Панорама и фокусное расстояние объектива

Панорама и фокусное расстояние объектива

Начнем статью с того, что дадим сразу правильный ответ. Фокусное расстояние объектива не влияет на внешний вид сшитого панорамного изображения. Есть только несколько небольших нюансов, о которых и поговорим в статье.

Вот эти несколько нюансов:

1. Угол обзора панорам одинаков. Панорамы будут отличаться друг от друга, если строить их на угол 90° и 180°. В этом случае отличия между панорамами будут очевидны. Использованная оптика в данном случае никакого влияния не оказывает.
2. Для каждого фокусного расстояния должна быть правильно выставлена точка минимального параллакса. Оптика должна вращаться вокруг неё. Если это условие не будет соблюдено, то программе придется бороться с параллаксом и вносить геометрические искажения.
3. Проекция панорамы должна иметь одинаковый горизонт и одинаково выравненные вертикали. Если в данных настройках допустить изменения, то одна и та же панорама может выглядеть по-разному.
4. Также не стоит брать во внимание разрешение панорамы и освещение между различными кадрами.
5. Снимать следует с одной точки.
6. Различные объективы имеют различные угловые искажения. Метаданные файлов снимков имеют подробную информацию об используемом объективе. Программы для сшивки панорам учитывают эти данные и вносят корректировки. Значит, данные искажения не влияют на конечный вид панорамы.
7. На разных фокусных расстояниях будет различная перспектива, но так как панорама будет кадрироваться, это не будет иметь никакого значения. Просто на широком угле мы в итоге получим снимки меньшего разрешения, но ранее мы условились, что это не будет считаться как различие.
8. Различная глубина резкости. Это, пожалуй, единственный пункт, который может повлиять на различия между панорамами в зависимости от выбранной оптики.
9. Объективы с большим фокусным расстоянием не могут сфокусироваться на близких объектах, в то время как объективы с маленьким фокусным расстоянием делают это без проблем. Таким образом, одни панорамы будут иметь размытый передний план, а другие — резкий.

Стоит учитывать процесс сшивки панорамы в программе. Если не вглядываться в настройки, то программа может нам в одном случае выдать результат спроецированный на сферу, а в другом — на цилиндр. Таким образом, панорамы получатся совершенно разными. Просто нужно внимательно следить за настройками.

Далее был проведен опыт.

Съемка велась объективами 17-40мм на фокусных расстояниях 17мм, 25мм и 40мм, а также фишай 8-15мм, на фокусном расстоянии14мм. Фотографии делались на полнокадровый фотоаппарат. Количество кадров подбиралось экспериментально, чтобы обеспечить нормальное перекрытие и примерно одинаковый угол обзора.

Сравнивая панорамы, становятся заметны малейшие изменения. Это результат работы программы для сшивки панорам. Калибровка производилась вручную, поэтому есть различия. Если все панорамы наложить друг на друга в режиме Difference в Фотошопе, то белым цветом будет обозначено различие между пикселями. Это и есть наши места, где наблюдается геометрическое несоответствие. Но, как можно заметить, оно незначительно.

По сути, на выходе из программы, мы можем всё же получить идентичные панорамы. Различие будет заключаться лишь в размерах.

Создание сферических панорам / Теория

Что такое сферическая панорама?

Обычная фотография имеет ограниченный угол обзора и не способна передать 100% информации о месте съемки. Но если сделать серию из двух и более кадров одной и той же местности, а затем объединить их, можно получить широкоформатную фотографию, на которой помещается значительно больше деталей. Такая фотография называется панорамой.

Для полной передачи окружающего пространства используется панорама с углом обзора 360° по горизонтали и 180° по вертикали, называемая сферической панорамой. Она представляет собой проекцию на внутреннюю поверхность сферы, в которой зритель находится в центре. Он может вращать ее в любом направлении (а также приближать и отдалять) и видеть все, что там находится, получив полное представление, словно побывав на месте съемки. В силу своих особенностей, сферическую панораму можно просмотреть только на компьютере или мобильных устройствах. Объединив несколько сферических панорам, создав в них переходы из одной в другую, можно получить виртуальный 3D-тур.

Существует еще один вид 3D-панорам – цилиндрическая панорама. В такой панораме угол обзора по вертикали может составлять, например, 120°, а по горизонтали он равен 360°. В цилиндрических панорамах отличие от сферических панорам просмотр возможен только в горизонтальном направлении, т.е. нельзя посмотреть вверх на небо (или потолок в помещении) и вниз на землю (или пол в помещении). При съемке цилиндрических панорам не обязательно иметь панорамную головку. Они могут быть сняты даже без применения штатива.

Применение сферических панорам и виртуальных туров

В наше время сфера применения 3D-панорам и виртуальных туров очень широка. Они используются для рекламы торговых центров и магазинов, автомобильных и мебельных салонов, спортзалов и фитнесс-центров, кинотеатров и ночных клубов, баров и ресторанов, гостиниц и пансионатов, выставок и музеев.

Например, при бронировании номера в гостинице, если гостиница имеет сайт, а на сайте есть раздел с панорамами, человек может виртуально переместиться в гостиничный номер и ознакомиться с его интерьером, видом из окна и принять решение о бронировании номера.

Виртуальный тур по ресторану позволит посетителю, не выходя из дома, прогуляться по ресторану и выбрать тот или иной определенный столик, а затем заказать.

Широко используются виртуальные туры по городам. Они позволяют продемонстрировать улицы, парки, площади, здания и достопримечательности города.

3D-панорамы, сделанные с высоких точек, например с вертолета или воздушного шара (аэропанорамы), позволяют продемонстрировать зрителю местность с высоты птичьего полета во всей красе.

Оборудование для съемки сферической панорамы

Чтобы снять панораму в качестве основного инструмента понадобятся: фотоаппарат, панорамная головка и штатив. К дополнительному оборудованию можно отнести спусковой трос или дистанционный пульт для фотоаппарата, который поможет избежать шевеления камеры при съемке на длительных выдержках.

Фотоаппарат может быть любым: от обычной цифровой мыльницы до профессиональной зеркальной фотокамеры. Желательно, чтобы фотоаппарат имел возможность снимать в ручном режиме (М), то есть позволять задавать длительность выдержки и значение диафрагмы вручную. Кроме этого должна быть возможность блокировки или отключения автофокусировки. Возможность съемки в RAW может значительно облегчить создание панорам и повысить их качество.

Панорамная головка – это приспособление позволяет закрепить камеру на штативе таким образом, чтобы она вращалась вокруг нодальной точки объектива. Это нужно для того чтобы свести к минимуму эффект параллакса, который вносит некоторые сложности в процесс склейки панорамы из-за несовпадения соседних кадров.

Параллакс – это изменение видимого положения объекта относительно удалённого фона в зависимости от положения наблюдателя.

Нодальная точка – точка на оси объектива, расположенная в месте пересечения оптических лучей.

Штатив должен быть устойчивым, так как смещение панорамной головки во время съемки недопустимо. По большому счету, предпочтений нет, главное, чтобы штатив был удобным и надежным.

Выбор объектива для съемки

Главным критерием выбора объектива является угол обзора. Чем он шире, тем меньше кадров необходимо будет сделать, следовательно, меньше времени будет затрачено на их обработку и сборку эквидистантной проекции сферической панорамы.

Для съемки панорам применяются следующие виды объективов:

• широкоугольные зум-объективы на коротком конце;
• сверхширокоугольные объективы-фиксы;
• объектив типа фишай (fisheye, «рыбий глаз»)

Объектив типа Fisheye позволяет сделать минимальное количество кадров (3 – 8). С использованием стандартного китового объектива с фокусным расстоянием 18 мм, предстоит сделать три ряда (-45°, 0°, +45°) фотографий, по 12 кадров в каждом, так как шаг съемки равен 30 градусам, а также кадры зенита и надира – всего 38 кадров. Количество необходимых кадров, снятых сверхширокоугольным объективом с фокусным расстоянием, предположим, 17 мм, составляет 18.

В приводимой ниже таблице указано приблизительное количество фотографий, необходимое для создания 3d панорамы при разных фокусных расстояниях.

*Количество цифр означает количество рядов, значение цифр означает количество фотографий в каждом ряду.

Z – кадр зенита (верх)

N – кадр надира (низ)

Выделяют 2 основных вида фишай-объективов:

Полнокадровый фишай (full frame): на полученном кадре изображение занимает всю площадь, 180° угол зрения соответствует диагоналям кадра. Фокусное расстояние данных фишаев составляет 15-16мм (для APS-C матриц – 10,5 мм).

Циркулярный фишай – полученный кадр занят изображением не на всю площадь, а в пределах круга с углом обзора около 180° в любом направлении. Фокусное расстояние такого объектива составляет 5,6 – 8 мм, а для матриц APS-C – 4,5 мм.

В следующей статье я расскажу о настройке фотокамеры и другого оборудования к съемке сферической панорамы и о процессе съемки.

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5

Об авторе:

Сергей Дишук, фотограф-любитель. Снимает пейзажи, животных, репортажи различных городских мероприятий. Увлекается программированием и разработкой программного обеспечения. Занимается съемкой панорам и созданием виртуальных туров более 5-ти лет. Имеет опыт работы в программах Adobe Photoshop, Lightroom, PTGui, Pano2VR, Autopano, Panotour.

У Вас возникли вопросы по статье? Задайте их в комментариях ниже и получите развернутый ответ. Если данный материал не соответствует Вашему поисковому запросу, попробуйте воспользоваться поиском или найдите нужный материал в разделе статьи.

Поделиться в социальных сетях:

Возможно, вам будет интересно:

Создание сферических панорам / Практика (часть 1)

Съемка и корректировка надира сферической панорамы

Как сделать правильный курсор в виртуальных турах Pano2VR

Панорама и фокусное расстояние объектива

За последние три года наша команда сняла более 10 000 сферических панорам. При таких объемах работы мы постоянно стараемся развивать технику и технологию съемки. Экономия времени в одну минуту на каждой панораме позволяет нам сэкономить за съемочный день от одного часа времени. А получение качественных исходных фотографий позволяет экономить уйму времени на обработке и сборке. Мы достигли предела в производительности съемки фотографом: 40-110 точек в день (в зависимости от условий). Дальнейшие запланированные мероприятия могли добавить, скорей, качество и комфортность съемки, но не увеличить производительность труда.

Исходные данные

Место съемки: крупные химические производства.
Manfrotto: штативы 190 и 055 модели, штативные головки для сферических панорам, уровневые головки, штативные чехлы.
Камеры: полнокадровые. Основные — Nikon 750, Canon 5D-II (запасная). В дальнейшем полностью перейдем на Nikon.
Объективы: Samyang 14mm f/2.8.
Съемка: в формат RAW. Большая часть снимается в один проход (6 кадров) с верхним надиром. В некоторых случаях, когда снимаемое оборудование подходит близко к точке съемки, мы снимаем в два ряда без надира. При контрастных условиях съемки снимается HDR, чтобы покрыть весь диапазон контраста от светов до теней. Заказчику изображение передается уменьшенным до 10 000 точек по длинной стороне.

Сборка: программа Kolor Autopano Giga. При съемке 14 мм объективом в 2 ряда обеспечивается хорошее перекрытие между двумя рядами, и проблем со сборкой не возникает. Но при съемке «1 ряд + надир» надир дает небольшие пропуски в местах соединения с рядом. Чтобы обеспечить минимальное перекрытие надира мы вынуждены поднимать горизонтальный ряд панорамы на 5 градусов вверх. Так, мы полностью избавляемся от «дыр», однако, несколько недостаточных по площади перекрытий между рядом и надиром остаются. Естественно, качественно «сшить» ряд и надир в этом случае (почти) невозможно. К тому же, Samyang 14мм, имеющий сложную дисторсию, только усугубляет проблему. Поэтому, почти в каждой панораме, мы имеем места неточного соединения («призраки»), которые приходится вручную «допиливать» в Photoshop. Это самые значительные трудозатраты на этапе пост-обработки.

Что хотелось

Расширить угол обзора объектива, то есть сократить его фокусное расстояние. Это позволит избавиться или, хотя бы, сократить количество двурядных панорам. Вторая причина для увеличение угла обзора — обеспечить большее перекрытие надира, и снизить затраты времени на постобработку.

Изначально линзы фишай не рассматривались вовсе из-за отсутствия опыта съемки таким объективом и предубеждений относительно качества их изображения. Поэтому, я размышлял в сторону сверхширокоугольных объективов с фокусом менее 14 мм. Кандидатов было совсем не много, если убрать оптику c плохой разрешающей способностью, типа Sigma (фото слева).

Laowa 12mm f/2.8 – пожалуй, лучший кандидат для замены наших Samyang 14 мм. Есть для Nikon и Canon. Хорошая разрешающая способность, при рекордном фокусном расстоянии (на время моего размышления). Недостатки: 1) высоковата цена в 1000 US$; б) продается только по предварительному заказу с непонятным сроком доставки, ибо это новый продукт и много желающих его купить во всем мире.

Объективы Canon в своей линейке имели зум Canon EF 11-24mm f/4L USM. Разрешающая способность, судя по тестам, превосходит наш фикс Samyang. Но цена 2500 US$ удручает. Будь этот зум долгое время в работе, я бы смирился. Но условия наших съемок бывают столь сложны, что нет никакой гарантии, что оборудование не будет фатально повреждено на первой же съемке. Так, однажды, моя камера, вместе со штативом, летела вертикально вниз на голову инженера из нашей команды. Саша поймал падающий «снаряд», сперва каской, потом руками.

Nikon не мог мне предложить ничего, кроме двух фишаев. Но фишай вначале я не рассматривал.

Сомнения

Основные сомнения были в том, что уход на 12 или даже 11 мм объектив не меняет ситуацию кардинально. Ну да, будет чуть лучше, а хотелось прорыва. Сомнения исчезли, когда я еще раз проанализировал значения углов поля зрения. У нашего 14 мм он равен 115,7 градусов по диагонали. Laowa 12 мм дает 122 градуса по диагонали, то есть обеспечит прирост 6 градусов. Это могло нас избавить от наклона камеры вверх, при сохранении малого перекрытия надира. Или увеличит перекрытие, что, возможно, упростит постобработку, но при этом сохранится наклон ряда вверх на 5 градусов.

Canon EF 11-24 имеет 126 градусов по диагонали (прирост 10 градусов). Это уже кое-что. Такой угол зрения позволит избавиться от наклона камеры вверх, в некоторых случаях сократить количество двурядных панорам и немного увеличить перекрытие надира. Однако, я хотел «соскочить» с Canon на Nikon, по определенным причинам.

Фишай

Из любопытства я посмотрел угол зрения у фишай – 175-180 градусов. Ого! То, что нужно. Возможно даже, что при таком угле обзора мы можем покрыть полный поворот всего за 4 вертикальных снимка. Но как быть со снижением качества? Придется тестировать. Сперва определил кандидатов для тестирования: Samyang 12mm F2.8 Fish-eye и Fisheye-Nikkor 16mm f/2.8. Fisheye-Nikkor 8-15mm f/3.5-4.5 на время моего тестирования еще не был в продаже. Canon тоже имеет фишай, но я не стал его рассматривать по вышеизложенной причине.

Цель тестирования: удастся ли получить панораму, снятую фишаем, по качеству не хуже, чем снятую Samyang 14мм. Сравнивать буду как разрешающую силу объективов, так и способность держать контровый свет в условиях высокого контраста.

Далее я нашел компанию, сдающую в прокат фотооборудование. Rentaphoto могло предоставить мне оба испытуемых объектива, но, к сожалению Samyang 12мм был только для Canon, еще и в исполнении «для видео». Впрочем, в других компаниях, ситуация с этим фишаем была точно такой же. Поэтому объективы я буду сравнивать попарно. Для Nikon: Samyang 14мм и Fisheye-Nikkor 16mm. Для Canon: Samyang 14мм и Samyang 12мм Fish-eye. «Рыбьи глаза» тестировались на диафрагме 8, как оптимальной. Наводка на резкость осуществлялась по тексту на ближней стойке.

Фото 1: Nikkor, планка головки в кадре.
Фото 2: Перекрытие при 4-х кадровой панораме.
Фото 3: «Призраки» при недостаточном перекрытии.
Фото 4: Небольшие «призраки»

Fisheye-Nikkor 16mm

Фишай от Nikon был небольшого размера и сперва это радовало. Я заметил, что нижняя и боковая планка головки входит в кадр (фото 1). Хм… не критично, в крайнем случае, это место можно откадрировать. В 4 вертикальных кадра панорама, формально, может быть снята. Но по центру вертикальной стороны перекрытие между снимками слишком маленькое (фото 2). На всякий случай, я снял панораму за 4 кадра, чтобы посмотреть, можно ли будет ее собрать. Панорамы сшивались с очень сильными ошибками, нерабочий вариант (фото 3). Возможно, что достаточное перекрытие было бы обеспечено при 5-ти кадровой панораме, но у делителя головки Manfrotto нет возможности такого деления: только 4 или 6. Я был вынужден выставить делитель на 6. А значит, уменьшить количество кадров не удастся даже при 180-градусном угле зрения (при вертикальном кадре). Жаль.

При ручной наводке на резкость, мы используем две дистанции: 1,5 и 0,5 метра. Кольцо фокусировки Nikon вращается слишком легко и во время съемки оно запросто уйдет с нужной дистанции. С этой проблемой мы справимся, используя бумажную малярную ленту. Картинка, при вращении кольца, «гуляла» во все стороны. Было ощущение, что я работаю хлипким «стеклом» дешевле 100$. В общем, неприятные впечатления. Однако, мне важней какого качества панорама будет собрана с этого объектива.

Фото 5: Контровый свет Nikkor держит лучше Samyang 14 мм.
Фото 6: Разрешающая способность Nikkor чуть выше Samyang 14 мм.
Фото 7: Острова падения разрешающей способности Nikkor.
Фото 8: Снижение разрешающей способности в углах кадра Nikkor.

1) Планки, входящие в изображение, при сборке отбрасываются Autopano Giga, то есть их можно не кадрировать.

2) Небольшие «призраки» остались, несмотря на то, что зоны перекрытия увеличились значительно (фото 4).

3) Контровый свет объектив держит немного лучше, чем Samyang 14 мм (фото 5).

4) Разрешающая способность Nikkor немного выше, чем Samyang 14 мм (фото 6). После уменьшения размера фотографии до 10 000 точек — разница не видна.

5) Возникают «острова» сильного падения разрешающей способности (фото 7). Подозреваю, что причиной этому является сильное падение разрешающей способности в углах кадра (фото 8). Это сыграло решающую роль, чтобы я принял решение – «не вариант».

Samyang 12мм

Samyang 12мм Fish-eye сделан добротно, как и его 14 мм брат. Сразу проверил юстировку. У 14-ти миллиметрового варианта это больное место — объективы почти всегда разюстированы после завода, и при наводке на «бесконечность» по шкале расстояний можно значительно промахнуться по резкости. Все в порядке, «бесконечность» на месте.

Фото 9: Samyang, планки головке торчат меньше.
Фото 10: Samyang в углах лучше Nikkor.
Фото 11: Samyang чуть менее резкий чем Nikkor.
Фото 12: Контровый свет Samyang держит лучше всех.

Планка головки Manfrotto тоже входит в кадр, но значительно меньше (фото 9). Задумался, почему так. Как будто угол зрения этого фишая меньше чем у Nikkor, чего быть не должно. Ха, размер имеет значение! Объектив Samyang длинней, его передняя линза выдвинута вперед относительно планки головки, поэтому она в меньшей степени попадает в кадр.

Падение разрешающей способности в углах не фатальное, как у Nikkor (фото 10). В целом, разрешающая способность этого объектива чуть ниже, чем у Nikkor (фото 11), но при уменьшении панорамы до 10 000 точек разница несущественна. Я вполне допускаю, что это можно объяснить тем, что у Canon 5D-II, на котором я тестировал этот объектив, матрица имеет на борту 21 мегапиксель, а у Nikon – 24 мегапикселя.

Контровый свет фишай держит лучше, чем Samyang 14мм и Nikkor (фото 12). Цвета передаются ярче (выяснено позже, при выполнении заказа). Полагаю что причиной тому — лучшее просветление передней линзы у фишая.

Панорама из 4-х снимков собирается, но ошибки в сшивке очень сильные, даже без надира. Чуда не произошло.

Выводы

Мы купили два Samyang 12мм и не были разочарованы. Фишай прекрасно держит контровый свет и солнце, позволяет снимать сферическую панораму (от ножек штатива) за 7 кадров. Значит 12-ти кадровые панорамы для нас остались в прошлом. Это сократит время съемки и обработки, все панорамы будут визуально однотипные, а не в 1 и 2 прохода. Стоимость объективов, покупку которых оплатил заказчик, вернется ему, за счет экономии, на паре производств, и, в дальнейшем, будет давать заказчику существенную экономию стоимости работ по съемке и обработке. Мы довольны.

PS: благодарю Андрея, сотрудника Rentaphoto, за помощь в тестировании объективов и удивительное буддийское спокойствие.

Что такое фокусное расстояние объектива

Одним из самых важных величин, которые характеризуют объектив, является фокусное расстояние. Поэтому понимание этой величины играет важную роль при выборе объектива и получения нужного результата при фотосъемке.

Для начала давайте определим, что такое объектив. Объектив — это оптическая система, состоящая из нескольких элементов (линз), которая формирует изображение. попадающее на сенсор (пленку) камеры.

Оптический центр объектива — это величина, которая эквивалентна сумме оптических центров каждой линзы, входящей в объектив. Он может находится как внутри объектива, так и за его пределами.

Фокусное расстояние — это расстояние от оптического центра объектива до сенсора камеры.

Фокусное расстояние обозначается в миллиметрах. Т.е. если у вас на объективе написано, скажем 35mm, это значит, что расстояние от оптического центра этого объектива до матрицы фотоаппарата составляет 35 мм. Также на старых объективах, выпущенных примерно до 50-60-х годов фокусное расстояние маркировалось в сантиметрах.

Внимание: не путайте фокусное расстояние с задним отрезком (расстоянием от сенсора до задней линзы), это совершенно разные величины.

Давайте рассмотрим как фокусное расстояние практически влияет на компоновку кадра.

Фокусное расстояние влияет на несколько аспектов:
— масштаб изображения (приближение объектов съемки);
— угол обзора изображения;
— перспектива изображения;
— задний план.

Рассмотрим каждый пункт поподробнее. но прежде чем перейти к рассмотрению, я хочу упомянуть об одной важной величине, без которой не будет достаточной ясности в этом вопросе, это площадь сенсора (его геометрические размеры).

Мы знаем что на разных камерах устанавливаются сенсоры с разными геометрическими размерами, это могут быть полнокадровые сенсоры 36х24 мм, ASP-C сенсоры 23,7 × 15,6 мм, а могут быть и совсем маленькие сенсоры 5,8 × 4,3 мм и менее, которые устанавливаются в мыльницах и смартфонах.

При одном и том же фокусном расстоянии объектива, на сенсорах разного размера будет совершенно разная композиция с разным масштабом, углом обзора и перспективой. Более делально этот вопрос рассмотрен в статье про кроп фактор.

Почему так происходит? Давайте проиллюстрируем:

На иллюстрации схематически изображено, как объектив проецирует реальное изображение на матрицу, но то, что мы получаем в кадре, зависит от площади сенсора.

Например на полнокадровом сенсоре мы получаем более широкий угол обзора, чем на APS-C сенсоре, площадь которого в 1,5 раза меньше.

Отсюда и появляется понятие эффективное фокусное расстояние — фокусное расстояние в пересчете на 35мм эквивалент, т.е. при котором композиция в кадре будет такая же, как при использовании объектива с фокусным расстоянием для полнокадрового сенсора. Это сделано для удобства понимания, поскольку существует много разных размеров сенсоров.

Более детально про эффективное фокусное расстояние читайте в статье про кроп фактор.

Далее все примеры сняты камерой ASP-C сенсором, кроп фактор которого составляет 1,5.

Фокусное расстояние и масштаб изображения

Чем больше фокусное расстояние объектива, тем большее увеличение снимаемого объекта он дает и соответственно на фотографии получается больший масштаб изображения.

Например, снимая широкоугольным объективом дерево, мы можем его захватить в кадр полностью, а если мы снимаем то же дерево телеобъективом, то в кадр вместится только его фрагмент. Отсюда и происходит эффект приближения.

Фокусное расстояние и угол обзора

От масштаба изображения зависит и угол обзора в кадре. Чем меньше фокусное расстояние объектива, тем больший угол обзора.

Например, если мы снимаем пейзажи и панорамы, то для этих целей больше подойдет широкоугольный объектив, поскольку он захватывает больший угол обзора. А если мы снимаем диких животных, то нам больше подойдет телеобъектив, который позволит соблюдать определенную дистанцию от объекта съемки.

Давайте рассмотрим на примерах зависимость угла обзора от фокусного расстояния.

Зависимость угла обзора от фокусного расстояния объектива видеокамеры

06 июня 2018, 12:05,отредактированно 19 августа 2019, 13:12

В первую очередь, при выборе видеокамеры следует обращать внимание на угол обзора, так как именно он определяет зону наблюдения. В видеонаблюдении угол обзора играет важную, основополагающую роль. Он зависит от фокусного расстояния объектива камеры и размера ее сенсора. Видеокамера, у которой сенсор большего размера, даже при одинаковом фокусном расстоянии, будет иметь большой угол обзора. Изображение с высокой детализацией можно получить с помощью узкого угла обзора, а не только при увеличении разрешающей способности системы. Если угол обзора видеокамеры будет шире, то детализация объектов в кадре будет хуже.

Цель эксперимента: наглядно показать зависимость углов обзора видеокамеры от используемых объективов.

Рассмотрим примеры для видеокамер, выполняющих «обзорные» функции, которые расположены так, чтобы захватить «общий вид».

Уличные видеокамеры с различным фокусным расстоянием объектива и фиксированным размером сенсора. Камеры расположены таким образом, чтобы продемонстрировать «общий вид» парковки перед зданием.

Для сравнения возьмем следующие модели камер с фиксированными (не подстраиваемыми) объективами, имеющими разные фокусные расстояния:

PN-IP2-B3.6 v.2.6.3 – объектив 3,6 мм,

PN-IP2-B2.8 v.2.6.3 – объектив 2,8 мм,

PNL-IP2-B1.9MPA v.5.5.2 с объективом 1,9 мм,

Размер матрицы: 1/2.9 дюйма — Sony Exmor

Для корректного процесса сравнения использовали все камеры одинакового разрешения 2 Мп на одинаковой матрице размером 1/2.9 дюйма — Sony Exmor CMOS (IMX323).

Высота расположения всех трёх камер в эксперименте одинаковая. Это 3 этаж офисного здания, примерно 10 метров от асфальта. Для того, чтобы более наглядно просмотреть ширину углов обзора камеры, она выравнивалась по правому нижнему углу. А с левого края, с помощью сделанных скриншотов, можно сравнить широкое или узкое видение видеокамеры по горизонтали. В результате проведенного эксперимента было сделано три скриншота.

Угол обзора с объективом с фокусным расстоянием 3.6 мм

На первом скриншоте, изготовленном с помощью видеокамеры PN-IP2-B3.6 v. 2.6.3 с фокусным расстоянием 3.6мм, в левой части полученного изображения мы можем наблюдать припаркованный на стоянке грузовик и забор слева от него. Угол обзора составляет примерно 72 градуса.

Угол обзора с объективом с фокусным расстоянием 2.8 мм

На скриншоте, изготовленном с помощью видеокамерыс фокусным расстоянием 2.8мм модель PN-IP2-B2.8 v.2.6.3, слева видно ещё порядка 15-20м забора, и часть стоянки позади грузовика. Угол обзора при использовании камеры PN-IP2-B2.8 v.2.6.3 с фокусным расстоянием 2.8мм уже порядка 87 градусов.

Угол обзора с объективом с фокусным расстоянием 1.9 мм

Третий скриншот получен с применением видеокамеры PNL-IP2-B1.9MPA v.5.5.2, с широкоугольным объективом, имеющем фокусное расстояние 1,9мм. На изображении можно увидеть уже не только стоянку позади припаркованного грузовика, но и выезд другого грузовика из стоянки. Угол обзора у данной камеры составляет примерно 112 градусов.

Стоит понимать, что чем шире видит камера, тем меньше плотность пикселей и, соответственно, хуже детализация каждого участка получаемого изображения.

Камеры и с не самыми широкими углами обзора имеют право на жизнь и актуальны в использовании, главное правильно подобрать камеру видеонаблюдения отвечающую требованиям за наблюдаемым объектом и удовлетворяющую желаемому результату по качеству картинки.

Расчёт углов обзора видеокамер для всех 3-х случаев

Угол обзора видеокамеры рассчитать можно по формуле:

a – угол обзора видеокамеры, в метрических градусах;
arctg — тригонометрическая функция (арктангенс);
d – ширина матрицы в миллиметрах;
f – эффективное фокусное расстояние объектива в миллиметрах;

Для PN-IP2-B3.6 v. 2.6.3

а1=2*arctg*5,376мм/2*3,6 мм = 73,4 градуса

Для PN-IP2-B2.8 v.2.6.3

a2=2*arctg*5,376мм/2*2.8 мм = 87 градусов

Для PNL-IP2-B1.9MPA v.5.5.2

а3=2*arctg*5.376мм/2*1,9 мм = 109 градусов

Наглядно можно изобразить так:

Если Вы хотите получать уведомления о похожих постах, присоединяйтесь к нашему Телеграмм-каналу:

Фокусное расстояние камер видеонаблюдения

В описании видеокамер можно увидеть такой важный параметр, как Фокусное расстояние. На что же он влияет? Давайте разберемся в данной статье. Фокусное расстояния камеры видеонаблюдения напрямую влияет на угол обзора видеокамеры. Вместе с этим он зависит от формата матрицы видеокамеры. И чтобы определиться с нужными параметрами, необходимо учитывать некоторые правила. К примеру:

1. Чем выше фокусное расстояние объектива камеры видеонаблюдения, тем уже будет ракурс осмотра.

2. При одном и том же фокусе видеокамеры, аппарат с крупным габаритом матрицы будет обладать большим углом осмотра.

Словом, фокусное расстояние камеры видеонаблюдения – это ключевой параметр при расчёте контролируемой зоны. Совсем несложные расчеты помогают совершенно точно установить ту зону, которая будет оказываться в поле видимости видеокамеры. Для того чтобы вести наблюдение на пространном участке требуется камера с намного более обширным углом обзора, чем при контроле длинного неширокого коридора.

То есть, от того, насколько больше или меньше удалены наблюдаемые предметы, зависит подбор фокусировки дистанции камеры видеонаблюдения. И чем вернее этот выбор, тем больше объектов оказывается в кадре. Так что, прежде чем покупать видеокамеру, необходимо уделить внимание настройкам и параметрам, особенно углу обзора, от которого находится в зависимости диапазон контролируемой территории.

Как выбрать фокусное расстояние камеры видеонаблюдения

Итак, Фокусное расстояние и угол обзора видеокамеры — это важный параметр, который определит территорию захватываемую линзой объектива. Он влияет на качество изображения обозреваемой площади, показывая объект в деталях. Правильно выбранное фокусное расстояние позволяет различать требуемые объекты на необходимом расстоянии. Стоит помнить о том, что длиннофокусные объективы рекомендуется использовать, если нужно наблюдать за предметами, находящимися далеко от камеры. Как выбрать фокусное расстояние камеры видеонаблюдения?

Для выбора фокусного расстояния необходимо правильное вычисление. Несмотря на то, что все изготовители указывают и размер матрицы, и другие промышленные свойства. Но для понимания необходимо учитывать следующие нюансы:

1. расстояние, на котором будет находиться наблюдаемый объект;
2. размер матрицы и объекта.

Из вышесказанного становится ясно, что для различных областей лучше всего подобрать камеру, угол обзора какой охватит все помещение, либо если требуется — часть территории. На сегодняшний день стандартное фокусное расстояние видеокамеры — 3.6мм. На стандартной матрице FullHD 1/2.8” это обеспечивает ракурс осмотра 80 градусов. Это усредненное значение, которое подходит для большинства задач. Такие параметры камеры обеспечивают просмотр лиц и номеров машин на дистанции до 15 метров

Фокусное расстояние длиннофокусных камер и камеры с изменяемым фокусным расстоянием (вариофокальных) обычно составляет 12мм. Если наблюдаемый объект находится далеко, то рекомендуется использовать именно такое устройство. Такая камера обеспечивает детальное изображение на расстоянии до 40 метров.

К примеру, если человек находится на расстоянии 12 метров, то различить четко его сможет камера с фокусным расстоянием 12 метров при угле обзора 21 градус. Поэтому, не лишним будет напомнить, что в каждом отдельном случае следует индивидуально подбирать камеру, чтобы она выполняла те задачи, которые возлагает на нее владелец.

Широко панорамные видеокамеры

Это устройство имеет угол обзора 120 градусов и даже более того. Такой аппарат дает целую панораму происходящего. Камера в состоянии определить лицо человека, находящегося не далее, чем 3 метра от камеры. Именно поэтому выбирать такое устройство следует для того, чтобы контролировать большие открытые пространства. Одна камера вполне справится со своей задачей, и нет необходимости устанавливать дополнительные устройства. Однако нецелесообразно использовать широкоформатную камеру для контроля длинного узкого коридора.

Узко форматные устройства

Камеры с углом обзора 20 градусов, передают картинку в деталях на расстоянии 50 метров. Здесь нужно также учитывать цель установки такой видеокамеры. Большинство владельцев останавливают свой выбор на аппаратах с углом видимости 60-70 градусов, что позволяет вести наблюдение, начиная с 10 метров, и получать гарантированную четкую картинку.

Те, кто впервые устанавливает собственными силами систему наблюдения, допускают различные ошибки. Думая что, купив камеру с матрицей высочайшего разрешения, у которой объектив широкоформатный, покроют огромную площадь наблюдения. При этом рассчитывают на качественную картинку. Важно выбирать камеры с фокусным расстоянием, подходящим именно под Ваши конкретные задачи. Как мы уже отметили выше, для большинства объектов подходят камеры 3.6мм. Для более широкого обзора — 2.8мм. Если Вы затрудняетесь с выбором необходимой для Вас камеры видеонаблюдения, обратитесь к нашим специалистам и мы поможем сделать выбор!

Добавить комментарий или Ваш вопрос по статье!

Мы всегда рады ответить на любые вопросы. Заполните форму, чтобы отправить комментарий или Ваш вопрос. Email нигде не публикуется и мы не используем его для рассылки писем. Комментарий будет опубликован после проверки модератором.

Какой объектив выбрать, или Как фокусное расстояние объектива влияет на пространство в кадре

Редко какой фотограф не мечтает о новом объективе. Причины для этого индивидуальны. Но вот как фокусное расстояние соотносится со сжатием пространства в кадре и дисторсией, и почему именно это соотношение нужно ставить во главу угла, собираясь покупать новый объектив или выбирая из имеющихся в наличии, помнят и знают не все. Давайте ознакомимся с мнением профессионального фотографа. M.d. Welch – специально приглашенный автор Lensrentals.

«Когда я задумал статью о наилучшем портретном объективе, мне казалось, что я знаю, о чем буду говорить, и мне есть чем поделиться. Я, снимая на технику Canon, планировал посвятить материал рассуждениям о бритвенной резкости Canon 135mm f/2.0 и рассказу об обворожительном боке Canon 85mm f/1.2L II.

Только через несколько дней работы над статьей я понял, что подробно и тщательно обсуждая модели объективов, мы совершенно забываем об их характере и поведении в целом. Как и многие фотографы, я уже потерял счет времени, убитого чтением и просмотром обзоров. Я терял время, копя деньги на «тот самый» объектив, но не задавался главным вопросом – что привнесет такое фокусное расстояние именно в мою фотографию?

Как оказалось, я не одинок. На фотосеминаре Shooting the West в Неваде, мне довелось выступать перед большой группой фотографов с рассказом о разнице в фокусных расстояниях и поведении объективов. Выяснилось, что многие фотографы, и новички, и опытные мастера, не всегда отдают себе отчет, почему они в разных ситуациях используют тот или иной объектив, и не понимают, что выбор не должен основываться лишь на расстоянии до объекта съемки или качестве размытия заднего плана.

В этой статье я не стану тратить ваше время на сравнение боке разных объектив и попиксельное разглядывание кадров. Я постараюсь очертить некие критерии фокусного расстояния объектива, посмотреть, как фокусное расстояние соотносится со сжатием пространства в кадре и дисторсией, и почему именно это соотношение нужно ставить во главу угла, собираясь покупать новый объектив или выбирая из имеющихся в наличии.

Для меня первейшим критерием выбора объектива выступает сжатие пространства в кадре, другими словами – сколько заднего плана должно присутствовать в кадре позади объекта съемки. Чтобы наглядно продемонстрировать сжатие пространства при портретной съемке, я попросил моего хорошего знакомого и фотомодель Тревиса Стюарта поработать и не двигаться с места, пока я не сделаю несколько кадров. Я снимал на разных фокусных, стараясь, чтобы Тревис занимал одинаковую часть каждого кадра.

Я начал с широкоугольных объективов, постепенно увеличивая фокусное расстояние. Фокусные расстояния 16 мм, 24 мм и 35 мм редко используют для съемки портретов, но обратите внимание, сколько заднего плана попадает в кадр в этом диапазоне фокусных.

Тревис, конечно, присутствует, но кадр получается не только о нем, и такие фокусные расстояния подойдут, когда важно показать не только героя, но одновременно его окружение, место, где он живет или работает. Дисторсия или перспективные искажения на этих фокусных ожидаемо присутствует (о ней мы поговорим чуть позже), но даже на 24 мм искажения не настолько сильны, чтобы загубить снимок. Можно просто изменить композицию и, к примеру, снять ростовой портрет.

Фокусные 50 мм и 70 мм отлично сбалансированы: Тревис уже не теряется в кадре, а выделяется – он «оторван» от заднего плана, в то же время присутствует немалая часть окружающего его пейзажа. Эти фокусные расстояния также подойдут для случаев, когда нужно показать героя в окружении.

На фокусном 100 мм задний план сжимается так, что из кадра пропадает горная цепь, и остаются видны только холмы прямо за Тревисом. На фокусных 135 мм и 200 мм холмы становятся будто бы ближе. На этих фокусных расстояниях кажется, что холмы расположены прямо за спиной Тревиса, хотя на самом деле до них метров 800, если не больше.

Дисторсия – еще один критерий, по которому нужно оценивать фокусные расстояния. На кадрах, сделанных на фокусных 16 и 24 мм видно, насколько она меняет лицо модели. Для большей наглядности, я сделал серию лицевых портретов – на них дисторсия будет более заметна. На широком угле искажения делают нос Тревиса больше, а тело и лицо будто сжимаются и уменьшаются. На фокусных 50 и 70 мм дисторсия снижается, нос возвращается к нормальному размеру, а тело подтверждает, что хозяин немало времени проводит в тренажерном зале.

Именно из-за дисторсии большинство портретных фотографов отказываются от широкоугольных объективов. Но вот вам пример, когда дисторсия может помочь и поработать на ваш замысел.

Я попросил Тревиса держать перед собой бутылку воды и сделал серию кадров. На фокусном 16 мм бутылка воды выглядит огромной, именно она становится главным объектом и центром внимания кадра. На фокусном 200 мм размер бутылки совсем не велик и не привлекает особо внимания. Представьте, что у вас два заказа: один от спортивной команды, второй – от производителя спортивного инвентаря. Требуется изображение спортсмена, держащего мяч на вытянутой в сторону камеры руке. Неверно выбрав фокусное расстояние, можно совершенно неправильно расставить акценты на снимке. Широкоугольный, или близкий к широкому углу объектив, сделает мяч больше и привлечет внимание именно к нему – производитель мячей останется доволен. Телеобъектив акцентирует внимание на спортсмене, пусть и с мячом в руке.

Не стоит, конечно, забывать о соотношении глубины резкости и фокусного расстояния объектива. Посмотрите на примеры – глубина резкости уменьшается с ростом фокусного расстояния объектива. Все кадры были сделаны на f/10. Немалое влияние на глубину резкости оказывает расстояние от фотоаппарата до объекта съемки. В нашем случае даже на фокусном 16 мм задний план размыт из-за расстояния от фотоаппарата до Тревиса.

Вряд ли я открыл что-то новое, но было полезно экспериментально проверить, как фокусное расстояние объектива влияет не только на дисторсию и глубину резкости, но и на пространство в кадре. По итогам такого упражнения я сейчас использую в качестве портретных два объектива с постоянным фокусным расстоянием – 35 мм и 100 мм.

Именно такие критерии нужно использовать при выборе или покупке объектива. Если вы работаете в небольшой студии или помещении, то телеобъектив не только поможет снизить дисторсию и даст хорошее размытие заднего плана, но и сожмет пространство вокруг объекта съемки. Снимая же владельца предприятия на фоне сборочного конвейера, разумнее будет использовать объектив с фокусными 35–70 мм, чтобы показать объект в его окружении.

Разглядывать тестовые таблицы и сравнивать боке разных объективов, конечно интересно, но если речь идет о работе, то убедитесь, что вы правильно расставляете акценты».

M.d. Welch, специально приглашенный автор Lensrentals

Видеоканал Фотогора