Co to jest ogniskowa obiektywu?

Ogniskowa to wartość (mierzona zazwyczaj w milimetrach) opisująca odległość między środkiem układu optycznego obiektywu a płaszczyzną, na której powstaje ostry obraz. W przypadku kamer do monitoringu ta płaszczyzna to zwykle matryca kamery.

Można powiedzieć, że ogniskowa jest jednym z najważniejszych parametrów decydujących o tym, jak „blisko” i w jakiej perspektywie zobaczymy obserwowany obiekt. Przykładowo:

• W obiektywach szerokokątnych (krótkie ogniskowe, np. 2.8 mm) uzyskujemy szerokie pole widzenia.
• W obiektywach o dłuższej ogniskowej (np. 6 mm, 12 mm czy więcej) kąt widzenia staje się węższy, ale obraz jest „bliżej” – możemy skuteczniej obserwować odległe detale.

Dzięki zrozumieniu, jak działa ogniskowa, łatwiej dopasować rodzaj obiektywu do konkretnego zastosowania – inaczej konfiguruje się kamerę, która ma monitorować duży parking, a inaczej kamerę przeznaczoną do precyzyjnego obserwowania korytarza czy wąskiego przejścia.

Rodzaje ogniskowych w kamerach do monitoringu

W kamerach IP do monitoringu możemy wyróżnić kilka popularnych przedziałów ogniskowych. Przyjrzyjmy się pokrótce poszczególnym grupom.

Obiektywy szerokokątne (2.8–4 mm)

Ten zakres jest najbardziej rozpowszechniony w standardowych kamerach przemysłowych. Umożliwia obejrzenie szerokiej przestrzeni – na przykład całego parkingu, pomieszczenia biurowego czy sklepu. Ich zaletą jest duża elastyczność w zastosowaniu i możliwość skutecznej obserwacji tego, co dzieje się w szerokim kadrze. Wadą może być trudność w rozpoznaniu detali znajdujących się w znacznej odległości od kamery.

Obiektywy o średniej ogniskowej (4–8 mm)

Zapewniają kompromis między szerokim kątem a możliwością przybliżenia. Dobrze sprawdzają się przy monitoringu niedużych obszarów, kiedy trzeba jednak zachować nieco dokładniejszy wgląd w szczegóły.

Teleobiektywy (powyżej 8 mm)

Charakteryzują się wąskim kątem widzenia, pozwalają na dostrzeżenie detali z większej odległości. Znajdują zastosowanie tam, gdzie obiekt obserwacji jest oddalony – np. na placach budowy, parkingach wielopoziomowych czy w miejscach, w których priorytetem jest dokładna identyfikacja osób lub pojazdów. Teleobiektywy są szczególnie przydatne w kamerach obrotowych typu PTZ (Pan-Tilt-Zoom), gdzie odgrywają rolę w przybliżaniu wybranych elementów sceny.

Warto pamiętać, że na kąt widzenia ma również wpływ wielkość matrycy. Ten sam obiektyw będzie miał nieco inny rzeczywisty kąt widzenia w zależności od tego, czy współpracuje z matrycą np. 1/3" czy 1/2.7". Jednak w praktyce, przy doborze ogniskowej w monitoringu, najczęściej skupiamy się na nominalnych wartościach podawanych w specyfikacji przez producenta.

Przeczytaj również: Zastosowanie Kamer IP w małych firmach

Ogniskowa stała czy zmienna?

Wyróżniamy dwa podstawowe podejścia do konstrukcji obiektywów:

1. Obiektywy z ogniskową stałą (fixed)
2. Obiektywy z ogniskową zmienną (varifocal)

Ogniskowa stała oznacza, że kamera ma na stałe ustawioną wartość (np. 2.8 mm, 4 mm lub 6 mm). Takie rozwiązanie jest popularne w wielu prostych kamerach kopułkowych i tubowych. Cechuje się zazwyczaj mniejszą ceną i prostotą – nie trzeba (i nie można) ręcznie regulować zbliżenia. To dobre rozwiązanie w sytuacjach, kiedy już na etapie planowania instalacji wiemy, że potrzebujemy określonego kąta widzenia i ta wartość będzie zawsze odpowiednia.

Ogniskowa zmienna (varifocal) pozwala na regulację kąta widzenia w pewnym zakresie (np. 2.8–12 mm). Dzięki temu można dopasować pole widzenia kamery do realnych warunków na miejscu. To daje swobodę w sytuacjach, gdy nie jesteśmy pewni, czy kamera powinna obejmować szeroki plan, czy lepiej ustawić ją na węższy kadr. Obiektyw typu varifocal bywa droższy, ale w zamian zapewnia większe możliwości dostosowania się do różnorodnych scenariuszy monitoringu.

Z kolei w bardziej zaawansowanych rozwiązaniach można spotkać obiektywy motor-zoom (czyli z motorową regulacją ogniskowej), co pozwala na zmianę zoomu zdalnie, z poziomu rejestratora czy oprogramowania na komputerze lub telefonie.

Regulacja ogniskowej i zoomu – jak to działa?

Regulacja ogniskowej to nic innego jak fizyczna zmiana odległości między soczewkami w obiektywie. W obiektywach varifocal, które nie mają silnika (motor-zoom), robi się to zazwyczaj przy pomocy śrubek regulacyjnych lub pierścieni na obiektywie, umieszczonych bezpośrednio w obudowie kamery. Można wtedy ręcznie ustawić kąt widzenia, patrząc na obraz z kamery, aż do uzyskania satysfakcjonującego widoku.

Z kolei w kamerach z motor-zoomem wystarczy skorzystać ze stosownej opcji w oprogramowaniu (na przykład w rejestratorze sieciowym NVR) lub bezpośrednio w panelu przeglądarki internetowej kamery IP. Mechanizm elektryczny przesuwa soczewki wewnątrz obiektywu, zatem kąt widzenia zmienia się płynnie, a użytkownik może obserwować obraz na żywo i odpowiednio dopasować ustawienie.

Zoom optyczny odnosi się do zmiany obrazu poprzez rzeczywistą regulację ogniskowej. W przeciwieństwie do zoomu cyfrowego (który jedynie powiększa obraz już zarejestrowany, tracąc przy tym jakość), zoom optyczny pozwala na zbliżenie obiektu bez utraty ostrości i detali. Dlatego kamery z zoomem optycznym są cenione w sytuacjach, gdzie ważna jest obserwacja z dużej odległości, a jednocześnie trzeba zachować wysoką jakość obrazu.

Przeczytaj również: Monitoring domu jednorodzinnego - jaki system sprawdzi się najlepiej?

Kiedy wybrać szerokokątny obiektyw, a kiedy teleobiektyw?

Decyzja o wyborze obiektywu do monitoringu powinna opierać się na analizie miejsca, które chcemy obserwować, oraz rodzaju informacji, jakie są dla nas istotne.

Szerokokątny obiektyw (krótka ogniskowa, np. 2.8 mm) sprawdzi się, gdy:

• chcemy objąć duży obszar przy pomocy możliwie niewielkiej liczby kamer.
• monitoring dotyczy pomieszczeń (np. sklepów, biur, magazynów), w których bardziej liczy się ogólny wgląd w sytuację niż rozpoznanie drobnych detali na większym dystansie.
• przestrzeń jest ograniczona (np. w wąskich korytarzach), a chcemy, by kamera rejestrowała szeroką perspektywę.

Teleobiektyw (długa ogniskowa, np. 8 mm, 12 mm i więcej) okaże się dobrym wyborem, gdy:

• ważne jest obserwowanie obiektów położonych dalej (np. auta wjeżdżające na parking, piesi przemieszczający się w dużej odległości).
• chcemy zidentyfikować szczegóły (np. tablice rejestracyjne, twarze) z dystansu uniemożliwiającego skorzystanie z obiektywu szerokokątnego.
• kamera jest zamontowana wysoko (np. na słupie, dachu budynku), a istnieje konieczność przybliżania obrazu, by dojrzeć konkretne elementy sceny.

Często przy rozbudowanych systemach monitoringu stosuje się zróżnicowane ogniskowe. Kilka kamer szerokokątnych pozwala na ogólny podgląd całego terenu, natomiast kamery o dłuższej ogniskowej umożliwiają skupić się na wybranych miejscach newralgicznych. Taki układ jest typowy np. w centrach handlowych, gdzie jedne kamery obserwują szeroko ciągi komunikacyjne, a inne „patrzą” na szczególnie istotne strefy, np. wejścia i kasy.