P-iris – пиар или полезная функция?

Октябрь 4, 2012

С появлением новой функции P-iris и освещения ее в публикациях как «создание нового революционно точного управления диафрагмой» я решил поделиться с читателями своими мыслями по этому поводу.

Прежде всего, улучшение каких характеристик получит пользователь, использующий новую функцию P-iris?

На сайте  Axis Communications http://www.axis.com/ru  в статье «Типы управления диафрагмой» написано, что: «P-Iris позволяет улучшить контрастность, четкость, разрешающую способность и глубину резкости».

Глубина резкости

Напомню читателям, что глубина резкости зависит от фокусного расстояния объектива, положения диафрагмы (диафрагменное число) и расстояния, на которое наводится резкость.

При фокусных расстояниях объективов до 6мм глубина резкости простирается от места установки камеры до бесконечности, и проблемы с ее увеличением отсутствуют.

Для любых других фокусных расстояниях объектива максимально возможная глубина резкости получается при фокусировке объектива на гиперфокальное расстояние рис.1. Это расстояние определяется расчетным путем и для каждого фокусного расстояния индивидуально.  В качестве примера, возьмем объектив с фокусным расстоянием 4мм. Его гиперфокальное расстояние равно 2,7м. Следовательно ближняя граница глубины резкости будет равна 2,7 : 2 = 1,35м, а дальняя – бесконечность.

Рис.1. Гиперфокальное расстояние для матриц 1/3

Если речь идет о получении большой глубины резкости вокруг объекта, расположенного на каком то удалении и фокусные расстояния объектива больше 12мм, то такая задача решается только выбором расстояния фокусировки.

Других способов увеличения глубины резкости оптическая наука нам не предоставила. Поэтому заявление об увеличенной глубине резкости просто пиар ход.

Четкость

Четкость изображения определяется характеристиками объектива и видеокамеры.

У объектива четкость формируемого изображения в основном определяется двумя параметрами – хроматическими аберрациями и дифракцией.

Хроматические аберрации проявляются при сильно открытой диафрагме и связаны с тем, что лучи света с разной длиной волны (разный цвет) преломляются в объективе под разными углами, создавая на ПЗС или CMOS матрице размытое изображение.

При закрытии отверстия диафрагмы хроматические аберрации уменьшаются, но усиливается влияние дифракции, которое так же, как и аберрации, проявляется в размытии изображения.

Но существует положение диафрагмы, при котором и аберрационные, и дифракционные искажения минимальны. Это положение соответствует диафрагменному числу 5.6.

У фотоаппаратов есть даже такой режим «Приоритет диафрагмы», который сокращенно обозначается «Av» (Aperture value). В этом режиме можно установить нужную диафрагму, допустим 5.6, а выдержку фотоаппарат определит сам. В результате снимок получается очень четким.

Но не всегда этим способом удается добиться хорошей четкости, и связано это с соотношением размера пиксела в ПЗС или CMOS матрице к размеру дифракционного пятна. На рис.2 … рис.5 приведены фрагменты ПЗС матрицы. Нанесенная сетка представляет собой пикселы квадратной формы, а белое пятно - проявление дифракционного эффекта.

Если размер дифракционного пятна не превышает размеры пиксела (рис.2), мы получим изображение с отличной четкостью. Если же размытие больше размера пиксела (рис.3, рис.4, рис.5), то изображение четким уже не будет. В этом случае камера сама будет «мылить» изображение. На рис.5 дифракционное пятно занимает площадь почти 9 пикселов. В этом случаи про четкость картинки можно забыть.

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5

Размер дифракционного пятна в зависимости от значения диафрагмы

Рис. 6. Улучшение контраста изображения

Поэтому общепринятое мнение, что при диафрагменном числе 5.6 изображение будет максимально четким соответствует действительности только при размере пиксела 5,5мкм и более. Следует отметить, что при больших размерах пикселов 7мкм, 8мкм возникает эффект нечувствительности камеры к размеру отверстия диафрагмы. Это проявляется в том, что четкость картинки остается максимальной в широком диапазоне диафрагм. Например: размер пиксела 7мкм, диапазон диафрагменных чисел, обеспечивающих максимальную четкость от 2,8 до 11.

Стало быть, четкость, улучшенная контрастность (рис.6) и разрешающая способность действительно делают функцию P-iris полезной опцией.

Система видеонаблюдения, построенная на IP камерах с функцией P-iris, позволит удовлетворить самые высокие требования к отображению объектов.

Эксперт по CCTV

Гонта Алексей Степанович

Все статьи