Campo de visão e especificações técnicas das câmeras CCTV dome

Óptica de câmeras dome: carcaça, cúpula, filtro de corte IR

Toda câmera dome é uma pilha de imagem de cinco elementos: a cúpula, o filtro de corte IR, o conjunto da lente, o sensor de imagem e o anel de LEDs IR. A cúpula é o único elemento exclusivo do formato dome e é a principal fonte de degradação do FOV se for especificada ou mantida de forma incorreta. As cúpulas padrão são de acrílico (PMMA) ou policarbonato (PC) de 2-3 mm de espessura. O acrílico oferece melhor clareza óptica (transmissão de luz ~92%) e resistência a riscos; o policarbonato abre mão de alguns pontos percentuais de transmissão por uma resistência a impacto muito maior e é obrigatório em domes antivandalismo IK10.

Cúpulas transparentes ou fumê. As cúpulas transparentes preservam todo o fluxo de luz e a transmissão de IR, dando o melhor desempenho com pouca luz e em visão noturna. As cúpulas fumê, normalmente chamadas de domes «smoked» ou «black bubble», escondem visualmente a direção de apontamento, mas cortam a luz visível em 30-50% e o IR em 10-20%. Uma cúpula fumê pode reduzir o alcance IR efetivo de uma câmera de 30 m para 18-20 m. Use fumê apenas onde uma direção de apontamento discreta valha mais que o desempenho noturno (varejo de luxo, saguões de hotel), nunca em perímetros ou cenas com pouca luz.

Distorção nos cantos. A cúpula é uma seção esférica. Quando a câmera se inclina para a borda da cúpula, a linha de visão atravessa o acrílico em ângulo oblíquo, refratando o caminho da luz e introduzindo 1-3% de distorção em barril, além de leve aberração cromática nos cantos do quadro. Isso é invisível em inclinações suaves (menos de 30° a partir da vertical), mas fica pronunciado além de 60° de inclinação, onde a borda da imagem pode perder 5-8% da resolução efetiva. Os fabricantes de lentes corrigem a maior parte com perfis computacionais, mas o efeito é real em modelos grande-angulares.

Retorno de IR e o problema do dome sujo. O anel de LEDs IR fica dentro da cúpula, logo fora do tubo da lente. Se a superfície da cúpula acumula poeira, marcas de dedo ou riscos, a luz IR se reflete nessas imperfeições de volta para a lente, produzindo uma mancha branca luminosa no centro da imagem noturna. É a causa mais comum de reclamações de «cega à noite» em instalações de dome. Limpar a cúpula com um pano de microfibra restaura o desempenho; cúpulas muito riscadas precisam ser substituídas. Domes de linha superior (Axis Q35, Hikvision DarkFighter, Dahua Lite AI) usam uma gaxeta de espuma entre o tubo da lente e a cúpula para bloquear essa reflexão interna; procure «IR baffle» ou «light isolation» na ficha técnica.

Carcaças antivandalismo e comuns. Um dome interno comum costuma usar acrílico de 1,5-2 mm e um anel de base de plástico (IK04-IK06). Um dome antivandalismo usa policarbonato de 3-4 mm, base de alumínio fundido, parafusos antiviolação e é testado em IK10 (50 J de impacto). A carcaça antivandalismo pesa 600-1200 g contra 200-400 g da interna, o que importa em instalações em placas de forro, onde acima de 700 g é necessário um reforço traseiro.

FOV do dome por distância focal: tabela de 2,8 / 4 / 6 / 8 / 12 mm

O campo de visão horizontal de um dome depende de dois valores: a distância focal e a diagonal do sensor. A fórmula é HFOV = 2 · arctan(largura_do_sensor / (2 · distância_focal)). A tabela abaixo dá o FOV horizontal e vertical para as cinco distâncias focais mais comuns em três tamanhos de sensor modernos. Os números são especificações típicas de fabricantes, arredondadas para o grau mais próximo; modelos individuais variam em ±2°.

Note que passar de um sensor de 1/3" para um de 1/2" com a mesma distância focal amplia o HFOV em cerca de 25%. Por isso os domes de linha superior com sensores de 1/1.8" anunciam ângulos nitidamente mais amplos que as unidades econômicas de 1/3", mesmo quando ambos informam uma lente de 2,8 mm. Para números exatos por modelo, passe os seus valores pela calculadora de FOV ou pelo seletor de lentes.

Dome fixo, varifocal ou dome PTZ motorizado

As câmeras dome se dividem em três famílias ópticas, cada uma com um modelo diferente de controle do FOV e uma faixa de preço diferente.

Domes de lente fixa (60-180 €). A distância focal vem integrada ao conjunto da lente de fábrica. As distâncias fixas típicas são 2,8 mm e 4 mm. Prós: menor custo, menor carcaça, menor consumo (3-5 W), melhor nitidez óptica pelo preço. Contras: sem ajuste no local; se a cena muda, troca-se a câmera. Use domes fixos em implantações repetíveis em que uma cena equivale a um modelo: corredores de hotel, blocos de salas de aula, corredores de loja de largura igual.

Domes varifocais motorizados (150-450 €). A lente tem zoom e foco motorizados, normalmente 2,8-12 mm. O instalador ou operador define a distância focal remotamente pela interface web da câmera. Prós: um único modelo cobre qualquer cena, de salas de 25 m² a corredores de 80 m, nenhuma revisita com escada para reorientar, suporta foco automático em movimento. Contras: custo 30-50% maior, carcaça um pouco maior, o mecanismo mecânico de zoom pode falhar após 5-7 anos. É a escolha padrão para instalações sérias e a única sensata quando as cenas ainda não estão definidas na fase de projeto.

Domes PTZ (800-3000+ €). Os domes pan-tilt-zoom combinam uma lente varifocal (normalmente 4,8-120 mm ou razões de zoom maiores) com giro motorizado (360° contínuo) e inclinação (90-180°). A cúpula é maior (140-260 mm de diâmetro) para acomodar o bloco óptico giratório. Prós: uma câmera cobre o que de outra forma exigiria 6-12 câmeras fixas, predefinições e rondas permitem cobertura programada de várias zonas, o zoom óptico entrega detalhe em nível de identificação a 50-200 m. Contras: apenas uma zona é coberta por vez; o PTZ não substitui a cobertura fixa da mesma área, apenas a complementa. Veja a comparação completa entre dome, bullet e PTZ.

Tamanhos de sensor (1/2.8", 1/2.5", 1/1.8") e impacto no FOV

O tamanho do sensor é a segunda variável que determina o campo de visão em uma dada distância focal. A nomenclatura (1/3", 1/2.8", 1/2.7", 1/2.5", 1/2", 1/1.8") é uma herança dos tubos vidicon e não equivale à diagonal física do sensor em polegadas. Dimensões reais das diagonais:

Sensor maior = FOV mais amplo na mesma distância focal. Uma lente de 2,8 mm em um sensor de 1/3" dá ~96° de HFOV; a mesma distância focal em um sensor de 1/1.8" dá ~126° de HFOV. O sensor maior também tem fotossítios maiores (tipicamente 2,4 µm contra 1,4 µm), que captam mais luz por pixel e entregam 1-2 EV a mais de sensibilidade com pouca luz. Por isso um dome de 4 MP e 1/1.8" supera um dome de 8 MP e 1/2.8" em cenas escuras, apesar da resolução nominal menor.

As fichas técnicas informam o tamanho do sensor na primeira linha. Se um dome é listado como «4 MP» sem tamanho de sensor, presuma 1/3", ou seja, uma unidade econômica. Domes premium de 4 MP são sempre de 1/1.8" ou 1/2".

Faixas de resolução: 2 MP, 4 MP, 5 MP, 8 MP, densidade de pixels por metro

A densidade de pixels por metro (PPM) é a única métrica de resolução útil para vigilância. Ela expressa quantos pixels horizontais cobrem um metro da cena a uma dada distância. A EN 62676-4 fixa limiares: 25 PPM para detecção, 62 PPM para observação, 125 PPM para reconhecimento, 250 PPM para identificação. A tabela abaixo mostra o PPM a 5 m, 10 m e 20 m para um dome de 2,8 mm em quatro faixas de resolução, com HFOV de 108° (sensor de 1/2.7").

Como ler a tabela: um dome de 4 MP com 2,8 mm entrega detalhe em nível de reconhecimento (125+ PPM) apenas até ~7,5 m. Além disso, você tem imagens em nível de observação, sem rostos identificáveis. Para ampliar a distância de identificação, aumente a resolução (passe para 8 MP) ou estreite a lente (troque por um dome de 4 mm ou 6 mm). Para aprofundar esse compromisso, leia megapixels versus distância.

Distâncias DORI de modelos típicos de dome

As distâncias DORI (Detection, Observation, Recognition, Identification) publicadas pelos fabricantes seguem as definições de densidade de pixels da EN 62676-4. Abaixo estão números DORI oficiais de três grandes fabricantes, cada um para um modelo típico de dome de 4 MP.

Use-os como âncoras de projeto, não como promessas absolutas: o DORI real depende do nível de luz, do contraste, do borrão de movimento e da compressão do codec. Para a sua própria combinação de modelo e cena, a calculadora DORI dá as quatro distâncias para qualquer par lente-resolução, e o aprofundamento sobre DORI explica como os limiares foram derivados.

Grau antivandalismo IK10, IP66/IP67, temperatura de operação

As classificações ambientais determinam se um dome sobrevive onde você o fixa. Há três normas distintas a ler: IK (impacto), IP (poeira/água) e temperatura de operação.

As classificações IK (IEC 62262) medem a energia de impacto em joules. IK08 = 5 J (1,7 kg a partir de 30 cm); IK10 = 20 J padrão ou 50 J reforçado (5 kg a partir de 40 cm, equivalente a uma forte pancada de taco de beisebol). Especifique IK10 para: escolas, presídios, transporte público, estádios, áreas externas no térreo e qualquer lugar em que a câmera esteja ao alcance de uma pessoa de pé no chão. Escritórios internos e tetos acima de 3,5 m podem usar IK08 ou carcaças internas sem classificação.

Os graus IP (IEC 60529) são dois dígitos: o primeiro para sólidos, o segundo para líquidos. IP66 = estanque à poeira + jatos de água potentes (bocal de 12,5 mm, 100 kPa, distância de 3 m, sem penetração prejudicial). IP67 = estanque à poeira + imersão temporária a 1 m de profundidade por 30 minutos. O IP66 basta para 95% dos cenários externos, incluindo chuva com vento e lavagem por jato. O IP67 só é necessário onde pode haver água parada ou alagamento (acessos de subsolo, paredes de doca, processamento de alimentos). O IP68 (imersão contínua) é raro e desnecessário fora de aplicações em piscinas ou marítimas.

Temperatura de operação. Domes padrão operam de -10°C a +50°C. Domes para ambientes frios (-40°C a +60°C) incluem um aquecedor interno que consome 4-8 W quando ativo e exige PoE+ (30 W) ou 12 VDC auxiliar. Para instalações no norte da Europa, no Canadá ou em regiões alpinas, especifique a variante de -40°C: a cúpula de um dome padrão pode rachar a -25°C e o filtro de corte IR com obturador LCD deixa de comutar de forma confiável abaixo de -15°C.

Especificação externa combinada. Uma base segura para domes externos em ambiente público é: IP66 + IK10 + -30°C a +60°C + PoE 802.3af (ou PoE+ se tiver aquecedor). Verifique os três na ficha técnica; os fabricantes às vezes atendem dois de três e omitem discretamente o terceiro.

Alturas de fixação em teto, parede e pendente

A altura de fixação altera tanto a área coberta quanto a densidade de pixels no plano do alvo. Use estas alturas de referência como pontos de partida do projeto.

Interno, teto, dome embutido. 2,4-3,0 m. Abaixo de 2,4 m o dome fica exposto ao vandalismo mesmo em ambiente interno; acima de 3,0 m um dome de 2,8 mm excederá o alcance de identificação no perímetro do seu FOV. Para captura de rostos em entradas, coloque o dome a 2,7 m e 0,5-1,5 m para dentro a partir da porta, inclinado 10° para baixo.

Interno, fixação em parede, dome em suporte. 3,0-4,0 m, com inclinação de 15-25° para baixo. A fixação em parede é a escolha certa quando a instalação no teto é impraticável (forros suspensos sem acesso ao plenum, dutos no caminho) ou quando se quer uma vista direcional em vez de um olhar de 360° para baixo. Um dome em parede a 3,5 m com lente de 4 mm e inclinação de 20° cobre uma zona de 6 m de largura × 12 m de comprimento com detalhe em nível de reconhecimento.

Externo, fixação em parede, beiral ou testeira. 3,5-4,5 m. Fixe abaixo do beiral para abrigar a cúpula da chuva direta e do sol, o que reduz o ofuscamento e prolonga a vida da cúpula. Incline 20-30° para baixo para uma vista típica de entrada de garagem ou quintal.

Externo, fixação pendente, poste ou viga. 4-8 m, com 6 m como ponto ideal para estacionamentos e pátios. Acima de 8 m, um dome de 2,8 mm ao nível do solo cai abaixo de 125 PPM (reconhecimento) mesmo com sensor de 4 MP: troque para uma lente de 6 mm ou 8 mm e aceite o FOV mais estreito, ou suba para um sensor de 8 MP. Para postes muito altos (10-12 m), domes PTZ pendentes são mais econômicos que quatro ou cinco domes fixos.

Envelope de inclinação. Todo dome tem uma inclinação máxima, tipicamente 75-80° a partir da horizontal. Isso cria um cone cego de 10-15° logo abaixo da unidade. Um dome a 3 m de altura tem um círculo cego de 0,8-1,0 m de diâmetro no piso; a 6 m o círculo cego cresce para 1,6-2,0 m. Planeje câmeras adjacentes para cobrir essas zonas de forma cruzada; veja pontos cegos do CCTV.

Erros comuns de FOV em domes

Cinco erros respondem pela maioria das instalações de dome com desempenho abaixo do esperado. Cada um é corrigível na hora do projeto e caro de corrigir depois da instalação.

Como dimensionar um dome: exemplo resolvido

Cenário: um salão de vendas de 8 m de largura × 12 m de comprimento, com pé-direito de 3,0 m. O cliente quer imagens em nível de reconhecimento de cada visitante e aceita nível de observação nos cantos do fundo. O orçamento permite um dome.

Passo 1: escolher a posição de fixação. Fixe o dome no centro, a 4 m da porta da frente e a 4 m de cada parede lateral. O dome fica a 3,0 m de altura, olhando diretamente para baixo com visão de 360° na cúpula (usaremos o FOV circular natural do dome).

Passo 2: calcular o FOV necessário. A distância diagonal do dome ao canto distante da sala é √((8/2)² + (12-4)²) ≈ √(16 + 64) ≈ 8,9 m. Para cobrir isso com um dome apontado para baixo a 3 m de altura, precisamos de um HFOV largo o bastante para que o raio projetado no piso seja de pelo menos 8,9 m. HFOV ≈ 2 · arctan(8,9 / 3,0) ≈ 144°, largo demais para um dome padrão. Ou se reposiciona o dome (para a parede do fundo, inclinado para a frente), ou se aceita que um dome de 2,8 mm cubra em nível de reconhecimento apenas os primeiros 8-10 m.

Passo 3: escolher a lente. Um dome de 4 MP com lente de 2,8 mm em um sensor de 1/2.7" entrega ~108° de HFOV. A 3 m de altura, isso cobre um círculo de raio 3 · tan(54°) ≈ 4,1 m no piso, ou seja, um círculo de 8,2 m de diâmetro. Os primeiros 4 m × 8 m da sala ficam bem cobertos; os 4 m × 8 m do fundo ficam logo fora do raio de reconhecimento. O PPM a 5 m de distância no piso é 186 (reconhecimento+); a 8 m é 116 (logo abaixo do reconhecimento).

Passo 4: verificar contra os requisitos do cliente. O cliente queria reconhecimento de cada visitante. A solução com um único dome dá reconhecimento apenas até 7,5 m. Para cumprir o pedido, adicione um segundo dome nos fundos da sala (posicionamento espelhado, a 4 m da parede do fundo) ou passe para um dome varifocal de 4 MP com distância focal de 4 mm e mova o dome para a parede do fundo voltado para a entrada: isso dá 84° de HFOV e 200+ PPM por todo o comprimento de 12 m.

Passo 5: replicar o cálculo. Coloque sua planta, a posição do dome e a escolha da lente na calculadora de FOV para visualizar a cobertura em uma planta 2D; confira os PPM na distância com a calculadora DORI; escolha o modelo exato no catálogo de câmeras. Para a base da matemática do FOV, veja campo de visão explicado, e consulte qualquer termo desconhecido no glossário.