Расчет фокусного расстояния объектива камеры видеонаблюдения — online калькулятор
online калькулятор
Смотреть пояснения
Требуемое фокусное расстояние объектива (мм): 0
Угол обзора в горизонтальной плоскости (град):0
Ширина зоны обнаружения на заданной дистанции (м):0
КАК ПОЛЬЗОВАТЬСЯ
Фокусное расстояние камеры видеонаблюдения является основной ее характеристикой от которой непосредственно зависит угол обзора.
Это, в свою очередь влияет на степень детализации и возможность решения основных задач видеонаблюдения:
- идентификация незнакомого человека;
- чтение автомобильных номеров;
- опознание знакомых людей;
- обнаружение человека как такового.
Для достижения каждой из этих целей необходимо, чтобы объект занимал определенную часть экрана. Самые высокие требования предъявляются к идентификации незнакомцев, поскольку для этого требуется отображение незначительных по размеру частей лица.
Проще всего решается задача обнаружения человека, то есть возможность отличить его от других объектов наблюдения. Разрешение камеры видеонаблюдения играет при этом второстепенную роль (как это не кажется странным).
Что касается соотношения сторон матрицы. Если вы не можете найти этот параметр в паспорте или описании изделия, то ориентируйтесь на то, что раньше аналоговые видеокамеры имели отношение 4:3. Современные телекамеры высокого разрешения, например, AHD, используют величину 16:9. В любом случае, для предварительной прикидки разница не принципиальна.
Поскольку калькулятор может выдать фокусное расстояние, не соответствующее стандартному ряду значений, то брать нужно ближайшую величину. Имейте ввиду, если она будет больше расчетной, то зона контроля может уменьшиться, если меньше, то качество решаемой задачи будет хуже.
Уточнить геометрические размеры зоны слежения можете здесь.
В начало
* * *
© 2014-2021 г.
г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.
Калькулятор объективов
Калькулятор объективов – это online-утилита, позволяющая подобрать характеристики камеры видеонаблюдения по различным критериям: для получения заданных углов обзора, области просмотра, плотности пикселей.
Угол обзора камеры
Угол обзора камеры зависит от фокусного расстояния объектива, а также от размеров матрицы. Чем меньше фокусное расстояние и больше размер матрицы – тем шире угол обзора. Ещё один фактор для широкоугольных камер это дисторсия – свойство объектива, связанное с его неидеальностью. Из-за его наличия угол обзора у широкоугольных камер значительно шире расчитываемого по стандартным формулам. Из-за этого простые калькуляторы объективов, без базы данных по моделям камер, а также все старые калькуляторы камер покажут неправильный горизонтальный угол обзора, гораздо более меньший, чем в спецификациях производителя.
Расчет угла обзора в сочетании с расчетом “мертвой зоны” – зоной под камерой, не входящей в зону обзора – позволяют планировать места установки камеры на объекте, “увидеть” покрытие объекта системой видеонаблюдения.
Область просмотра позволяет планировать кадр изображения с камеры – на заданном расстоянии получить требуемую ширину зоны обзора камеры, учитывая высоту цели наблюдения. Задание параметров зоны обзора камеры требуется, как правило, для решения задач распознавания и автомобильных номеров.
Выбор объектива для камеры видеонаблюдения
Что влияет на выбор объектива?
При выборе объектива камеры видеонаблюдения нужно учитывать ряд факторов:
- дешевые широкоугольные объективы могут давать искажения по краям изображения – т.
н. “дисторсию”, что ограничивает их применение для решения задач идентификации - при использовании длиннофокусных объективов нужно учитывать глубину резкости – изображение будет “в фокусе” лишь на части зоны обзора
- при прочих равных – стоит отдавать предпочтение более “светосильным” объективам (F1.2 предпочтительнее F2.0)
н. “дисторсию”, что ограничивает их применение для решения задач идентификацииФокусное расстояние видеокамеры
Как выбрать фокусное расстояние видеокамеры?
Для решения целевой задачи идентификации лиц / автономеров важно учитывать как плотность пикселей (сколько пикселей придется на расстояние между глаз человека или на номерную пластину), так угол наклона камеры к горизонту (слишком большой угол не позволит решить задачу идентификации с заданной вероятностью).
Поэтому выбирается место установки, максимально удаленное от объекта съемки, при этом в зону наблюдения должна попасть часть объекта, где гарантированно появится объект идентификации (лицо на входе в здание или номер авто на въезде в парковку). Фокусное расстояние выбирают так, чтобы плотность пикселей была достаточной для решения задачи идентификации, а угол обзора полностью захватывал область объекта, где гарантированно появится объект идентификации. Очевидно, что предпочтение следует отдавать длиннофокусным объективам.
Для задачи обнаружения как правило достаточно обеспечить отсутствие на объекте “мертвых зон” – для чего идеально подходят широкоугольные объективы.
Запустить калькулятор объективов.
Как пользоваться калькулятором объективов?
Шаг 1. Задаем характеристики области просмотра:
- расстояние до цели наблюдения
- высота цели наблюдения
- ширина зоны наблюдения в области цели наблюдения
Шаг 2.
Задаем основные характеристики камеры и места ее установки:
- высоту установки камеры
- формат сенсора
- разрешение матрицы
- фокусное расстояние (уже задано расстоянием до цели и шириной зоны наблюдения)
Шаг 3. Проверяем выполнение критериев решения целевой задачи наблюдения:
- распределение плотности пикселей (численно выражено в правом окне Target resolution в PPM – Pixels Per Meter на расстоянии до цели наблюдения, графически – цветом зон наблюдения)
- угол наклона камеры к горизонту
- величину “мертвой зоны” под камерой
При необходимости возвращаемся к шагам 2 (меняем разрешение камеры или фокусное расстояние) или 1 (выбираем другое место установки камеры)
Шаг 4. Подбираем подходящую модель камеры:
- выбираем производителя
- подбираем модель с близкими к расчетным параметрами
Шаг 5. Согласовываем техническое решение:
- зоны обзора в двух плоскостях (сбоку и сверху)
- 3D зона обзора
- “вид с камеры”
Калькулятор фокусного расстояния | IP Video System Design Tool | Online-калькулятор архива видеонаблюдения
Плагин AutoCAD для камер
Запустить онлайн калькулятор объективов
Как правильно рассчитать фокусное расстояние
Для чего необходим расчет фокусного расстояния?
И пусть камеры в смартфонах становятся все более крутыми, но объектная съемка — это пока не их стезя. Для тех, кто хочет развиваться в фотографии, не остается ничего иного, как обратить свой взор на объектив переменного фокусного расстояния или на сменный объектив с фиксированным фокусом («фикс»).
Но какое фокусное расстояние подходит именно для вашего объекта съемки? Если предмет слишком близко, он уже не сможет полностью вписаться в кадр. Если он слишком далеко, то он не способен заполнить кадр. Кроме того, важно учитывать следующие факторы:
- Изображение, сделанное с нормальным фокусным расстоянием 50 мм ближе всего к стандартам человеческого зрения и поэтому воспринимается как естественное.
- При нормальном фокусе пропорции не искажаются. Расстояния изображенных объектов по отношению друг к другу отображаются правильно.
- При этом фотографии, сделанные с помощью телеобъектива, выглядят плоскими, в то время как фотографии с небольшим фокусным расстоянием делают расстояние между объектом и фоном больше, чем оно есть на самом деле.
Какое фокусное расстояние выбрать
Для нормального фокусного расстояния применяется простая формула: его значение соответствует длине диагонали матрицы. Если это так называемая полнокадровая матрица, то ее размер составляет 24 x 36 мм. Соответственно, длина ее диагонали и нормальный фокус будет составлять 43 мм. Но на практике упрощенно говорят о фокусном расстоянии 50 мм.
Эффективное фокусное расстояние также зависит от размера датчика камеры. Есть множество камер с меньшими матрицами, соответственно, длина диагонали у них меньше, и, следовательно, нормальное фокусное расстояние для них будет другим.
Данные о фокусных расстояний на объективах всегда даны для камер с полнокадровыми матрицами, также известных как «полный кадр». Если матрица вашей камеры имеет другой формат, например Micro Four Third, DX или APS-C, вам придется пересчитывать фокус с помощью так называемого «кроп-фактора».
Когда изображение делается с меньшим фокусным расстоянием, чем нормальное, оно показывает больше, чем воспринимает глаз. При большем фокусном расстоянии, наоборот, фрагмент изображения выглядит меньше, чем та картинка, которую видит глаз.
Поэтому для фотографий пейзажей или архитектуры рекомендуется использовать объектив с маленьким фокусным расстоянием, а для съемки животных, наоборот, с большим.
Формула для расчета фокусного расстояния
Для фокусного расстояния можно провести множество различных вычислений в зависимости от того, соотношение каких величин вас интересует. Можно использовать и упрощенные формулы — такие результаты тоже будут достаточно точны.
Например, если вы хотите вычислить нормальное фокусное расстояние для размера сенсора вашей камеры, то вам поможет теорема Пифагора. Вам понадобиться выяснить длину диагонали сенсора, а она равна корню суммы квадратов длины и ширины матрицы.
Если вы хотите знать, какому объективу полнокадровой камеры соответствует ваше оборудование, сначала понадобится выяснить кроп-фактор фотоаппарата. Затем просто умножьте фокусное расстояние вашего объектива на значение кроп-фактора. Например, кроп-фактор для камер с сенсором Micro Four Thirds равняется 2. Соответственно, фокусное расстояние 25 мм на камерах Micro Four Thirds соответствует фокусному расстоянию 50 мм на камерах с полнокадровой матрицей.
И, наконец, в целом для тонкой линзы отношение фокусного расстояния (F) к расстоянию от линзы до предмета (d) и расстоянию от линзы до изображения (f) выражено в следующей формуле: 1/F = 1/d + 1/f.
Читайте также:
Гибкий калькулятор ГРИП
Калькулятор глубины резкости изображаемого пространства (ГРИП) является полезным фотографическим инструментом для оценки того, какие параметры настройки камеры нужны для достижения требуемой степени резкости. Этот калькулятор более гибок, чем приведенный в главе о глубине резкости, поскольку в число параметров расчёта входят дистанция просмотра, печатный размер и сила зрения — тем самым предоставлено больше контроля над тем, что считается «приемлемо чётким» (максимальный допустимый размер кружка нерезкости).
Чтобы рассчитать глубину резкости, сперва необходимо задаться соответствующим значением максимального диаметра кружка нерезкости (КН). Большинство калькуляторов подразумевают, что для отпечатка 20х25 см, рассматриваемого с расстояния 25 см, для получения приемлемой чёткости достаточно сохранить детали до 0.025 мм (0.01 дюйма). Этот подход зачастую не является корректным описанием приемлемой чёткости, поэтому данный калькулятор позволяет задать и другие варианты просмотра (хотя по умолчанию придерживается данного стандарта).
Использование калькулятора
С нарастанием дистанции просмотра нашим глазам сложнее различить мелкие детали на отпечатке, и таким образом глубина резкости увеличивается (вместе с диаметром КН). Наоборот, наши глаза могут различить больше деталей при увеличении печатного размера, и соответственно, ГРИП уменьшается. Фото, предназначенное для близкого рассматривания в большом размере (например, в галерее) наверняка будет иметь более жёсткие технические рамки, чем аналогичное изображение, предназначенное для открытки или большого рекламного щита на обочине дороги.
Люди с идеальным зрением способны различать детали примерно в 1/3 от размера, установленного производителями объективов в качестве стадарта КН (0.025 мм для отпечатка 20×25 см, рассматриваемого с 25 см). Соответственно, смена параметра «зрение» оказывает значительное влияние на глубину резкости. С другой стороны, даже если вы различаете КН своими глазами, изображение всё ещё может восприниматься как «приемлемо чёткое». Этот расчёт может послужить лишь приблизительной оценкой условий, при которых детали более не могут быть различимы нашими глазами.
Тип камеры определяет размер кадра вашей плёнки или цифрового сенсора, и соответственно, насколько исходное изображение должно быть увеличено, чтобы достигнуть заданного печатного размера. Сенсоры большего размера обычно могут позволить КН большего диаметра, поскольку не требуют настолько сильного увеличения размера изображения, однако для достижения того же угла обзора им требуются большие фокусные расстояния.
Сверьтесь с инструкцией или сайтом производителя вашей камеры, если вы не уверены в том, какой из предложенных вариантов типа камеры выбрать.
Фокусное расстояние объектива соответствует числу мм, указанному на вашей камере, отнюдь НЕ «эффективному» (истинному) фокусному расстоянию (рассчитанному в эквиваленте для 35 мм камеры), которое иногда используется. В большинстве компактных цифровых камер используются вариобъективы (зумы), фокусное расстояние которых варьируется от 6-7 мм до примерно 30 мм (зачастую оно указано на передней стенке камеры со стороны объектива). Если вы используете для компактной цифровой камеры значение за пределами этого диапазона, скорее всего оно неверно. С зеркальными камерами в этом смысле проще, поскольку большинство из них используют стандартные объективы для кадра 35 мм, на которых чётко обозначено фокусное расстояние, но не пытайтесь умножать значение, указанное на объективе, на кроп-фактор своей камеры. Если снимок уже сделан, практически все цифровые камеры записывают действительное фокусное расстояние в данные EXIF в файле снимка.
Гиперфокальное расстояние — это дистанция фокусировки, при которой в глубину резкости попадает зона от половины этой дистанции и до бесконечности. Знать это расстояние полезно при выборе такой точки фокусировки, которая максимизирует резкость в снимаемой сцене, хотя я не рекомендую использовать это значение буквально, поскольку зачастую резкость более важна в бесконечности, чем перед дистанцией фокусировки. Подробности по этой теме читайте в главе «Что такое гиперфокальное расстояние».
На практике
Не стоит привязываться ко всем этим цифрам при съёмке. Я не рекомендую рассчитывать ГРИП для каждого изображения, а скорее предлагаю вам получить визуальное представление того, как диафрагма и дистанция фокусировки влияют на получаемое изображение. Получить его можно, только встав из-за компьютера и занявшись экспериментами с камерой. Когда вы овладеете предметом, можно будет использовать калькулятор ГРИП для улучшения качества тщательно подобранных ландшафтных и пейзажных сцен или, скажем, макросъёмки при малом освещении, где диапазон резкости критичен.
Подробное рассмотрение используемых здесь базовых концепций читайте в главе:
«Что такое глубина резкости»
Расчёт угла обзора видеокамеры
Расчёт угла обзора объектива производиться по формуле:
α = 2arctg(d/2F)
α — Угол обзора объектива, (гр)
d — Размер матрицы, (мм)
F — Фокусное расстояние, (мм)
Пояснения к расчёту
При выборе фокусного расстояния объектива следует учитывать, что угол ясного зрения человека по горизонтали составляет примерно 36°, что соответствует фокусному расстоянию ~ 6,9 мм (для видеокамеры с размером матрицы 1/3″). Поэтому видеокамеры с фокусным расстоянием объектива менее 6,9 мм будут визуально отдалять изображение, более 6,9 мм – соответственно приближать.
Расчёт дистанций производится на основе требований европейских норм для CCTV:
— линейное разрешение для обнаружения объекта — 20 пикселей/м;
— линейное разрешение для распознавания — 100 пикселей/м;
— линейное разрешение для идентификации — 250 пикселей/м;
при разрешении матрицы видеокамеры 1920 (2Мп Full HD), 700, 560, 480, и 380 Твл.
ТВЛ (Телевизионные Вертикальные Линии) – параметр, характеризующий чёткость телевизионного изображения. Показывает максимальное количество различимых вертикальных линий на изображении, ограниченном сторонами квадрата (a=b, рис. 1), расположенного в середине экрана, например 240 белых и 240 чёрных полос соответствуют 480 ТВЛ.
Точно определить этот параметр можно с помощью тестовой таблицы ISO 12233 (рис. 2), распечатав её на листе формата А1 (желательно, но можно и А3, А2 с максимальным разрешением и контрастностью), так как реальные цифры часто не соответствуют заявленным производителями видеокамер (в т.ч. и для IP-видеокамер). Соответственно расчёт дистанций нужно производить на основе полученных результатов.
| Рис. 1 | Рис. 2 |
Для получения корректных результатов необходимо, чтобы весь измерительный тракт (Видеокамера – Кабель – Монитор) был, по возможности, минимальной длины и максимального качества. Измерительная таблица должна быть равномерно освещена. Для получения результатов, приближенных к реальным можно провести измерения при различной освещённости, например 1000, 100, 10 и 1 люкс (потребуется люксметр и регулируемый источник света).
Желательно для измерений использовать аналоговый кинескопный монитор с разрешением 1000 – 1200 ТВЛ (для аналоговых видеокамер) или с разрешением WQXGA 2560×1440 и выше (для IP-видеокамер), а также стабилизированный трансформаторный источник питания видеокамеры с низким уровнем собственных шумов и пульсаций напряжения.
Для справки в таблице представлены самые распространённые размеры матриц, используемых в видеокамерах для охранного телевидения.
|
Размер матрицы
|
Ширина, мм
|
Высота, мм
|
Диагональ, мм
|
Размер матрицы
|
Ширина, мм
|
Высота, мм
|
Диагональ, мм
|
|---|---|---|---|---|---|---|---|
Формат матрицы 4:3
|
Формат матрицы 16:9
| ||||||
| 1″ | 13,54 | 10,16 | 16,93 | 1″ | 14.76 | 8.30 | 16,93 |
| 2/3″ | 9,04 | 6,78 | 11,28 | 2/3″ | 9. 84 | 5.54 | 11,28 |
| 1/2″ | 6,77 | 5,08 | 8,47 | 1/2″ | 7.38 | 4.15 | 8,47 |
| 1/2,5″ | 5,42 | 4,06 | 6,77 | 1/2,5″ | 5.90 | 3.32 | 6,77 |
| 1/2,7″ | 5,02 | 3,76 | 6,27 | 1/2,7″ | 5.47 | 3.07 | 6,27 |
| 1/2,8″ | 4.84 | 3.63 | 6.05 | 1/2,8″ | 5.27 | 2.96 | 6.05 |
| 1/3″ | 4,52 | 3,39 | 5,64 | 1/3″ | 4.92 | 2.77 | 5,64 |
| 1/4″ | 3,39 | 2,54 | 4,23 | 1/4″ | 3.69 | 2.08 | 4,23 |
Следует учесть, что из-за наличия сильных искажений в короткофокусных объективах угол обзора может отличаться от расчётного.
|
Пожелания, замечания, рекомендации по улучшению раздела расчётов на нашем сайте просьба присылать по электронной почте [email protected]
Разрешается копирование java-скриптов при условии ссылки на источник.
|
ВСЕ РАСЧЁТЫ
АйТек ПРО — системы видеонаблюдения
Углы обзора видеокамер, фокусные расстояния объективов
Одним из важнейших параметров при выборе камеры видеонаблюдения является угол обзора объектива. Этот параметр характеризует ширину той картины, будет охвачена камерой.
Расчет угла обзора, при этом, вовсе не является сложным инженерным вычислением, и может быть выполнен даже начинающим специалистом.
От чего зависит угол обзора камеры?
— от двух основных параметров:
1. Фокусное расстояние. Оно является величиной, обратно пропорциональной углу обзора: чем больше фокусное расстояние объектива, тем меньше угол обзора. Таким образом, камеры длинным фокусным расстоянием применяются, как правило, для — охраны периметра или идентификации государственных номерных знаков. Существует ещё одна особенность – глубина резкости, чем больше величина f= фокусного расстояния тем выше требования к линзам объектива.
Фокусное расстояние, в свою очередь, зависит от размера матрицы, величины наблюдаемого объекта и расстояния, на которое объект удален объект от камеры (если объектов несколько, то берется расстояние до самого дальнего).
Для расчета оптимального фокусного расстояния применяется следующая формула: f= h*S/Н или F= v*S/V, где h – размер горизонтальной стороны матрицы; S – расстояние до объекта слежения; H – размер объекта наблюдения по горизонтали; v – размер вертикальной стороны матрицы; V – размер объекта наблюдения по вертикали.
Таким образом, для расчетов могут применяться или вертикальные размеры матрицы и наблюдаемого объекта, или горизонтальные параметры.
2. Размер матрицы. Как указано выше, данный параметр влияет и на угол обзора, и на оптимальное фокусное расстояние. Величина сенсора прямо пропорциональна углу обзора – чем больше матрица, тем больше угол обзора. Например, камеры с матрицей 1/2.7 будут иметь больший угол обзора, чем устройства с матрицей 1/3. Широкоугольные камеры применяются для наблюдения за вытянутыми вширь площадями, например, за территорией, прилегающей к предприятию.
Как рассчитать угол обзора?
Для расчета угла обзора используется формула α = 2arctg(d/2F), где α — угол обзора объектива; d — размер матрицы; f — фокусное расстояние.
Соответственно, исходя из того, какие параметры были использованы при расчете фокусного расстояния – вертикальные или горизонтальные – рассчитывается вертикальный или горизонтальный угол обзора. Специалисты по проектированию и монтажу систем видеонаблюдения, однако, не рассчитывают угол обзора вручную, а используют готовые калькуляторы и таблицы. Ниже приведены таблицы, в которых содержатся значения угла обзора для наиболее распространенных размеров матрицы в соотношении с зонами детализации:
1. Наблюдение: объект занимает от 25 до 30 % высоты экрана. В этом масштабе различаются характерные детали объекта, например, цвет волос, одежда.
2. Узнавание: объект занимает как минимум 50 % высоты экрана, что позволяет с высокой долей вероятности определить, находился ли этот объект в зоне наблюдения ранее.
3. Идентификация: объект занимает 100 % высоты экрана, качество изображения и уровень детализации достаточны для однозначного установления личности.
Расчет углов обзора на основе фокусного расстояния камер
Для видеокамер с матрицей 1/3 дюйма:
| Фокусное расстояние объектива, мм | Угол обзора видеокамеры, ° | Рекомендумая дистанция до объекта наблюдения, м | Горизонтальная зона обзора видеокамеры, м | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| По горизонтали | По вертикали | Минимальная | Максимальная | На минимальной дистанции | На максимальной дистанции | |||
2. 8 | 81.2 | 65.5 | 1 | 4 | 2 | 7 | ||
| 2.96 | 78.1 | 62.6 | 1 | 4 | 2 | 6 | ||
| 3.6 | 67.4 | 53.1 | 2 | 5 | 2 | 7 | ||
| 3.7 | 65.9 | 51.9 | 2 | 6 | 3 | 7 | ||
| 3.8 | 64.6 | 50.7 | 2 | 6 | 3 | 7 | ||
| 4 | 61.9 | 48.5 | 2 | 6 | 3 | 7 | ||
| 4.7 | 54.1 | 41.9 | 3 | 7 | 3 | 7 | ||
| 5 | 51. 3 | 39.6 | 3 | 7 | 3 | 7 | ||
| 6 | 43.6 | 33.4 | 4 | 9 | 3 | 7 | ||
| 8 | 33.4 | 25.4 | 5 | 12 | 3 | 7 | ||
| 9 | 29.9 | 22.6 | 6 | 13 | 3 | 7 | ||
| 9.5 | 28.4 | 21.5 | 6 | 14 | 3 | 7 | ||
| 10.5 | 25.8 | 19.5 | 7 | 15 | 3 | 7 | ||
| 11 | 24.6 | 18.6 | 7 | 16 | 3 | 7 | ||
| 12 | 22. 6 | 17.1 | 8 | 17 | 3 | 7 | ||
| 16 | 17.1 | 12.8 | 11 | 23 | 3 | 7 | ||
| 50 | 5.5 | 4.1 | 35 | 74 | 3 | 7 | ||
| 84.6 | 3.2 | 2.4 | 59 | 122 | 3 | 7 | ||
Для видеокамер с матрицей 1/4 дюйма:
| Фокусное расстояние объектива, мм | Угол обзора видеокамеры, ° | Рекомендуемая дистанция до объекта наблюдения, м | Горизонтальная зона обзора видеокамеры, м | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| По горизонтали | По вертикали | Минимальная | Максимальная | На минимальной дистанции | На максимальной дистанции | |
3. 6 | 53.1 | 41.1 | 2 | 7 | 2 | 7 |
| 3.8 | 50.7 | 39.1 | 2 | 7 | 2 | 7 |
| 3.9 | 49.6 | 38.2 | 2 | 7 | 2 | 7 |
| 85.9 | 2.4 | 1.8 | 80 | 163 | 3 | 7 |
| 97.2 | 2.1 | 1.6 | 90 | 189 | 3 | 7 |
Просмотров: 4022
Дата: Вторник, 19 Ноября 2013
Калькулятор фокусного расстояния
Калькулятор фокусного расстояния — это простой инструмент, который упрощает процесс вычисления увеличения , фокусного расстояния и угла обзора .
Съемка объекта на расстоянии может оказаться сложной задачей — мы поможем вам подобрать правильное фокусное расстояние для создания изображения, которое идеально соответствует размеру сенсора вашей камеры . 📷
В приведенной ниже статье мы научим вас определять фокусное расстояние, познакомимся с уравнением объектива и поговорим о нескольких основных принципах фотографии и выборе объектива.
Какое фокусное расстояние?
Фокусное расстояние — одно из основных значений фотографического объектива. Производители обычно указывают миллиметра (мм) .
Фокусное расстояние описывает расстояние между задней главной точкой и датчиком — другими словами, это пространство, начинающееся от центра линзы, до точки, где световые лучи сходятся в фокусной точке (чтобы сформировать резкое изображение на поверхности цифрового сенсора или 35-мм пленки).
Двояковыпуклая линза — поведение световых лучей из точки фокусировки.
Кредит: Kvr.lohith, CC BY-SA 4.0, через Wikimedia Commons.
| 💡 Фокусное расстояние можно определить, только если объектив сфокусирован на бесконечность . |
🖼️ Благодаря фокусному расстоянию мы можем рассчитать угол обзора — эта переменная сообщает нам объем сцены, который будет захвачен. Чем шире угол, , тем большая часть сцены может быть передана на датчик и видна на фотографии.Благодаря опции угла обзора нам особо не нужен дополнительный калькулятор поля зрения — у нас все готово!
🔍 Благодаря нашему калькулятору фокусного расстояния объектива вы также можете найти увеличение — он позволяет нам измерить, как размер объекта изменяется при переносе в фотографию.
Все еще жаждете знаний? Попробуйте другие наши калькуляторы линз:
Как пользоваться калькулятором фокусного расстояния?
Наш калькулятор уравнения линзы имеет простую структуру; заполните не менее трех полей для получения результатов.
Типичный Размер изображения :
- 3,6, 4,8, 5,8, 6,4, 8,8, 12,8 мм,
- или 1/4, 1/3, 1 / 2,5, 1/2, 2/3, 1 дюйм.
(Эй, если вы все еще не знакомы с другими единицами измерения, попробуйте наш инструмент для преобразования длины 😉)
Расстояние до объекта измеряется от передней главной плоскости объектива до самого объекта.
| 💡 Помните, наши калькуляторы работают в обоих направлениях .Ваш результат может просто стать очередным запросом! |
Линза, которая заставляет объекты казаться маленькими, будет иметь малое увеличение — с другой стороны, линза, увеличивающая изображение, будет иметь большое увеличение .
Как рассчитать фокусное расстояние?
Определение фокусного расстояния — простая и очень необходимая способность; следуйте нашему простому руководству по , чтобы найти все подробности этих расчетов !
Типичная формула фокусного расстояния выглядит следующим образом:
1 / Фокусное расстояние = 1 / Расстояние до изображения + 1 / Расстояние до объекта,где:
- Расстояние до изображения и Расстояние до объекта указано в мм.
А вот преобразованное уравнение, которое мы используем:
Фокусное расстояние = (Расстояние до объекта / ((1 / Увеличение) + 1)) * 1000,где:
- Расстояние до объекта указано в мм; и
- Увеличение не имеет единицы.
Чтобы скопировать калькулятор увеличения объектива , вам понадобится следующее уравнение (посмотрите внимательнее — оно также может служить формулой расстояния до изображения !):
Увеличение = Размер изображения / Размер объекта = - (Расстояние до изображения / Расстояние до объекта),где:
- Размер объекта — реальный размер объекта, выраженный в мм; и
- Размер изображения — размер цифрового сенсора фотокамеры или 35-мм пленки, выраженный в мм.
Чтобы рассчитать угол обзора , вам нужно использовать самое сложное уравнение из всех:
Угол обзора = (180 / π) * 2 * aTan (Размер изображения / (2 * Фокусное расстояние * (Увеличение + 1))),где:
- aTan (x) означает арктангенс, описанный как арктангенс функции x (в радианах).
- aTan (x) означает арктангенс, описанный как арктангенс функции x (в радианах).
Калькулятор фокусного расстояния объектива
Калькулятор фокусного расстояния объектива
Введение
При фотосъемке или видеосъемке фотоаппаратом, объективом (или системой
линзы) используется для проецирования изображения сцены, которую мы хотим записать на свет
на чувствительной пленке или на цифровом датчике (называемом тепловизором).Тепловизоры бывают разных размеров, но обычно довольно маленькие (от нескольких
от миллиметров до нескольких сантиметров), но сцена, которую мы хотим снять, может
быть любого размера: менее одного миллиметра в случае макросъемки
фотографии до тысяч километров при воспроизведении, например,
Луна.
Расстояние до сцены также может варьироваться от нескольких миллиметров до бесконечности.
(или очень-очень далеко).
Вопрос в том, как выбрать наиболее подходящий объектив по фокусному расстоянию.
чтобы соответствовать конкретной потребности.
Эта увеличительная линза проецирует изображение вида за пределы
окно на экране (щелкните для увеличения).
Определение проблемы
Линза — это интерфейс между пространством объектов (сценой, реальным миром
мы хотим записать) и пространство изображения (проекция излучаемого света
по месту происшествия).
На рисунке ниже объектное пространство находится слева от линзы, а
пространство изображения находится справа.
Объект, объектив и изображение с расстояниями, размерами и плоскостями.Свет идет слева (объект) направо (изображение).
Даже если он не нарисован явно, между этими двумя пространствами свет только
разрешено проходить через линзу; свет не может идти прямо от объекта
пространство в пространство изображения.
Физически это достигается за счет помещения тепловизора и объектива в герметичный
коробку, оставляя только небольшое отверстие, пропускающее свет через предназначенное
дорожка.
Этот корпус отсутствует на изображении с лупой выше (или
объектив камеры ниже), и получившееся изображение имеет низкую контрастность и выглядит
сероватый.
Предположим, мы хотим получить изображение объекта, представленного здесь
красная жирная вертикальная стрелка.
Стрелки используются для обозначения объектов и их изображений, потому что это
немедленно очистить, если изображения вертикальные или перевернутые.
Объект расположен на расстоянии x o от объектива и
имеет высоту y o (суффиксы «o» обозначают
объектное пространство).
Изображение формируется на плоскости пленки (тепловизора) на расстоянии
x i и имеет высоту y i ( «i»
суффиксы обозначают пространство изображения).
Здесь для наглядности объект представлен лежащим на оптическом
ось и занимая только половину возможного пространства; на самом деле объект
обычно центрируется на оптической оси и занимает все пространство (и может
также быть в любом месте выше, ниже или поперек оптической оси).
При использовании здесь приближений первого порядка ничего не меняет
пропорции, если объект центрирован или нет, и применяются те же формулы:
x o — это размер объекта, а x i — это размер объекта.
размер его изображения вне зависимости от вертикального положения относительно оптического
ось.
Расстояния x o и x i измеряются от
передняя и задняя главные плоскости объектива соответственно.
Если бы у нас была только одна тонкая линза (то есть они тонкие по сравнению с их
фокусное расстояние и радиусы кривизны их поверхностей), мы могли измерить
x o и x i от самого объектива, но
поскольку линзы камеры представляют собой сложные оптические системы, состоящие из нескольких линз.
упакованы вместе в тубу, даже если вся система ведет себя как единая
линзу, обычно не представляется возможным рассматривать ее как единую «тонкую
линза »; линза имеет толщину, которой нельзя пренебречь.У толстой линзы есть две основные плоскости: лучи входят в толстую линзу, как если бы
Линза была тонкой и располагалась на переднем торце главной плоскости, выходя из нее, как будто
Линза была тонкой и располагалась в задней главной плоскости.
Сложность в том, что эти два самолета не обязательно совпадают, они могут
находиться в любом месте внутри или снаружи объектива, и передняя плоскость также может быть позади
задний самолет.
Если объект находится далеко, это не проблема, но при выполнении макроса
фотографии трудно понять, откуда следует измерять расстояния.
Положение этих плоскостей почти никогда не определяется объективом.
производителя и их позицию сложно угадать.
Если вы используете коммерческую камеру с совместимым объективом, расстояние
x i уже настроен, чтобы обеспечить идеальную фокусировку, и вы
не беспокойтесь (задняя главная точка всегда одно фокусное расстояние
впереди плоскости пленки, когда объектив сфокусирован на бесконечность).
Вы также должны учитывать, что обычные фотообъективы состоят из нескольких
группа линз, которые перемещаются относительно друг друга для фокусировки (или масштабирования) и
это также может изменить положение главных плоскостей.
Положение передней главной плоскости нельзя игнорировать при выполнении
макросъемка.
Чтобы определить его местонахождение, достаточно сфотографировать объективом, определить
увеличение (соотношение размеров изображения и объекта), вычислить
x o и x i и измерьте их обратно от
объект и изображение соответственно, чтобы увидеть, где расположены плоскости.
Этот фотообъектив для зеркальной камеры проецирует изображение за пределы
окно на экране (щелкните для увеличения).
Бесконечность — это очень большое расстояние, и теоретически световые лучи исходят от
объекты на бесконечности параллельны друг другу, но на практике вы не
нужно зайти так далеко.
Расстояние x o , которое намного больше фокусного расстояния
f достаточно близко к бесконечности.
Геометрическая оптика: изображение одиночной линзы
У нас есть объект, излучающий (отражающий) свет, и линза, формирующая изображение.
этого объекта на расстоянии за линзой.Чтобы вычислить размер и положение этого изображения, два уравнения
являются обязательными.
В этих уравнениях используется фокусное расстояние объектива f , которое составляет
характеристика линзы и обычно выражается в миллиметрах.
Первое уравнение определяет условие фокуса и устанавливает
соотношение между расстоянием до объекта x o , расстояние до изображения
x i и фокусное расстояние f .
Здесь размеры — это просто расстояния, а не координаты: все они положительны.
и выложен, как показано на диаграмме выше.Некоторые формулы в учебниках используют знак минуса для перевернутых изображений или
пространство изображения; здесь дело обстоит не так.
Второе полезное уравнение устанавливает связь между увеличением, объектом
или расстояние изображения, и фокусное расстояние.
Увеличение — это по определению соотношение между размером изображения
y i и размер объекта y o .
Из-за похожих треугольников M также является соотношением между изображениями
расстояние x i и расстояние до объекта x o (два
части с f уже являются комбинациями предыдущих уравнений).
С помощью этих двух уравнений можно определить все параметры
простая (геометрическая) оптическая система, состоящая из одной линзы.
За исключением проблемы главных плоскостей, объясненной ранее, это также
допустимо, если линза представляет собой сложную систему, состоящую из множества линз, ведущих себя как
одиночный объектив, как и в случае с фотообъективами.
С помощью тригонометрии также можно рассчитать угол обзора.
ω , которое является функцией фокусного расстояния f ,
увеличение M и размер тепловизора, представленные здесь как
y i , это следует интерпретировать как самое большое изображение, которое
поместится в тепловизор.
Калькулятор фокусного расстояния
Следующий калькулятор выполнит вычисления за вас, просто введите размер объекта.
y o , размер изображения y i , расстояние до объекта
x o и нажмите кнопку «вычислить»; калькулятор
вычислит пропущенные значения.
Если вы используете объектив камеры, вам не следует слишком заботиться о
x i : объектив уже предназначен для формирования изображения на
правильное расстояние, соответствующее креплению камеры.
На самом деле x i il всегда очень близко к f .
Когда объектив сфокусирован на бесконечность ( x o = ∞),
x i и f равны.
В обычных условиях фотографии x i немного больше
чем f .
По мере того, как расстояние до объекта x o становится меньше, расстояние до изображения
x i увеличивается.
Фокусировка объектива достигается регулировкой x i .В макросъемке, где x o очень маленькие,
x i может быть довольно большим и для получения четкого изображения
может потребоваться увеличить расстояние между объективом и тепловизором,
например, с удлинительной трубкой.
Это заставит немакрообъектив работать на близком расстоянии, но качество
изображение может (будет) ухудшиться.
Тем не менее, попробовать стоит.
Обратите внимание, что обычно формирователи изображений или пленки имеют прямоугольную форму, а это означает, что если
вы используете калькулятор для определения поля зрения, вы получите три
разные значения, если вы рассчитываете высоту, ширину или диагональ.
Стандартные размеры тепловизора
В таблице ниже указаны размеры наиболее распространенных тепловизоров и пленок.
Эти значения полезны при определении максимального размера объекта.
y i для данного тепловизора.
| Размер тепловизора | Высота [мм] | Ширина [мм] | Диагональ [мм] |
| 24 × 36 мм 2 | 24.0 | 36,0 | 43,3 |
| APS-C | 14,8 | 22,2 | 26,7 |
| 1 « | 9,6 | 12,8 | 16,0 |
| 2/3 « | 6,6 | 8,8 | 11,0 |
| 1/2 « | 4,8 | 6,4 | 8,0 |
| 1/3 « | 3.6 | 4,8 | 6,0 |
| 1/4 « | 2,7 | 3,6 | 4,5 |
Если вам интересно, что означает размер тепловизора в дюймах и как он связан
на его физическую поверхность, это происходит от старых трубок видеокамеры (вакуумных) и
описывает их внешний диаметр.
Диагональ составляет примерно две трети внешнего диаметра.
Трубки камеры исчезли в 1990-х годах, и их заменили ПЗС-сенсоры, но старые
номинал стандартного размера все еще используется.
Заключение
Основные понятия геометрической оптики (первого порядка) применительно к фотографической
линзы были ненадолго экспонированы.
По этой причине, к сожалению, физические концепции, лежащие в основе этих явлений, были
значительно упрощен; для получения более подробной информации я настоятельно рекомендую обратиться к книгам
сообщается в разделе библиографии.
Тем не менее, я надеюсь, что простой калькулятор поможет выбрать наиболее
подходящие линзы для любых условий.
Библиография и дополнительная литература
| [1] | Уоррен Дж.Смит. Современная оптическая техника — Дизайн оптических систем. 3 rd Edition, McGraw-Hill, 2000 г.  ,раздел 2.3. |
| [2] | Юджин Хехт. Оптика. 4 th Edition, Addison Wesley, 2002, Глава 5. |
Калькулятор фокусного расстояния и принцип работы встроенных камер — Arducam
Как оптический формат объектива и формат сенсора влияют на поле зрения?
Оптический формат объектива определяет размер круга изображения, в котором будет сжато все поле, а формат сенсора определяет прямоугольную область для захвата круга изображения.В большинстве настроек камеры прямоугольная область сенсора обрезает участок внутри круга изображения.
В идеальном случае оптический формат объектива будет равен формату сенсора, где диагональ сенсора равна диаметру круга изображения, поэтому диагональное поле зрения сенсора (DFoV) равно собственному полем обзора объектива.
Также часто используются объективы с большим оптическим форматом, чем формат датчика изображения. Однако поле за пределами прямоугольника датчика будет пропущено, что приведет к уменьшению поля зрения.С объективами того же оптического формата, чем меньше размер сенсора, тем меньше будет поле обзора. Если оптический формат меньше формата сенсора, будет иметь место темное неэкспонированное окружение, но полезно захватить все поле линз типа «рыбий глаз».
Почему важно фокусное расстояние и как оно влияет на изображение?
Чтобы захватить лучший кадр на встроенных камерах, главное — захватить соответствующее поле обзора (FoV). Поле зрения сильно зависит от фокусного расстояния объектива, потому что датчик изображения улавливает поле, сжатое объективом в круге изображения.Меньшее фокусное расстояние означает, что объектив может втиснуть больше полей в круг изображения на определенном расстоянии. Поскольку фокусное расстояние представляет собой способность сводить свет, линзы с одинаковым фокусным расстоянием аналогичным образом искривляют свет, что приводит к аналогичному полю зрения на датчиках определенного формата.
Как рассчитывается фокусное расстояние камеры?
Фокусное расстояние камеры — это расстояние от центра объектива до точек фокусировки. Если фокусные точки находятся ближе к центру линзы, это означает, что линза имеет большую оптическую силу для объединения света.Чем сильнее мощность, тем шире поле зрения и существует взаимосвязь между полем обзора и фокусным расстоянием. Поскольку свет захватывается со сцены и попадает на датчик изображения таким же образом, треугольники, образующиеся при входе и выходе света из линзы, аналогичны. Следовательно, мы можем использовать предполагаемый размер поля и расстояние для расчета фокусного расстояния.
Как увеличить или уменьшить фокусное расстояние?
Если вы производитель линз, вы можете сконструировать элементы линз с различными изогнутыми поверхностями для изменения фокусного расстояния.В противном случае вы не можете напрямую изменить фокусное расстояние, потому что после изготовления элемента объектива его характеристики фиксируются. Хотя вы не можете изменить фокусное расстояние на элементарном уровне, у вас все еще есть два способа изменить эффективное фокусное расстояние оптической системы.
Первый простой: просто замените объектив на другой объектив с другим фокусным расстоянием. Чтобы упростить оптический тест, Arducam выпустила комплекты линз, которые упаковывают линзы с разным фокусным расстоянием в небольшую коробку.
Другой способ — использовать зум-объектив. На определенном датчике изображения увеличение или уменьшение фокусного расстояния означает увеличение или уменьшение изображения. В отличие от объективов с фиксированным фокусным расстоянием (также известных как объективы с фиксированным фокусным расстоянием), зум-объектив оснащен подвижными элементами внутри, поэтому элементы могут перемещаться ближе или дальше для изменения эффективного фокусного расстояния.
Arducam предлагает камеры Pan-Tilt-Zoom и варифокальные камеры UVC для решения этой проблемы.
Расчетное фокусное расстояние
Фокусное расстояние f´ виртуально служит для расчета требуемой линзы и, таким образом, является наиболее важной характеристикой для характеристики (энтоцентрической) нормальной линзы.
Теоретическое значение расчета фокусного расстояния позволяет найти наиболее подходящую оптику. Типичные приращения фокусных расстояний для объективов с байонетом C составляют, например, (1,8, 2,8, 4, 6,) 8, 12, 16, 25, 35, 50 и 75 мм.
classicf ‘= g / (G / B + 1)
с использованием информации датчика
Расчет фокусного расстояния с использованием размера сенсора, рабочего расстояния и размера объекта
Примечание: Даже при использовании раскрывающихся списков можно вводить собственные значения.Пожалуйста, используйте первую запись «user def.»!
Мы уважаем вашу конфиденциальность: мы не храним никаких данных, результатов или получателей. Отправьте свой расчет с помощью собственной почтовой программы (MailTo-link).
Отправить данные по электронной почте
Внимание: Расчетные значения фокусного расстояния менее 1,4 мм и более 500 мм объявлены нереальными. Тем не менее отображаются крайние значения. Обратите внимание, что очень маленькие рабочие расстояния ниже предела крупного плана могут быть реализованы только с использованием дополнительных колец для макросъемки.В очень близком диапазоне (несколько см) фокусные расстояния не могут быть рассчитаны точно из-за упрощенного приблизительного расчета и неизвестных размеров линз. Используйте для этого макрообъективы!
Фокусное расстояние: вычислить с информацией о размерах пикселей
Примечание: Даже при использовании раскрывающихся списков можно вводить собственные значения. Пожалуйста, используйте первую запись «user def.»!
Мы уважаем вашу конфиденциальность: мы не храним никаких данных, результатов или получателей.Отправьте свой расчет с помощью собственной почтовой программы (MailTo-link).
Отправить данные по электронной почте
Более подробную информацию об оптических расчетах, таких как расчет фокусного расстояния, можно найти в главе «Основы оптики».
Калькулятор фокусного расстояния объектива
Калькулятор фокусного расстояния объектива
Введение
При фотосъемке или видеосъемке фотоаппаратом, объективом (или системой
линзы) используется для проецирования изображения сцены, которую мы хотим записать на свет
на чувствительной пленке или на цифровом датчике (называемом тепловизором).Тепловизоры бывают разных размеров, но обычно довольно маленькие (от нескольких
от миллиметров до нескольких сантиметров), но сцена, которую мы хотим снять, может
быть любого размера: менее одного миллиметра в случае макросъемки
фотографии до тысяч километров при воспроизведении, например,
Луна.
Расстояние до сцены также может варьироваться от нескольких миллиметров до бесконечности.
(или очень-очень далеко).
Вопрос в том, как выбрать наиболее подходящий объектив по фокусному расстоянию.
чтобы соответствовать конкретной потребности.
Эта увеличительная линза проецирует изображение вида за пределы
окно на экране (щелкните для увеличения).
Определение проблемы
Линза — это интерфейс между пространством объектов (сценой, реальным миром
мы хотим записать) и пространство изображения (проекция излучаемого света
по месту происшествия).
На рисунке ниже объектное пространство находится слева от линзы, а
пространство изображения находится справа.
Объект, объектив и изображение с расстояниями, размерами и плоскостями.Свет идет слева (объект) направо (изображение).
Даже если он не нарисован явно, между этими двумя пространствами свет только
разрешено проходить через линзу; свет не может идти прямо от объекта
пространство в пространство изображения.
Физически это достигается за счет помещения тепловизора и объектива в герметичный
коробку, оставляя только небольшое отверстие, пропускающее свет через предназначенное
дорожка.
Этот корпус отсутствует на изображении с лупой выше (или
объектив камеры ниже), и получившееся изображение имеет низкую контрастность и выглядит
сероватый.
Предположим, мы хотим получить изображение объекта, представленного здесь
красная жирная вертикальная стрелка.
Стрелки используются для обозначения объектов и их изображений, потому что это
немедленно очистить, если изображения вертикальные или перевернутые.
Объект расположен на расстоянии x o от объектива и
имеет высоту y o (суффиксы «o» обозначают
объектное пространство).
Изображение формируется на плоскости пленки (тепловизора) на расстоянии
x i и имеет высоту y i ( «i»
суффиксы обозначают пространство изображения).
Здесь для наглядности объект представлен лежащим на оптическом
ось и занимая только половину возможного пространства; на самом деле объект
обычно центрируется на оптической оси и занимает все пространство (и может
также быть в любом месте выше, ниже или поперек оптической оси).
При использовании здесь приближений первого порядка ничего не меняет
пропорции, если объект центрирован или нет, и применяются те же формулы:
x o — это размер объекта, а x i — это размер объекта.
размер его изображения вне зависимости от вертикального положения относительно оптического
ось.
Расстояния x o и x i измеряются от
передняя и задняя главные плоскости объектива соответственно.
Если бы у нас была только одна тонкая линза (то есть они тонкие по сравнению с их
фокусное расстояние и радиусы кривизны их поверхностей), мы могли измерить
x o и x i от самого объектива, но
поскольку линзы камеры представляют собой сложные оптические системы, состоящие из нескольких линз.
упакованы вместе в тубу, даже если вся система ведет себя как единая
линзу, обычно не представляется возможным рассматривать ее как единую «тонкую
линза »; линза имеет толщину, которой нельзя пренебречь.У толстой линзы есть две основные плоскости: лучи входят в толстую линзу, как если бы
Линза была тонкой и располагалась на переднем торце главной плоскости, выходя из нее, как будто
Линза была тонкой и располагалась в задней главной плоскости.
Сложность в том, что эти два самолета не обязательно совпадают, они могут
находиться в любом месте внутри или снаружи объектива, и передняя плоскость также может быть позади
задний самолет.
Если объект находится далеко, это не проблема, но при выполнении макроса
фотографии трудно понять, откуда следует измерять расстояния.
Положение этих плоскостей почти никогда не определяется объективом.
производителя и их позицию сложно угадать.
Если вы используете коммерческую камеру с совместимым объективом, расстояние
x i уже настроен, чтобы обеспечить идеальную фокусировку, и вы
не беспокойтесь (задняя главная точка всегда одно фокусное расстояние
впереди плоскости пленки, когда объектив сфокусирован на бесконечность).
Вы также должны учитывать, что обычные фотообъективы состоят из нескольких
группа линз, которые перемещаются относительно друг друга для фокусировки (или масштабирования) и
это также может изменить положение главных плоскостей.
Положение передней главной плоскости нельзя игнорировать при выполнении
макросъемка.
Чтобы определить его местонахождение, достаточно сфотографировать объективом, определить
увеличение (соотношение размеров изображения и объекта), вычислить
x o и x i и измерьте их обратно от
объект и изображение соответственно, чтобы увидеть, где расположены плоскости.
Этот фотообъектив для зеркальной камеры проецирует изображение за пределы
окно на экране (щелкните для увеличения).
Бесконечность — это очень большое расстояние, и теоретически световые лучи исходят от
объекты на бесконечности параллельны друг другу, но на практике вы не
нужно зайти так далеко.
Расстояние x o , которое намного больше фокусного расстояния
f достаточно близко к бесконечности.
Геометрическая оптика: изображение одиночной линзы
У нас есть объект, излучающий (отражающий) свет, и линза, формирующая изображение.
этого объекта на расстоянии за линзой.Чтобы вычислить размер и положение этого изображения, два уравнения
являются обязательными.
В этих уравнениях используется фокусное расстояние объектива f , которое составляет
характеристика линзы и обычно выражается в миллиметрах.
Первое уравнение определяет условие фокуса и устанавливает
соотношение между расстоянием до объекта x o , расстояние до изображения
x i и фокусное расстояние f .
Здесь размеры — это просто расстояния, а не координаты: все они положительны.
и выложен, как показано на диаграмме выше.Некоторые формулы в учебниках используют знак минуса для перевернутых изображений или
пространство изображения; здесь дело обстоит не так.
Второе полезное уравнение устанавливает связь между увеличением, объектом
или расстояние изображения, и фокусное расстояние.
Увеличение — это по определению соотношение между размером изображения
y i и размер объекта y o .
Из-за похожих треугольников M также является соотношением между изображениями
расстояние x i и расстояние до объекта x o (два
части с f уже являются комбинациями предыдущих уравнений).
С помощью этих двух уравнений можно определить все параметры
простая (геометрическая) оптическая система, состоящая из одной линзы.
За исключением проблемы главных плоскостей, объясненной ранее, это также
допустимо, если линза представляет собой сложную систему, состоящую из множества линз, ведущих себя как
одиночный объектив, как и в случае с фотообъективами.
С помощью тригонометрии также можно рассчитать угол обзора.
ω , которое является функцией фокусного расстояния f ,
увеличение M и размер тепловизора, представленные здесь как
y i , это следует интерпретировать как самое большое изображение, которое
поместится в тепловизор.
Калькулятор фокусного расстояния
Следующий калькулятор выполнит вычисления за вас, просто введите размер объекта.
y o , размер изображения y i , расстояние до объекта
x o и нажмите кнопку «вычислить»; калькулятор
вычислит пропущенные значения.
Если вы используете объектив камеры, вам не следует слишком заботиться о
x i : объектив уже предназначен для формирования изображения на
правильное расстояние, соответствующее креплению камеры.
На самом деле x i il всегда очень близко к f .
Когда объектив сфокусирован на бесконечность ( x o = ∞),
x i и f равны.
В обычных условиях фотографии x i немного больше
чем f .
По мере того, как расстояние до объекта x o становится меньше, расстояние до изображения
x i увеличивается.
Фокусировка объектива достигается регулировкой x i .В макросъемке, где x o очень маленькие,
x i может быть довольно большим и для получения четкого изображения
может потребоваться увеличить расстояние между объективом и тепловизором,
например, с удлинительной трубкой.
Это заставит немакрообъектив работать на близком расстоянии, но качество
изображение может (будет) ухудшиться.
Тем не менее, попробовать стоит.
Обратите внимание, что обычно формирователи изображений или пленки имеют прямоугольную форму, а это означает, что если
вы используете калькулятор для определения поля зрения, вы получите три
разные значения, если вы рассчитываете высоту, ширину или диагональ.
Стандартные размеры тепловизора
В таблице ниже указаны размеры наиболее распространенных тепловизоров и пленок.
Эти значения полезны при определении максимального размера объекта.
y i для данного тепловизора.
| Размер тепловизора | Высота [мм] | Ширина [мм] | Диагональ [мм] |
| 24 × 36 мм 2 | 24.0 | 36,0 | 43,3 |
| APS-C | 14,8 | 22,2 | 26,7 |
| 1 « | 9,6 | 12,8 | 16,0 |
| 2/3 « | 6,6 | 8,8 | 11,0 |
| 1/2 « | 4,8 | 6,4 | 8,0 |
| 1/3 « | 3.6 | 4,8 | 6,0 |
| 1/4 « | 2,7 | 3,6 | 4,5 |
Если вам интересно, что означает размер тепловизора в дюймах и как он связан
на его физическую поверхность, это происходит от старых трубок видеокамеры (вакуумных) и
описывает их внешний диаметр.
Диагональ составляет примерно две трети внешнего диаметра.
Трубки камеры исчезли в 1990-х годах, и их заменили ПЗС-сенсоры, но старые
номинал стандартного размера все еще используется.
Заключение
Основные понятия геометрической оптики (первого порядка) применительно к фотографической
линзы были ненадолго экспонированы.
По этой причине, к сожалению, физические концепции, лежащие в основе этих явлений, были
значительно упрощен; для получения более подробной информации я настоятельно рекомендую обратиться к книгам
сообщается в разделе библиографии.
Тем не менее, я надеюсь, что простой калькулятор поможет выбрать наиболее
подходящие линзы для любых условий.
Библиография и дополнительная литература
| [1] | Уоррен Дж.Смит. Современная оптическая техника — Дизайн оптических систем. 3 rd Edition, McGraw-Hill, 2000 г., раздел 2.3. |
| [2] | Юджин Хехт. Оптика. 4 th Edition, Addison Wesley, 2002, Глава 5. |
РАССЧИТАТЬ ФОКУСНОЕ РАССТОЯНИЕ l Калькулятор фокусного расстояния
Как найти фокусное расстояние
Фокусное расстояние объектива — это расстояние в миллиметрах между оптическим центром объектива и датчиком камеры.Оптический центр также называют узловой точкой. Узловая точка линзы может рассматриваться как точка, в которой сходятся световые лучи, попадающие в линзу. Имейте в виду, что фокусное расстояние определяется, когда камера сфокусирована на бесконечность. В настоящее время найти фокусное расстояние объектива легко, потому что оно всегда печатается на современных объективах. Однако, как я обнаружил, на винтажных объективах это не всегда так, поэтому вам нужно рассчитать фокусное расстояние.
Как творчески использовать фокусное расстояние:
На практике фокусное расстояние говорит вам, каков угол обзора с определенным объективом.Основное правило: чем короче фокусное расстояние (или чем меньше число на объективе), тем шире угол обзора. С другой стороны, чем больше фокусное расстояние (или чем больше число на объективе), тем уже угол обзора. Я написал отдельный блог о уравнении фокусного расстояния, где сравниваю разные фокусные расстояния. Вы найдете разные изображения для уравнения линзы. Также я объясню, как можно творчески использовать разные фокусные расстояния и в какой ситуации. Этот блог можно найти здесь: «Сравните фокусные расстояния — что такое фокусное расстояние».
Теперь, когда мы точно понимаем, что такое фокусное расстояние, я расскажу вам о практических шагах по его вычислению!
Как рассчитать фокусное расстояние объектива
Расчет фокусного расстояния объектива — довольно интересный и простой процесс. Вы легко можете измерить это с помощью рулетки! Этот метод можно использовать только с собирающими линзами, но не с расходящимися линзами.
Конвергентные линзы в сравнении с расходящимися линзами
Сходящиеся линзы — это линзы, которые собирают световые лучи, идущие к ним, тогда как расходящиеся линзы — это линзы, которые рассеивают световые лучи, идущие к ним.Сводящие линзы формируют реальное изображение, а расходящиеся линзы формируют виртуальное изображение. Сводящая линза также известна как выпуклая линза, а расходящаяся линза также известна как вогнутые линзы. Насколько мне известно, собирающие линзы используются только для фото- и видеосъемок, но поправьте меня в разделе комментариев, если я ошибаюсь!
Необходимость определения фокусного расстояния
Следующие шаги объясняют, как вычислить фокусное расстояние:
Необходимости:
— Рулетка или линейка
— Темная комната с белой стеной (другие цвета тоже подходят
— Сильная лампа для создания некоторой задней подсветки
Калькулятор глубины резкости (DoF)
Как использовать
DoF Calculator
Этот калькулятор поможет вам оценить, какие настройки камеры необходимы для достижения желаемого уровня резкости.
Глубина резкости — один из самых мощных творческих инструментов в фотографии, и, чтобы помочь вам освоить его, мы с большой любовью подготовили руководство по глубине резкости. Прочтите его, и вы станете настоящим рассказчиком, я обещаю:
Depth of Field: The Definitve Guide
Иногда вам нужно увеличить глубину резкости, чтобы все оставалось резким. Классический пример — когда вы фотографируете Млечный Путь, когда вы обычно хотите запечатлеть детали от переднего плана до горизонта, запечатлевая звезды в виде больших ярких пятен.Обычно вы используете большую глубину резкости при съемке пейзажей (днем и ночью), городских пейзажей и архитектуры.
В других случаях вы предпочтете использовать небольшую глубину резкости, чтобы направить внимание зрителей на определенное место, например, чтобы отделить объект от занятого фона. Это типичный случай портретной фотографии, но он также очень удобен при съемке пейзажей, улиц, продуктов, мероприятий и крупным планом.
Посмотрите на следующую картинку, мы используем малую глубину резкости, чтобы привлечь внимание зрителя к модели.Мы использовали это фото, когда наш магазин футболок заработал.
В калькуляторе просто укажите тип своей камеры (размер сенсора), диафрагму, фокусное расстояние, фокусное расстояние ( реальное! Не эквивалент в 35 мм ) и телеконвертер для расчета глубины резкости:
- Гиперфокальное distance: Ближайшее расстояние, на котором объектив может быть сфокусирован, сохраняя при этом объекты на бесконечности приемлемо резкими. Когда линза сфокусирована на этом расстоянии, все объекты на расстояниях от половины гиперфокального расстояния до бесконечности будут приемлемо резкими.
- Предел гиперфокуса вблизи: Расстояние между камерой и первым элементом, которое считается приемлемо резким при фокусировке на гиперфокальном расстоянии.
- Глубина резкости (DOF): Расстояние между самой дальней и ближайшей точками, которые находятся в допустимом фокусе. Это также можно определить как зону приемлемой резкости перед и за объектом, на который фокусируется объектив.
- DOF near limit: Расстояние между камерой и первым элементом, которое считается достаточно резким.
- Дальний предел глубины резкости: Расстояние между камерой и самым дальним элементом, которое считается достаточно резким.
- Глубина резкости (DOF) спереди: Расстояние между ближним пределом глубины резкости и плоскостью фокусировки.
- Глубина резкости (DOF) сзади: Расстояние между плоскостью фокусировки и дальним пределом глубины резкости.
Калькулятор глубины резкости в приложении PhotoPills
Этот калькулятор также доступен в приложении PhotoPills с дополненной реальностью, чтобы помочь вам визуализировать, на чем сосредоточиться.Кроме того, вы также найдете усовершенствованный калькулятор глубины резкости, позволяющий установить круг замешательства (CoC). И в классических, и в расширенных калькуляторах есть обратный режим (DoF для настроек).
Классический калькулятор глубины резкости (DOF) PhotoPills — результаты в таблице. Классический калькулятор глубины резкости (DOF)
PhotoPills — результаты в дополненной реальности.
Примечание: учитывая размер сенсора, круг нерезкости рассчитывается исходя из размера отпечатка 8 дюймов × 10 дюймов (20 см × 25 см), расстояния просмотра 10 дюймов (25 см) и стандартной остроты зрения производителя.
Наконец, если вы заинтересованы в улучшении своей фотографии, ознакомьтесь с нашими подробными руководствами по фотографии на:
А также ознакомьтесь с этими основными руководствами по фотографии:
Как встроить калькулятор
DoF на свой веб-сайт
Воспользуйтесь силой Калькулятор глубины резкости (DOF) PhotoPills с вами. Просто скопируйте следующие строки и вставьте их в код своего веб-сайта прямо в то место, где вы хотите его встроить: