дать соответствующее искажение. (линза.c, линза.h) Левая кнопка вращает камеру вокруг модели, средняя кнопка вращает камеру, правая кнопка вызывает несколько меню для изменения модель и тип искажения.Вам должно быть довольно легко добавить ваша собственная геометрия и экспериментируйте с другими функциями искажения.
В этом примере ожидается доступность библиотеки Glut.

• Улучшение заключается в визуализации текстуры в большем размере, чтобы было больше разрешения в этих частях искаженного изображения, которые раздуваются. Примечание выше на изображении разрешение явно наблюдается в этой реализации OpenGL.

• Некоторые реализации OpenGL будут поддерживать неквадратную степень 2 текстур, в этом случае ограничения по размеру окна можно убрать.Многие реализации также поддерживают неквадратная степень двух текстур, если включено MIP-отображение.

• Если хотите попробовать другие интересные Затем функции искажения экспериментируют со следующим.
  
  Первая похожа на линзы «рыбий глаз», которые люди прикрепляли к окно их ute. Второй похож на волнообразное искажение зеркала, найденные на карнавальных представлениях.

Отзыв от Даниэля Фогеля

Одна вещь, которую вы, возможно, захотите рассмотреть, — это использовать вместо этого glCopyTexSubImage2D делать медленный glReadPixels.Использование первого позволяет мне играть в UT плавно с включенным искажением. glReadPixels — очень медленная операция на платах потребительского уровня. А также пока не появится расширение «рендеринг в текстуру» для OpenGL, использующее текстуру прямо из заднего буфера — самый быстрый способ — и даже оптимизирован.

Смотрите также Типы проекций в PovRay

Большинство пользователей программного обеспечения для 3D-моделирования и рендеринга знакомы с параллельные и перспективные проекции при создании каркаса, скрытая линия, простые закрашенные или высокореалистичные визуализированные изображения.это можно математически описать многие другие проекции, некоторые из что может быть недоступно, выполнимо или даже невозможно с обычное фотооборудование. Некоторые из этих методов будут проиллюстрировано и обсуждено здесь на примере компьютера на базе модель Адольфа Лооса Карнтнер-бар. 3D-модель была создана Матиу Карром в 1992 году на Школа архитектуры Оклендского университета с использованием Radiance.

Ниже приведено 180 градусов (по вертикали) на 360 градусов. (по горизонтали) угловой рыбий глаз.Он разворачивает полоску вокруг проекция сферы на прямоугольную область на плоскости изображения. В расстояние от центра изображения пропорционально углу от вектора направления взгляда.

Угловой «рыбий глаз» на 90 градусов (по вертикали) на 180 градусов (по горизонтали).

Панорамный вид — это еще один метод создания обзора на 360 градусов, он устраняет вертикальный изгиб, но вводит другие формы искажения. Это создается с помощью виртуальной камеры с углом обзора 90 градусов. вертикальное поле зрения и горизонтальное поле зрения 2 градуса.В виртуальная камера вращается вокруг вертикальной оси с шагом 2 градуса, полученные в результате 180 полос изображений склеиваются вместе, чтобы сформировать следующее изображение.

Еще несколько «реальных» примеров

Панорамный вид 360 на 180 градусов, созданный камерой разработан в Университете Монаша, Мельбурн.

Поле зрения и пояснение фокусного расстояния

Точно так же, как наши глаза — это наши окна во внешний мир, линзы — это глаза камеры во внешний мир.

И линзы, как у каждого человека, разные глаза с разными возможностями.

Это означает, что то, что видит один человек, другой может не видеть ту же сцену таким же образом. То же самое и с линзами.

Некоторые объективы имеют короткое фокусное расстояние и, следовательно, очень широкий угол зрения; другие имеют очень большое фокусное расстояние и, следовательно, узкий угол зрения.

Но что именно все это означает?

Давайте рассмотрим эти концепции более подробно.

Фокусное расстояние показывает нам длину объектива. Естественно, это важная информация для фотографов.

Однако поле зрения важнее.

Но почему?

Это просто: поле зрения сообщает нам, какую часть сцены может видеть объектив. Другими словами, это более информативный тест на то, что вы можете фотографировать с помощью конкретной камеры и объектива, которые вы используете.

Важно отметить: поле зрения изменяется при изменении двух факторов — фокусного расстояния объектива и размера сенсора (или размера пленки), используемого вашей камерой.

Сложность в том, что поле зрения, хотя и более информативное, меняется в зависимости от размера сенсора камеры. В результате производители фотоаппаратов чаще всего используют неизменяемое фокусное расстояние. В видео ниже Ларри Беккер из B&H Photo рассказывает о датчиках камеры и кроп-факторе, а также о том, как их можно использовать для определения поля зрения.

Вот пример того, как определить поле зрения объектива:

У полнокадровой камеры фиксированный объектив 50 мм имеет поле обзора 47 градусов. Поле зрения в 47 градусов — это примерно то, что мы видим собственными глазами.

Но, если взять камеру с датчиком кадрирования, тот же 50-миллиметровый объектив имеет другое поле зрения. Теперь есть разные уровни кадрирования, но если предположить, что у камеры коэффициент кадрирования 1,6x, поле зрения уменьшается примерно до 30 градусов.

Это важное различие, потому что с этим более узким полем зрения вам придется отодвинуться дальше от объекта, чтобы сделать снимок, примерно похожий на снимок, снятый тем же объективом на полнокадровой камере.

Конечно, вы можете использовать и другой объектив.

Если фиксированный объектив 50 мм имеет поле зрения 47 градусов на полнокадровой камере, то объектив 31 мм имеет поле зрения 47 градусов на камере с датчиком кадрирования 1,6x. К сожалению, никто не делает объектив с таким фокусным расстоянием, поэтому вам придется прибегать к чему-то немного короче или длиннее, например, 35-мм объективу.

Глядя на приведенную выше диаграмму, вы можете увидеть различные фокусные расстояния для систем полнокадрового обзора, датчика кадрирования и микро-камер с разрешением 4/3, обеспечивающих одинаковое поле зрения. Например, объектив 20 мм на полнокадровой камере, объектив 13 мм на камере с датчиком кадрирования 1,6x и объектив 10 мм на камере с микро 4/3 имеют поле зрения 94 градуса.

Также обратите внимание на то, как сужается поле зрения с увеличением фокусного расстояния. Внизу диаграммы объектив 400 мм на полнокадровой камере, объектив 250 мм на 1.Камера с 6-кратным датчиком кадрирования и 200-миллиметровый объектив на камере с микро-разрешением 4/3 имеют поле зрения только 6 градусов.

Итак, если учесть все эти технические детали, как это повлияет на вашу способность создавать фотографии?

Широкоугольный объектив имеет самое широкое поле зрения — около 63 градусов. Но, как отмечалось выше, поле зрения зависит от размера сенсора камеры.

Итак, в полнокадровой камере объектив размером 35 мм или меньше считается широкоугольным, а примерно 20 мм и меньше считается широкоугольным для камеры с датчиком кадрирования.Если вы снимаете с фокусным расстоянием до четырех третей, вам потребуется примерно 18 мм, чтобы получить широкоугольное поле зрения.

С точки зрения композиции, при использовании широкоугольного объектива следует учитывать две вещи:

• При более широком обзоре вам необходимо приблизиться к объекту, если вы хотите заполнить кадр. Если вы этого не сделаете, в кадр будет включено больше фона.
• Широкоугольные объективы имеют видимость большей глубины резкости, то есть области изображения, находящейся в резком фокусе, чем объективы с более длинным фокусным расстоянием.В результате фон (которого, как отмечалось выше, больше) оказывается в фокусе).

Это означает, что при широкоугольной съемке вы включите в кадр больше сцены, чем если бы вы использовали более длинный объектив. Из-за этого пейзажные фотографы, как правило, любят широкоугольные объективы, потому что они могут включать в кадр больше сцены слева направо и больше сцены от переднего плана к фону, сохраняя при этом резкий фокус.

Эту концепцию можно увидеть на изображении пляжа выше.Обратите внимание, как у вас есть полный обзор слева направо и как все, от переднего плана до фона, находится в фокусе.

Кроме того, широкоугольные объективы предлагают интересную перспективу, поскольку они создают изображения с большой глубиной. Это функция, которой обычно не хватает более длинным объективам, особенно телеобъективам.

Для более узкого поля зрения подойдут обычные линзы.

При примерно 55 градусах эти линзы имеют достаточно широкий угол обзора, чтобы включить большую часть сцены в изображение, но он также достаточно узкий, чтобы изображение не достигало такой же глубины и размера, как это возможно с широким -угловая линза.

При этом нормальный объектив предлагает более широкий угол обзора, чем телеобъектив. Вы можете включить гораздо больше фона, чем телеобъектив, но поскольку обычные объективы имеют очень большую максимальную диафрагму, вы можете легко размыть фон, чтобы привлечь больше внимания к объекту. В видео выше вы увидите, как Тони и Челси Нортруп предлагают обзор этой концепции и исследуют, как можно использовать поле зрения и глубину резкости для создания улучшенных портретов.

Как широкоугольные и обычные объективы, поле зрения телеобъективов меняется в зависимости от типа камеры. В полнокадровой камере объектив 85 мм считается телеобъективом, тогда как объектив 50 мм считается телеобъективом на камере с датчиком кадрирования. Для камеры с фокусным расстоянием в четыре трети требуется всего 40-миллиметровый объектив для получения результатов телефото.

Каждая из этих комбинаций объектива / камеры обеспечивает поле зрения около 30 градусов.По сравнению с широкоугольным полем зрения в 63 градуса вы можете увидеть, насколько ограничены телеобъективы.

В результате используются телеобъективы для создания более интимных снимков. Вы можете легко заполнить кадр вашим объектом и исключить элементы сцены, которые не подходят или являются ненужными. Вы можете создавать изображения с небольшими дополнительными деталями, как с боковой точки зрения, так и с точки зрения глубины.

Глядя на изображение выше, вы можете увидеть, какая часть окружающей среды может быть пропущена при съемке с телеобъективом.Там, где широкоугольный снимок той же сцены, вероятно, включал бы весь мост Золотые Ворота, с телеобъективом сцена значительно ограничена, что позволяет фотографу сосредоточить наше внимание всего на нескольких элементах — единственной башне моста, горизонт города и фейерверк.

Короче говоря, поле зрения — важный фактор, о котором следует помнить, потому что он помогает определить внешний вид вашего снимка. Чтобы получить большую глубину и объем, выберите широкоугольный.Для более узкого и интимного снимка используйте телефото. Для чего-то среднего выберите объектив нормальной длины.

Но помните, какой тип камеры вы используете, и используйте таблицу, включенную в этот урок, чтобы определить, какое поле обзора будет создавать ваш конкретный объектив на корпусе камеры. Затем вы можете подобрать объектив к вашему объекту для достижения лучших результатов.

Хотя поначалу это, конечно, немного сбивает с толку, чем больше вы работаете с фокусным расстоянием и полем зрения, тем легче это будет понять и использовать в своих интересах для получения улучшенных фотографий.

Привет из PT!

Советы для начинающих

Не знаете, что сфотографировать дальше?

Пройдите наш 30-дневный конкурс Creative Eye Challenge и раскройте последние секреты получения потрясающих снимков в любом месте и в любое время (с любой камерой).

Узнать | Поле зрения и угловое поле зрения

Поле зрения (FOV) — это максимальная область образца, которую может отобразить камера.Это связано с двумя вещами: фокусным расстоянием объектива и размером сенсора . На рисунке 1 показано сравнение поля зрения и размера датчика. Предполагая, что фокусное расстояние объектива одинаковое, чем больше датчик, тем больше поле зрения.

Размер сенсора определяется как числом пикселей на сенсоре, так и размером пикселей . Пиксели разного размера используются для разных приложений, причем пиксели большего размера используются для более высокой чувствительности, а пиксели меньшего размера — для более высокого пространственного разрешения (подробнее см. Размер пикселей и разрешение камеры ).

Фокусное расстояние объектива описывает расстояние между объективом и сфокусированным изображением на датчике.Когда свет проходит через объектив, он либо сходится, (положительное фокусное расстояние), либо расходится, (отрицательное фокусное расстояние), однако в камерах фокусное расстояние преимущественно положительное. Более короткие фокусные расстояния сводят свет сильнее (то есть под более резким углом) для фокусировки объекта съемки. Для сравнения, более длинные фокусные расстояния сводят свет меньше (то есть под меньшим углом), чтобы сфокусировать изображение.

Это означает, что расстояние фокусного расстояния определяется тем, насколько сильно свет сходится линзой, чтобы сфокусировать объект изображения.Это, в свою очередь, влияет на угол от горизонтального света, который может быть захвачен линзой. Это известно как угловое поле зрения (AFOV) и требуется для определения общего поля зрения. AFOV — это угол между любым светом, захваченным на горизонте , и любым светом, захваченным на краю (как показано на рисунке 2). Если у вас фиксированный размер сенсора, изменение фокусного расстояния изменит AFOV и, следовательно, общий FOV. Меньшее фокусное расстояние обеспечивает больший угол обзора и, следовательно, больший угол обзора.То же самое верно, но наоборот для больших фокусных расстояний, как показано на рисунке 2.

При расчете AFOV необходимо сделать несколько предположений :

1. То, что отображаемый объект полностью заполняет сенсор камеры
2. То, что объектив находится в фокусе на бесконечность (т.е. когда изображение формируется из объекта, находящегося на бесконечности)
3. Объектив представляет собой точечное отверстие

На рисунке 3 показана упрощенная версия того, как эти допущения позволяют рассчитывать AFOV. Используя тригонометрию , AFOV можно выразить как:

, где h — это горизонтальный размер сенсора, а F — фокусное расстояние объектива камеры.

Для измерения поля зрения УФ, видимого и инфракрасного камер обычно используются оптические тесты . Во время теста свет фокусируется от черного тела (объект, который поглощает весь падающий на него свет) на тестовую цель в месте фокусировки. Используя набор зеркал, можно создать виртуальное изображение , которое находится на бесконечно большом расстоянии.

Это позволяет размеры поля зрения (т.е.е. расстояние по вертикали и горизонтали) необходимо измерить без знания фокусного расстояния объектива или размера сенсора. Созданное изображение, включая цель, затем отображается на мониторе, причем целевое изображение является подмножеством отображения полного изображения. Это позволяет приблизить FOV как:

Где D, — это полные размеры отображаемого изображения (по горизонтали или вертикали), а d, — целевые размеры (по горизонтали или вертикали).

Поле зрения определяет максимальную область образца, которую может отобразить камера, определяемая фокусным расстоянием объектива и размером сенсора.

Размер сенсора определяется как размером пикселей, так и количеством пикселей на сенсоре. Это можно оптимизировать для каждого приложения, используя более крупные датчики, оптимальные для приложений с ограниченной чувствительностью, и меньшие датчики, оптимальные для приложений с ограниченным разрешением.

Фокусное расстояние объектива объединяет свет, так что изображение объекта фокусируется на датчике. Это определяет угловое поле зрения, параметр общего поля зрения. Это определяется как угол между любым светом, захваченным по горизонтали, и любым светом, захваченным на краю объекта.Все эти параметры играют роль в определении поля зрения камеры и могут быть измерены либо с использованием тригонометрии и углового поля зрения, либо с помощью оптического теста, в котором черное тело используется для создания виртуального изображения

Когда дело доходит до фокусных расстояний, кажется, что многих фотографов очень смущает жаргон «эквивалентное фокусное расстояние» и «поле зрения», который часто используется для описания атрибутов объектива на различных сенсорах камеры. .Чтобы полностью понять эти термины, я решил написать небольшую статью, очень простыми словами объяснив, что они на самом деле означают.

1) Истинное фокусное расстояние

Каково истинное фокусное расстояние объектива? Это очень важно понять. Фокусное расстояние — это оптический атрибут объектива , который не имеет ничего общего с камерой или типом датчика, который она использует. Истинное фокусное расстояние объектива, как правило, указано производителем на объективе. Например, Nikon 50mm f / 1.Объектив 4G (ниже) имеет истинное фокусное расстояние 50 мм, независимо от того, на какой камере вы его используете.

2) Поле зрения

«Поле зрения» (которое иногда ошибочно называют «углом зрения», как объясняется ниже) — это просто то, что ваш объектив вместе с камерой может видеть и захватывать слева направо, чтобы сверху донизу. Если вы снимаете цифровой зеркальной камерой, поле зрения обычно соответствует тому, что вы видите внутри видоискателя. У некоторых зеркальных фотоаппаратов покрытие видоискателя менее 100%, а это означает, что то, что вы видите внутри видоискателя, на самом деле меньше по размеру, чем то, что будет окончательно.Например, если вы снимаете цифровой зеркальной камерой Nikon D90 с 96% покрытием видоискателя, то, что вы видите внутри видоискателя, будет примерно на 4% меньше, чем то, что на самом деле снимает камера. Следовательно, фактическое поле зрения — это всегда то, что фиксирует камера, а не обязательно то, что вы видите в видоискателе.

Вот пример различий в поле зрения между 70 и 400 мм:

Изображение 70 мм вверху слева выглядит почти «широким», в то время как изображение 400 мм показывает гораздо большее увеличение с гораздо более узким полем зрения.

3) Угол обзора

Производители линз часто публикуют термин «угол обзора» или «максимальный угол обзора» в спецификациях линз, потому что они определяют, что объектив способен видеть в градусах. Например, объектив Nikon 24mm f / 1.4G имеет максимальный угол обзора 84 °, а телеобъектив Nikon 300mm f / 2.8G имеет максимальный угол обзора всего 8 ° 10 ′ при использовании на пленке или полнокадровом режиме. камеры. Взгляните на следующую иллюстрацию:

Как видите, 84 градуса — это очень большая ширина по сравнению с 8 градусами.Вот почему при съемке с объективом 24 мм вы можете уместить большую часть сцены, а объектив 300 мм позволяет снимать более узкую, но гораздо более увеличенную часть сцены.

Основное различие между углом зрения и полем зрения состоит в том, что первый является атрибутом объектива, а второй — результатом как объектива, так и камеры. Например, указанный выше угол обзора 84 ° для 24 мм f / 1,4G предназначен только для полнокадровой камеры. После установки на камеру с кадрированным датчиком / датчиком APS-C поле зрения или то, что вы видите через камеру, фактически сужается до 61 °.Nikon публикует два разных числа для угла обзора для объективов — «Максимальный угол обзора (формат DX)» и «Максимальный угол обзора (формат FX)». В действительности фактические физические характеристики объектива (то, что он видит) не меняются. Как объясняется ниже, размер датчика просто обрезает часть кадра, что приводит к более узкому «полю обзора».

4) Эквивалентное фокусное расстояние

Давайте теперь перейдем к термину «эквивалентное фокусное расстояние», который, как я сказал в начале, является термином, который многие фотографы неправильно понимают.Слово «эквивалент» обычно относится к 35-мм пленке. Понимаете, в те времена, когда была 35-миллиметровая пленка, фокусное расстояние объектива всегда было таким, как указано на этикетке. С изобретением цифровых SLR сенсор камеры (устройство, которое фиксирует изображения) часто намного меньше, чем 35-миллиметровая пленка, в первую очередь из-за высокой стоимости. Это уменьшение размера сенсора приводит к обрезке углов изображения, что фотографы называют «кадрированием». Интересно то, что изображение на самом деле не обрезается датчиком или камерой — части изображения просто игнорируются.Взгляните на следующую иллюстрацию (красные стрелки обозначают свет, попадающий в камеру):

Как вы можете видеть из приведенных выше иллюстраций, 35-миллиметровые пленочные / сенсорные камеры захватывают большую площадь объектива, а меньшие сенсоры ( известные как «обрезанные датчики») захватывают в основном центр. Обратите внимание, как на обоих рисунках свет попадает в камеру камеры точно так же, но меньший датчик может улавливать только определенную его часть, в то время как остальная часть света падает за пределы датчика.Термин «кадрированный датчик» может сбивать с толку, поскольку «кадрирование» изображения часто ассоциируется с его обрезкой. Опять же, в этом случае нет резки — световые лучи от краев линзы просто выходят за пределы и не доходят до сенсора.

Производители знали об этом процессе «перерегулирования», когда разрабатывали сенсоры меньшего размера, поэтому они начали производить линзы, специально разработанные для камер с кадрированными сенсорами, чтобы сделать их дешевле. Nikon называет их «DX», а Canon — «EF-S».По сути, сам объектив проходит через меньший круг изображения, и к тому времени, когда он попадает на датчик, на самом деле не большая часть круга тратится впустую. Думайте об этом как о правой части иллюстрации выше, за исключением того, что круг намного меньше. Очевидно, что такие линзы не работают так, как они должны работать на полнокадровых / 35-миллиметровых камерах — только половина сцены действительно попадает на сенсор. Полнокадровые камеры Nikon запрограммированы на распознавание объективов DX и автоматически уменьшают разрешение изображения, в то время как объективы Canon EF-S вообще не работают с полнокадровыми камерами.

Каким образом две камеры с разными размерами сенсора имеют одинаковое разрешение изображения? Например, и полнокадровый Nikon D700, и кадрированный сенсор Nikon D300s имеют 12,1 мегапикселей, но имеют сенсоры разного размера. Это связано с тем, что камера Nikon D300s имеет гораздо меньшие пиксели (и, следовательно, более высокую плотность пикселей) по сравнению с Nikon D700 — именно так 12,1 миллиона пикселей могут уместиться на матрице меньшего размера. По сути, это означает, что меньшие датчики с меньшими пикселями в этом случае больше увеличивают центральную область линзы.Если объектив не очень высокого качества и не может разрешить мелкие детали, изображения могут казаться менее резкими на кадрированных датчиках.

Вернемся к термину «эквивалентное фокусное расстояние». Я уверен, что вы видели, как производители заявляли что-то вроде «Объектив 28–300 мм имеет поле зрения, эквивалентное фокусному расстоянию 42–450 мм в формате 35 мм», что является правильным выражением. Другие могут сказать что-то вроде «фокусное расстояние объектива эквивалентно 42-450 мм на датчике DX», что неверно.Как я показал выше, применительно к сенсору камеры фокусное расстояние объектива никогда не меняется — изменяется только поле зрения. По этой причине некорректно говорить что-то вроде «мой объектив 28–300 мм на моем Nikon D90 похож на объектив 42–450 мм».

Откуда берутся эти большие числа, например 42-450 мм? Давайте теперь посмотрим на кроп-фактор и на то, как на самом деле вычисляются эти «эквивалентные» числа.

5) Фактор кадрирования

К настоящему моменту вы понимаете, что на самом деле означает «эквивалентное фокусное расстояние» и как меньшие датчики игнорируют большую площадь круга.Теперь поговорим о кроп-факторе — термине, который производители и фотографы часто используют для описания сенсоров камеры и для расчета «эквивалентного фокусного расстояния». Возможно, вы слышали, как люди говорят что-то вроде «У камеры Nikon D90 кроп-фактор 1,5x» или «Canon 60D кроп-фактор 1,6x». Термин «кроп-фактор» появился после того, как были изобретены сенсоры меньшего размера, чтобы людям было легче понять, насколько уже становится поле зрения, когда объектив используется на камере с маленьким сенсором.Производителям приходилось как-то объяснять, как изображение на камере с меньшим сенсором выглядит увеличенным или «увеличенным» по сравнению с 35-миллиметровой пленкой.

Если вы возьмете область сенсора полнокадрового сенсора или 35-мм пленки и сравните ее с кадрированным сенсором, вы будете удивлены, увидев, что первый как минимум в два раза больше, чем второй. Например, полнокадровые камеры Nikon имеют размер сенсора примерно 36 x 24 мм, что дает нам площадь поверхности 864. Камеры с обрезанным сенсором, такие как Nikon D90, с другой стороны, имеют приблизительный размер сенсора 24 x 16 мм. , что составляет около 384 по площади — колоссальные 2.В 3 раза меньше по сравнению с Nikon D3s! Но когда дело доходит до фокусных расстояний, вы не используете площадь поверхности объектива. Коэффициент кадрирования рассчитывается путем деления диагонали полнокадрового датчика на диагональ кадрированного датчика.

Теперь вам придется вспомнить математику. Помните, как вычислить диагональ? Вот формула, если вы ее забыли: √ (X² + Y²). Полнокадровая камера имеет диагональ 43,26 (квадратный корень из 1296 + 576), а камеры с кадрированным сенсором имеют приблизительную диагональ 28.84 (квадратный корень 576 + 256). Если вы возьмете 43,26 и разделите его на 28,84, вы получите 1,5 — отношение диагонали полнокадрового сенсора к обрезанной диагонали сенсора (эти числа округлены — фактическое соотношение немного выше, около 1,52).

Что вы делаете с этим соотношением? Вы умножаете его, чтобы получить «эквивалентное фокусное расстояние». Например, объектив Nikon 24mm f / 1.4G имеет поле зрения, эквивалентное примерно 36 мм, при установке на камеру с кадрированным сенсором, например Nikon D90. Это означает, что если вы возьмете объектив 24 мм и установите его на камеру с обрезанным датчиком, а затем возьмете объектив 36 мм и установите его на полнокадровую камеру, вы получите примерно такой же вид.Другими словами, чтобы иметь такое же поле зрения, как у 24-мм полнокадровой камеры, вам понадобится 16-миллиметровый объектив на камере с обрезанным датчиком. Например, если вы стояли с одного места и могли бы разместить дом в своем кадре, используя 24-миллиметровый объектив на полнокадровой / 35-миллиметровой камере, чтобы иметь возможность разместить этот же дом на камере с кадрированным датчиком, вам потребуется гораздо более широкий объектив с фокусным расстоянием 16 мм.

Надеюсь, это проясняет истинное определение вышеперечисленных терминов для тех, кто их не понимает.Если у вас есть какие-либо вопросы или комментарии, оставьте их в разделе комментариев ниже.

Калькулятор поля зрения — прямолинейные линзы и линзы «рыбий глаз»