Разрешение камеры и детализация мелких деталей

28 April

Разрешение камеры и детализация мелких деталей в кадре – взаимо…несвязанные вещи?

Выбор камеры с высоким разрешением вовсе не гарантирует отличную детализацию мелких объектов в кадре. В этой статье мы расскажем, почему. И заодно посоветуем, как эту проблему успешно решить.

Проблема

Многие пользователи после приобретения высококлассной камеры видеонаблюдения жалуются: вот мол, мы купили навороченную камеру с разрешением «больше всех», и надеялись, что с ее помощью, например, удастся различить номера машин сотрудников с расстояния в 15 метров. А оказалось – на изображении неразборчивая «каша» вместо четких деталей! Что же пошло не так? Неужели мы купили плохую камеру? Нам же продавцы обещали самую лучшую, а тут такое #@&%... Видите ли, дело в том, что разрешение камеры и различимость мелких объектов в кадре связаны весьма специфически и косвенно. Огромное влияние на это дело оказывает объектив!

Объективный взгляд

Матрица с высоким разрешением - это очень круто. Но! Для решения конкретных задач очень важна правильная спарка матрица+объектив. Добиться требуемой детализации изображения при помощи правильного подбора объектива совсем просто: ведь именно оптика отвечает за картинку, которая в итоге попадает на светочувствительную матрицу камеры. Конечно, в некоторых случаях можно попробовать решить вопрос детализации большой матрицей (хороший подход) или цифровым зумом (неправильный подход), но, как показывает практика, наиболее оптимальное решение - это именно подбор нужной оптики.

Чем меньше фокусное расстояние объектива, тем большая область перед камерой помещается в кадр (больше углы обзора). Но, увы, тем хуже становятся видны мелкие детали.

Чем больше фокусное расстояние, тем сильнее объектив «приближает» объекты и тем лучше различимы мелкие детали. Иными словами, чем больше фокусное расстояние объектива, тем визуально ближе будет находиться снимаемый предмет (он будет в кадре крупнее) и тем лучше будут видны все его особенности. Вот наглядная иллюстрация зависимости поля зрения камеры и детализации предметов в кадре от фокусного расстояния объектива:

Видно, что в данном случае с объективом 3,6 мм или 4 мм практически нельзя различить небольшие детали изображения на заднем плане, а вот с объективами 12 мм и 16 мм – вообще без проблем.

Где использовать полученные знания

Объективы с небольшим фокусным расстоянием используются, когда необходимо наблюдать за относительно большой территорией: для съемки улиц, зданий, автостоянок, контрольно-пропускных пунктов, крупных помещений и больших группы людей. То есть, когда важен максимально широкий охват территории, при этом детализация мелких объектов не критична.

Объектив с большим фокусным расстоянием нужно использовать в тех случаях, когда необходима большая детализация и максимально возможная четкость определенных объектов кадре: человеческих лиц, автомобильных номеров, предметов на витрине, купюр на кассе и т.д. То есть на входе, на въезде, возле кассовых терминалов и т.п. нужно использовать камеры с большим фокусным расстоянием. Используя камеру в разы меньшего разрешения и правильно подобранный объектив, легко можно получить в разы лучшую детализацию и различимость небольших нужных объектов на видео, чем при использовании камеры высокого разрешения с не оптимально подобранным объективом!

Например, Full HD камера с объективом 6 мм, установленная на расстоянии 5-10 м от входа, позволит лучше распознавать лица возле проходной, чем камера 4К с объективом 2,8 мм, установленная на том же расстоянии. В последнем случае можно, конечно, пытаться программно увеличивать фрагмент изображения (использовать цифровой зум), но хорошего результата это не даст – ведь как не увеличивай «кашу» из размытых пикселей, четкой картинки все равно не получишь. Если перед покупкой камеры вы затрудняетесь точно определить, какое фокусное расстояние объектива понадобится для оптимально работы – выбирайте модель камеры с варифокальным объективом. Такой объектив позволяет менять фокусное расстояние уже на месте установки камеры. Впрочем, даже камеры с фиксированным объективом нередко позволяют заменить объектив на вариант с другим фокусным расстоянием, чтобы оптимизировать зону видеонаблюдения. Если камера с фиксированным объективом, убедитесь, что она имеет возможность модернизации объектива.

Принцип работы объектива с переменным фокусным расстоянием:

Изменение детализации в кадре с изменением фокусного расстояния (т.н. зума) объектива камеры вы можете оценить на этом видео:

Кратность зума объектива (степень увеличения изображения) – это отношение максимального фокусного расстояния объектива к минимально возможному. Обычно камер это значения 2,8 – 12 мм, то есть обеспечивается примерно 4-кратный оптический зум. (Цифровым можно смело пренебречь). Таким образом, видимость мелких деталей на видео можно улучшить, грубо говоря, в 4 раза. Наглядно это продемонстрированно на вышеприведенном видеоролике.

Самый дорогой, но и беспроигрышный вариант – это использование управляемых поворотных камер с трансфокальными объективами. Такие камеры позволяют «на лету» приближать объекты и улучшать детализацию требуемых предметов в разы (только остерегайтесь и здесь использования малополезного цифрового зума). Плюс эти камеры дают возможность поворачивать объектив в любую нужную сторону, да еще и обеспечивают такие полезные функции как автоматическое патрулирование и т.д.

Как работает управляемая PTZ видеокамера и как она позволят рассмотреть даже небольшие детали на изображении, можно посмотреть на этом видео:

Итог

При выборе камеры видеонаблюдения определитесь в первую очередь с областью видеонаблюдения и требуемой детализацией. Тогда, вполне возможно, вам не придется тратиться на дорогую камеру сверхвысокого разрешения, а удастся обойтись относительно недорогой моделью с оптимально подобранным объективом.