Объективы с технологией P-Iris

Современное сетевое видеонаблюдение дает отличное качество видеоизображения благодаря применению HDTV-, 4K- и мегапиксельных матриц, которые передают детализированное изображение, позволяющее идентифицировать людей и транспорт. Но на качество картинки влияет не только разрешение матрицы, но и качество оптики, точно настроенный фокус и погода: яркое солнце, дождь, снег, град, туман.

Ключевые аспекты обеспечения чёткости изображения – качество объектива и его способность управлять диафрагмой. Компании Axis и Kowa разработали объектив с новой технологией управления диафрагмой, которая называется P-Iris (precise iris, «точная диафрагма»). Эта технология основана на открытом стандарте и может работать с любыми совместимыми видеокамерами.

Такой объектив улучшает чёткость изображения и обеспечивает качественное видеонаблюдение при использовании стационарных сетевых камер, решая проблемы, связанные с изменением условий освещённости.

Какую роль играет диафрагма в получении качественного изображения

Диафрагма объектива функционирует подобно радужной оболочке глаза человека: она регулирует количество света для корректной экспозиции. Размер отверстия диафрагмы называется апертурой, и он влияет на глубину резкости и чёткость изображения.

Объектив способен фокусироваться только в одной точке, называемой точкой фокусировки. Однако перед и после этой точки есть область, где объекты остаются чёткими. Этот диапазон называется глубиной резкости или фокусом. Он важен для систем видеонаблюдения, так как большая её величина обеспечивает чёткость большей части изображения.

Фокус обратно пропорционален размеру диафрагмы: при увеличении апертуры глубина резкости уменьшается, а при уменьшении — увеличивается. Следовательно, для достижения максимальной глубины резкости следует использовать маленькую диафрагму (что соответствует высокому значению f-числа).

Однако для обеспечения чёткости изображения необходима не только достаточная глубина резкости, но и минимизация оптических ошибок и аберраций объектива. Все объективы создают аберрации изображения в той или иной степени при использовании всей поверхности линзы объектива. Применение слишком маленькой диафрагмы может привести к размытости изображения из-за дифракции. Это создаёт серьёзную проблему при наружном видеонаблюдении, когда яркий свет вынуждает камеру максимально сужать диафрагму, что приводит к искажениям, называемым дифракцией.

Уменьшение размера пикселей матрицы видеокамеры приводит к серьёзным проблемам, связанным с дифракцией. Из-за маленьких пикселей дифрагированный свет достигает большего их числа. Эта проблема особенно актуальна для камер с автоматической DC-диафрагмой и мегапиксельными матрицами с маленькими пикселями.

Какие существуют варианты управления диафрагмой

Диаметр отверстия диафрагмы объектива может быть постоянным или регулироваться вручную, или автоматически. Существуют три типа объективов с автоматической диафрагмой:

DC-диафрагма;

видеодиафрагма;

P-Iris.

В объективах с ручным управлением диафрагмой ее раскрытие необходимо настраивать вручную.

Объективы с диафрагмой, отверстие которой имеет постоянный диаметр или регулируется вручную, подходят для использования в помещениях с постоянным уровнем освещения, где не требуется систематическая регулировка.

С переменной освещенностью, к примеру, на улице, предпочтительнее применять объективы с автоматической диафрагмой. В объективах с DC-диафрагмой и видео диафрагмой используют аналоговый сигнал, преобразующийся в сигнал управления. В случае объектива с DC-диафрагмой преобразование происходит в камере, а у объективов с видеодиафрагмой – в самом объективе.

Оба типа объективов реагируют только на уровень освещения в кадре, но не учитывают влияние отверстия диафрагмы на другие параметры, такие как глубина резкости, которые влияют на качество изображения. Камера с такими объективами воспринимает только факт расширения или сужения отверстия диафрагмы в ответ на изменение уровня освещения, оставляя положение диафрагмы без внимания.

Чтобы решить эту задачу разработали технологию P-Iris.

Принципы работы технологии P-Iris

Система P-Iris включает объектив P-Iris и специальное программное обеспечение, установленное в камере. Это ПО управляет электромотором объектива P-Iris, который автоматически и точно регулирует диафрагму. В отличие от объективов с DC-диафрагмой, главная цель технологии P-Iris заключается не в постоянной настройке потока света, проходящего через объектив, а в улучшении качества изображений благодаря оптимальной настройке раскрытия диафрагмы, которая позволяет использовать центральную и самую эффективную часть объектива большую часть времени.

Такое положение диафрагмы, представленное в виде f-числа, гарантирует оптимальную работу объектива, снижая количество оптических ошибок, что приводит к получению более контрастных, чётких изображений с оптимальным разрешением и глубиной резкости. В сетевых камерах с технологией P-Iris эта настройка установлена по умолчанию.

Благодаря P-Iris, камера использует электронные инструменты, такие как усиление и регулировка времени экспозиции, для компенсации небольших изменений освещённости и улучшения качества изображения. Это позволяет сохранять оптимальное положение диафрагмы на протяжении длительного времени.

Однако если оптимальные параметры диафрагмы и возможности электронной обработки не могут адекватно корректировать экспозицию, камера с технологией P-Iris автоматически выбирает подходящее значение диафрагмы. В темноте диафрагма полностью раскрывается, а при ярком свете технология P-Iris ограничивает закрытие диафрагмы, чтобы предотвратить размытие изображения (дифракцию). Таким образом, P-Iris автоматически определяет наилучшее значение диафрагмы для обеспечения оптимального качества изображения в любых условиях освещённости.

Важно понимать, что видеокамера должна быть совместима с объективом P-Iris.

Выводы

Технология P-Iris оптимизирует работу сетевых камер при разных уровнях освещения, обеспечивая чёткое видео высокого разрешения с достаточной глубиной резкости. Она автоматически минимизирует дифракцию и аберрации изображения, контролируя размер отверстия диафрагмы объектива, который называется апертурой. Это позволяет контролировать количество проходящего света и получать правильную экспозицию. Величина апертуры также влияет на глубину резкости и чёткость изображения.

При наружном видеонаблюдении с постоянно меняющимся освещением лучше всего применять объектив с автоматически настраиваемой диафрагмой, обычно DC-диафрагмой. Однако такая диафрагма реагирует только на уровень освещения и не учитывает влияние отверстия диафрагмы на другие параметры качества изображения, такие как глубина резкости. Для решения данной задачи и создали технологию P-Iris.