Champ de vision et caractéristiques techniques des caméras dôme de vidéosurveillance

Optique des caméras dôme : boîtier, bulle, filtre de coupure IR

Chaque caméra dôme est un empilement d'imagerie de cinq éléments : la bulle, le filtre de coupure IR, l'ensemble objectif, le capteur d'image et l'anneau de LED IR. La bulle est le seul élément propre à la forme dôme, et la principale source de dégradation du FOV si elle est mal spécifiée ou mal entretenue. Les bulles standard sont en acrylique (PMMA) ou polycarbonate (PC) de 2-3 mm d'épaisseur. L'acrylique offre une meilleure clarté optique (transmission de lumière ~92 %) et une meilleure résistance aux rayures ; le polycarbonate échange quelques points de transmission contre une résistance aux chocs bien supérieure et est obligatoire pour les dômes antivandalisme IK10.

Bulles transparentes ou teintées (fumées). Les bulles transparentes conservent tout le flux lumineux et la transmission IR, donnant les meilleures performances en faible luminosité et en vision nocturne. Les bulles teintées, souvent appelées dômes « fumés » ou « black bubble », masquent visuellement la direction de visée mais réduisent la lumière visible de 30-50 % et l'IR de 10-20 %. Une bulle teintée peut faire chuter la portée IR effective d'une caméra de 30 m à 18-20 m. N'utilisez des bulles teintées que là où une visée discrète vaut plus que la performance de nuit (commerce de luxe, halls d'hôtel), jamais en périmètre ni dans des scènes à faible luminosité.

Distorsion dans les coins. La bulle est une calotte sphérique. Quand la caméra s'incline vers le bord de la bulle, la ligne de visée traverse l'acrylique sous un angle oblique, réfracte le trajet de la lumière et introduit 1-3 % de distorsion en barillet plus une légère aberration chromatique dans les coins de l'image. C'est invisible aux inclinaisons modérées (moins de 30° par rapport à la verticale), mais cela devient marqué au-delà de 60° d'inclinaison, où le bord de l'image peut perdre 5-8 % de résolution effective. Les fabricants d'objectifs en corrigent l'essentiel par des profils de calcul, mais l'effet est réel sur les références grand angle.

Rebond IR et problème du dôme sale. L'anneau de LED IR se trouve à l'intérieur de la bulle, juste à l'extérieur du barillet de l'objectif. Si la surface de la bulle accumule poussière, traces de doigts ou rayures, la lumière IR se réfléchit sur ces imperfections vers l'objectif et produit une tache blanche lumineuse au centre de l'image nocturne. C'est la cause la plus courante des plaintes « aveugle la nuit » sur les installations de dômes. Nettoyer la bulle avec un chiffon en microfibre rétablit les performances ; les bulles profondément rayées doivent être remplacées. Les dômes haut de gamme (Axis Q35, Hikvision DarkFighter, Dahua Lite AI) utilisent un joint de mousse entre le barillet de l'objectif et la bulle pour bloquer cette réflexion interne ; cherchez « IR baffle » ou « light isolation » sur la fiche technique.

Boîtiers antivandalisme ou non. Un dôme d'intérieur non antivandalisme utilise généralement de l'acrylique de 1,5-2 mm et un anneau de base en plastique (IK04-IK06). Un dôme antivandalisme utilise du polycarbonate de 3-4 mm, une base en aluminium moulé, des vis inviolables et est testé à IK10 (50 J d'impact). Le boîtier antivandalisme pèse 600-1200 g contre 200-400 g pour l'intérieur, ce qui compte pour les installations sur dalles de faux-plafond, où un renfort arrière est requis au-delà de 700 g.

FOV du dôme selon la focale : tableau 2,8 / 4 / 6 / 8 / 12 mm

Le champ de vision horizontal d'un dôme dépend de deux valeurs : la focale et la diagonale du capteur. La formule est HFOV = 2 · arctan(largeur_capteur / (2 · focale)). Le tableau ci-dessous donne le FOV horizontal et vertical pour les cinq focales les plus courantes sur trois tailles de capteur modernes. Les chiffres sont des spécifications de fabricant typiques, arrondies au degré le plus proche ; chaque référence varie de ±2°.

Notez que passer d'un capteur 1/3" à un 1/2" à focale égale élargit le HFOV d'environ 25 %. C'est pourquoi les dômes haut de gamme à capteurs 1/1.8" annoncent des angles nettement plus larges que les unités d'entrée de gamme en 1/3", même quand les deux indiquent un objectif de 2,8 mm. Pour des chiffres précis par référence, passez vos valeurs dans le calculateur FOV ou le sélecteur d'objectifs.

Dôme fixe, varifocal ou dôme PTZ motorisé

Les caméras dôme se répartissent en trois familles optiques, chacune avec un modèle de contrôle du FOV et un niveau de prix différents.

Dômes à objectif fixe (60-180 €). La focale est intégrée à l'ensemble objectif en usine. Les focales fixes typiques sont 2,8 mm et 4 mm. Avantages : coût le plus bas, boîtier le plus petit, consommation la plus faible (3-5 W), meilleure netteté optique pour le prix. Inconvénients : aucun réglage sur site ; si la scène change, on remplace la caméra. Utilisez des dômes fixes pour des déploiements répétables où une scène correspond à une référence : couloirs d'hôtel, blocs de salles de classe, allées de magasin de largeur égale.

Dômes varifocaux motorisés (150-450 €). L'objectif a un zoom et une mise au point motorisés, généralement 2,8-12 mm. L'installateur ou l'opérateur règle la focale à distance via l'interface web de la caméra. Avantages : une seule référence couvre toutes les scènes, des pièces de 25 m² aux couloirs de 80 m, aucun retour avec échelle pour réorienter, prise en charge de l'autofocus sur mouvement. Inconvénients : coût supérieur de 30-50 %, boîtier un peu plus grand, le mécanisme de zoom peut tomber en panne après 5-7 ans. C'est le choix par défaut pour les installations sérieuses et le seul raisonnable quand les scènes ne sont pas encore figées à la conception.

Dômes PTZ (800-3000+ €). Les dômes pan-tilt-zoom combinent un objectif varifocal (généralement 4,8-120 mm ou des rapports de zoom supérieurs) avec une rotation motorisée (360° continu) et une inclinaison (90-180°). La bulle est plus grande (140-260 mm de diamètre) pour dégager le bloc optique rotatif. Avantages : une caméra couvre ce qui exigerait autrement 6-12 caméras fixes, les préréglages et les rondes permettent une couverture programmée de plusieurs zones, le zoom optique délivre un détail de niveau identification à 50-200 m. Inconvénients : une seule zone est couverte à la fois ; le PTZ ne remplace pas la couverture fixe de la même zone, il s'y ajoute. Voir la comparaison complète dôme, bullet et PTZ.

Tailles de capteur (1/2.8", 1/2.5", 1/1.8") et impact sur le FOV

La taille du capteur est la deuxième variable qui détermine le champ de vision à une focale donnée. La nomenclature (1/3", 1/2.8", 1/2.7", 1/2.5", 1/2", 1/1.8") est un héritage des tubes vidicon et ne correspond pas à la diagonale physique du capteur en pouces. Diagonales réelles :

Capteur plus grand = FOV plus large à focale égale. Un objectif de 2,8 mm sur un capteur 1/3" donne ~96° de HFOV ; la même focale sur un capteur 1/1.8" donne ~126° de HFOV. Le plus grand capteur a aussi des photosites plus grands (typiquement 2,4 µm contre 1,4 µm), qui captent plus de lumière par pixel et offrent 1-2 EV de sensibilité en plus en faible luminosité. C'est pourquoi un dôme 4 MP en 1/1.8" surpasse un dôme 8 MP en 1/2.8" dans les scènes sombres malgré sa résolution nominale inférieure.

Les fiches techniques indiquent la taille du capteur sur la première ligne. Si un dôme est annoncé « 4 MP » sans taille de capteur, supposez 1/3", donc une unité d'entrée de gamme. Les dômes 4 MP premium sont toujours en 1/1.8" ou 1/2".

Niveaux de résolution : 2 MP, 4 MP, 5 MP, 8 MP, densité de pixels par mètre

La densité de pixels par mètre (PPM) est la seule mesure de résolution utile en surveillance. Elle exprime combien de pixels horizontaux couvrent un mètre de la scène à une distance donnée. EN 62676-4 fixe des seuils : 25 PPM pour la détection, 62 PPM pour l'observation, 125 PPM pour la reconnaissance, 250 PPM pour l'identification. Le tableau ci-dessous montre les PPM à 5 m, 10 m et 20 m pour un dôme de 2,8 mm sur quatre niveaux de résolution, avec un HFOV de 108° (capteur 1/2.7").

Lecture du tableau : un dôme 4 MP de 2,8 mm fournit un détail de niveau reconnaissance (125+ PPM) seulement jusqu'à ~7,5 m. Au-delà, vous avez des images de niveau observation, sans visages identifiables. Pour allonger la distance d'identification, augmentez la résolution (passez à 8 MP) ou resserrez l'objectif (passez à un dôme de 4 mm ou 6 mm). Pour approfondir ce compromis, lisez mégapixels contre distance.

Distances DORI de références de dômes typiques

Les distances DORI (Detection, Observation, Recognition, Identification) publiées par les fabricants suivent les définitions de densité de pixels d'EN 62676-4. Voici les valeurs DORI officielles de trois grands fabricants, chacune pour une référence typique de dôme 4 MP.

Utilisez-les comme repères de conception, pas comme promesses absolues : le DORI réel dépend du niveau de lumière, du contraste, du flou de mouvement et de la compression du codec. Pour votre propre combinaison de référence et de scène, le calculateur DORI fournit les quatre distances pour n'importe quel couple objectif-résolution, et l'analyse approfondie du DORI explique comment les seuils ont été établis.

Indice antivandalisme IK10, IP66/IP67, température de fonctionnement

Les indices environnementaux déterminent si un dôme survit là où vous le fixez. Il y a trois normes distinctes à lire : IK (choc), IP (poussière/eau) et température de fonctionnement.

Les indices IK (IEC 62262) mesurent l'énergie d'impact en joules. IK08 = 5 J (1,7 kg de 30 cm) ; IK10 = 20 J en standard ou 50 J renforcé (5 kg de 40 cm, équivalent à un fort coup de batte de baseball). Spécifiez IK10 pour : écoles, prisons, transports publics, stades, extérieurs de rez-de-chaussée et partout où la caméra est à portée d'une personne debout au sol. Les bureaux intérieurs et les plafonds au-dessus de 3,5 m peuvent utiliser l'IK08 ou des boîtiers d'intérieur non classés.

Les indices IP (IEC 60529) sont deux chiffres : le premier pour les solides, le second pour les liquides. IP66 = étanche à la poussière + jets d'eau puissants (buse de 12,5 mm, 100 kPa, distance de 3 m, aucune pénétration nuisible). IP67 = étanche à la poussière + immersion temporaire à 1 m de profondeur pendant 30 minutes. L'IP66 suffit pour 95 % des scénarios d'extérieur, y compris pluie battante et lavage à grande eau. L'IP67 n'est nécessaire que là où une eau stagnante ou une inondation est possible (accès de sous-sols, murs de quais, transformation alimentaire). L'IP68 (immersion continue) est rare et inutile hors piscines ou applications marines.

Température de fonctionnement. Les dômes standard fonctionnent de -10°C à +50°C. Les dômes pour milieux froids (-40°C à +60°C) comportent un chauffage interne qui consomme 4-8 W lorsqu'il est actif et exige du PoE+ (30 W) ou du 12 VDC auxiliaire. Pour des installations en Europe du Nord, au Canada ou en région alpine, spécifiez la variante -40°C : la bulle d'un dôme standard peut se fissurer à -25°C et son filtre de coupure IR à obturateur LCD ne bascule plus de façon fiable sous -15°C.

Spécification extérieure combinée. Une base sûre pour des dômes d'extérieur en lieu public est : IP66 + IK10 + -30°C à +60°C + PoE 802.3af (ou PoE+ si chauffage). Vérifiez les trois sur la fiche technique ; les fabricants satisfont parfois deux critères sur trois et omettent discrètement le troisième.

Hauteurs de fixation : plafond, mur, suspendu

La hauteur de fixation modifie à la fois la zone couverte et la densité de pixels sur le plan de la cible. Utilisez ces hauteurs de référence comme points de départ de l'étude.

Intérieur, plafond, dôme encastré. 2,4-3,0 m. Sous 2,4 m le dôme est exposé au vandalisme même en intérieur ; au-dessus de 3,0 m un dôme de 2,8 mm dépassera la portée d'identification en périphérie de son FOV. Pour la capture de visages aux entrées, placez le dôme à 2,7 m et 0,5-1,5 m en retrait de la porte, incliné de 10° vers le bas.

Intérieur, montage mural, dôme sur équerre. 3,0-4,0 m, avec une inclinaison de 15-25° vers le bas. Le montage mural est le bon choix quand l'installation au plafond est peu pratique (faux-plafonds sans accès au plénum, gaines en travers) ou quand on veut une vue directionnelle plutôt qu'un regard à 360° vers le bas. Un dôme mural à 3,5 m avec objectif de 4 mm et inclinaison de 20° couvre une zone de 6 m de large × 12 m de long avec un détail de niveau reconnaissance.

Extérieur, montage mural, avant-toit ou bandeau. 3,5-4,5 m. Fixez sous l'avancée de l'avant-toit pour abriter la bulle de la pluie directe et du soleil, ce qui réduit l'éblouissement et prolonge la vie de la bulle. Inclinez de 20-30° vers le bas pour une vue typique d'allée ou de cour.

Extérieur, montage suspendu, mât ou poutre. 4-8 m, avec 6 m comme point idéal pour les parkings et les parvis. Au-dessus de 8 m, un dôme de 2,8 mm tombe au sol sous 125 PPM (reconnaissance) même avec un capteur 4 MP : passez à un objectif de 6 mm ou 8 mm et acceptez le FOV plus étroit, ou montez à un capteur 8 MP. Pour des mâts très hauts (10-12 m), des dômes PTZ suspendus sont plus rentables que quatre ou cinq dômes fixes.

Enveloppe d'inclinaison. Chaque dôme a une inclinaison maximale, généralement 75-80° par rapport à l'horizontale. Cela crée un cône aveugle de 10-15° juste sous l'unité. Un dôme à 3 m de hauteur a un cercle aveugle de 0,8-1,0 m de diamètre au sol ; à 6 m le cercle aveugle atteint 1,6-2,0 m. Prévoyez des caméras adjacentes qui couvrent en croisement ces zones ; voir angles morts CCTV.

Erreurs courantes de FOV sur les dômes

Cinq erreurs expliquent la plupart des installations de dômes qui sous-performent. Chacune est corrigeable à la conception et coûteuse à corriger après l'installation.

Comment dimensionner un dôme : exemple détaillé

Scénario : une surface de vente de 8 m de large × 12 m de long, avec un plafond de 3,0 m. Le client veut des images de niveau reconnaissance de chaque visiteur et accepte le niveau observation dans les coins du fond. Le budget permet un dôme.

Étape 1 : choisir la position de fixation. Fixez le dôme au centre, à 4 m de la porte d'entrée et à 4 m de chaque mur latéral. Le dôme est à 3,0 m de hauteur, regardant droit vers le bas avec une vue à 360° au niveau de la bulle (nous utiliserons le FOV circulaire naturel du dôme).

Étape 2 : calculer le FOV requis. La distance en diagonale du dôme au coin éloigné de la pièce est √((8/2)² + (12-4)²) ≈ √(16 + 64) ≈ 8,9 m. Pour couvrir cela avec un dôme dirigé vers le bas à 3 m de hauteur, il faut un HFOV assez large pour que le rayon projeté au sol soit d'au moins 8,9 m. HFOV ≈ 2 · arctan(8,9 / 3,0) ≈ 144°, trop large pour un dôme standard. Soit on repositionne le dôme (au mur du fond, incliné vers l'avant), soit on accepte qu'un dôme de 2,8 mm ne couvre au niveau reconnaissance que les 8-10 premiers mètres.

Étape 3 : choisir l'objectif. Un dôme 4 MP avec objectif de 2,8 mm sur un capteur 1/2.7" fournit ~108° de HFOV. À 3 m de hauteur, cela couvre au sol un cercle de rayon 3 · tan(54°) ≈ 4,1 m, soit un cercle de 8,2 m de diamètre. Les 4 m × 8 m de l'avant de la pièce sont bien couverts ; les 4 m × 8 m du fond se situent juste hors du rayon de reconnaissance. Les PPM à 5 m de distance au sol sont de 186 (reconnaissance+) ; à 8 m ils sont de 116 (juste sous la reconnaissance).

Étape 4 : vérifier par rapport aux exigences du client. Le client voulait la reconnaissance de chaque visiteur. La solution à un seul dôme ne donne la reconnaissance que jusqu'à 7,5 m. Pour respecter le cahier des charges, ajoutez un second dôme à l'arrière de la pièce (placement en miroir, à 4 m du mur du fond) ou passez à un dôme varifocal 4 MP à focale de 4 mm et déplacez le dôme au mur du fond face à l'entrée : cela donne 84° de HFOV et 200+ PPM sur toute la longueur de 12 m.

Étape 5 : reproduire le calcul. Déposez votre plan, la position du dôme et le choix d'objectif dans le calculateur FOV pour visualiser la couverture sur un plan 2D ; recoupez les PPM à distance avec le calculateur DORI ; choisissez la référence exacte dans le catalogue de caméras. Pour les bases des calculs de FOV, voir le champ de vision expliqué, et cherchez tout terme inconnu dans le glossaire.