Библия видеонаблюдения. Часть 3.5. Передача контраста и модуляция.

Если кто-то забыл, то в рубрике #библия видеонаблюдения мы с вами читаем, в моём, вольном переводе, книгу #владодамьяновски и размышляем о том, как же сложно устроен этот мир видеонаблюдения!

Так вот! Последние статьи мы только и разговаривали про объективы и всё, что с ними связано! В конечном итоге, всё, что мы требуем от объектива - формировать чёткие и контрастные изображения и, конечно же, без искажений. Как мы с вами уже говорили, у объективов существуют пределы разрешающей способности, и это особенно важно иметь в виду, когда вы проектируете систему на базе камер с высоким разрешением. Разрешение объектива проявляется в его способности воспроизводить мелкие детали. Чтобы измерить эту способность, используется тестовая таблица, состоящая из чередующихся с различной пространственной плотностью (проще говоря с разными интервалами) чёрных и белых полос, в этом случае и #разрешение выражают в линиях на миллиметр, считаются все линии. Характеристика отражающая "отклик" объектива при различных пространственных плотностях и линиях на миллиметр, называется частотно-контрастной характеристикой (#чкх или contrast transfer function - ctf).

Теоретически более полезной явилась бы характеристика того, как объектив передаёт переходы между чёрными и белыми линиями (в форме синусоиды), а не чередующиеся резкие переходы. Особенно это важно для телевизионных объективов, где оптический сигнал преобразуется в электрический, а в электричестве синусоиду проще измерить. Вот #фпм как раз и является такой характеристикой. Функция передачи модуляции (modulation transfer function - mtf). Однако, на практике, намного проще изготовить тестовую таблицу с чёрно-белыми полосами, чем распечатывать плавные, синусоидальные переходы. ЧКХ не идентична ФПМ, однако, в измерениях она проще и вполне приемлема для описания общих характеристик объектива. Характеристики ФПМ зависят, в том числе, от качества стекла используемого при производстве, от конструкции оптики и области применения. К примеру, объективы для фототехники имеют ФПМ выше, чем для камер видеонаблюдения. Дело в том, что ПЗС- и КМОП- сенсоры имеют меньшее разрешение, чем кристаллическая структура фотоплёнки. Технически нецелесообразно перерасходовать ресурсы на производство объективов с существенно более высокой разрешающей способностью, чем сенсоры. Однако на сегодняшний день с ходом миниатюризации и повышения разрешающий способности эти различия стираются.

Обычный 1/3дюймовый #сенсор аналоговой камеры состоит из 768пикселов (элементов изображения) по горизонтали. Принимая во внимание физическую ширину в 4,8мм, мы можем сделать заключение, что максимальное количество вертикальных линий (пар чёрных/белых) здесь может составить: (768:4,8):2=80 линий на миллиметр. Большинство телевизионных объективов такое разрешение обеспечивают без проблем, поскольку оптические технологии давно уже шагнули дальше. Соответственно для съёмки в формате #fullhd потребует использования объектива, который будет в состоянии обеспечить (1920/4,8) /2 = 200л/мм, это означает, что камера высокой чёткости требует более высокой разрешающей способности от объектива, чем стандартная камера на таком же сенсоре. Скорее всего поэтому в отрасли видеонаблюдения стали выделять в отдельную категорию оптики объективы, предназначенные для мегапиксельных камер. Однако, на веру принимать тут ничего не следует и только испытания в реальных условиях могут подтвердить, какой #объектив лучше или хуже.

Иногда подобрать объектив нужно без проверки. Можно попробовать это сделать основываясь на значениях ФПМ.

Как видите, при низких значения пространственной частоты (до 100 линий) все объективы ведут себя одинаково. Однако далее разница становится ощутимее и подобрать объектив только по такой характеристике проще.