Calculator FOV

HFOV, VFOV și IFOV — matematica din spatele fiecărei camere CCTV

Câmpul vizual al unei camere este determinat de exact două mărimi fizice: dimensiunile active ale senzorului de imagine și distanța focală a obiectivului. Orice altceva — megapixeli, codec, brand, tip de montaj — este irelevant pentru acoperirea unghiulară. Câmpul vizual orizontal (HFOV) este HFOV = 2 × arctan(W / 2f), unde W este lățimea activă a senzorului în milimetri și f este distanța focală a obiectivului în milimetri. Câmpul vizual vertical (VFOV) folosește aceeași formulă cu înălțimea senzorului H în loc de W. FOV diagonal folosește diagonala senzorului. Majoritatea fișelor tehnice CCTV indică doar HFOV; calculatorul de mai sus îl derivă din distanța focală și presetarea senzorului pe care le alegi.

Raportul de aspect contează deoarece lățimea și înălțimea senzorului nu sunt independente. Un CMOS modern 16:9 precum Sony IMX415 are o suprafață activă de 5,6 × 3,1 mm (format optic 1/2,8"). Cu un obiectiv de 4 mm, asta dă HFOV ≈ 70°, dar VFOV ≈ 42°. Un senzor 4:3 cu diagonală echivalentă ar da HFOV ≈ 64° și VFOV ≈ 50°. A specifica „unghi larg" fără a spune ce axă este largă este ambiguu: același obiectiv arată dramatic diferit pe senzori 16:9 vs 4:3.

Dimensiunile senzorilor în CCTV sunt moștenite din nomenclatura tuburilor vidicon și aproape niciodată nu se potrivesc cu fracția literală. Un senzor „1/3 inch" are aproximativ 4,8 mm lățime, un „1/2,7 inch" are 5,0 mm, un „1/2,8 inch" are 5,4 mm, un „1/2 inch" are 6,4 mm, un „2/3 inch" are 8,8 mm și un „1 inch" are 12,8 mm. Folosirea fracției literale în inci în orice formulă FOV va supraestima acoperirea unghiulară cu 30–60%. Caută întotdeauna lățimea activă în mm din fișa tehnică a senzorului sau bazează-te pe presetările bine cunoscute din calculatorul de mai sus.

IFOV — câmpul vizual instantaneu, adică dimensiunea unghiulară a unui singur pixel — este ceea ce determină de fapt dacă poți distinge o față sau citi o plăcuță. IFOV în miliradiani este aproximativ 1000 × pixel_pitch / distanță_focală. Un senzor 1/2,8" 4 MP are un pas de pixel de aproximativ 2,0 µm; cu un obiectiv de 4 mm, asta înseamnă 0,5 mrad/px, sau aproximativ un pixel la fiecare 2 mm la 4 m distanță. Înmulțește cu pixelii necesari pe țintă (de obicei 200 px pe o față pentru identificare) și ai distanța maximă de identificare fără a invoca matematica completă DORI.

Modul corridor rotește senzorul cu 90° astfel încât axa lungă să fie verticală — util pentru holuri, scări rulante și culoare înguste. HFOV și VFOV își schimbă locurile în firmware, iar camera produce un flux video în orientare portret. VMS-ul trebuie să suporte aspect 9:16 pentru a-l afișa corect. Camerele multi-senzor și panoramice îmbină cadre suprapuse de la două până la opt perechi senzor-obiectiv pentru a produce un câmp larg continuu — HFOV efectiv tipic este 180° sau 360°, dar rezoluția la îmbinări scade vizibil și densitatea de pixeli pe metru la distanță nu este mai bună decât a unui singur senzor cu același număr de MP.

Corecția înclinării contează pentru orice cameră care nu este îndreptată perfect orizontal. Dacă o cameră la 4 m înălțime privește în jos spre o țintă pe sol la 10 m distanță, distanța oblică este √(4² + 10²) = 10,77 m, nu 10 m. Câmpul vizual vertical captează simultan solul aproape și departe, astfel încât densitatea de pixeli variază dramatic de-a lungul amprentei proiectate. Majoritatea erorilor de planificare provin de la ingineri care ignoră acest lucru și presupun o amprentă rectangulară curată pe sol cu PPM uniform.

Cum să folosești acest calculator FOV

1. Alege formatul senzorului. Cele patru presetări acoperă aproape orice cameră cu obiectiv fix livrată astăzi: 1/3" pentru bullet-uri de bază, 1/2" pentru turete de gamă medie și majoritatea camerelor de 4 MP, 2/3" pentru modele box și PTZ premium și 1" pentru senzori specializați pentru lumină scăzută. Lățimea în mm este completată automat.
2. Setează distanța focală. Trage cursorul pentru orice valoare între 1 și 50 mm sau apasă o presetare populară (2,8, 3,6, 4, 6, 8, 12, 16, 25, 35, 50). Pentru un obiectiv varifocal, evaluează calculatorul la ambele capete ale intervalului de zoom.
3. Setează distanța față de țintă. Aceasta este distanța orizontală de la cameră la planul de interes — poarta, rândul de rafturi, marginea locului de parcare. Folosește metri sau picioare în funcție de preferința ta de unități. Lățimea de acoperire la acea distanță este calculată în timp real mai jos.
4. Citește cele două carduri de rezultat. Primul afișează FOV unghiular orizontal în grade — util când compari cu marketingul producătorului. Al doilea afișează lățimea liniară a scenei acoperită la distanța aleasă — util când compari cu suprafața fizică pe care trebuie să o monitorizezi.

Exemplu practic: ANPR parcare

Un manager de parc comercial dorește recunoaștere automată a numerelor de înmatriculare (ANPR) la intrarea cu o singură bandă pentru vehicule. Banda are 3,5 m lățime, iar camera va fi montată la 4 m pe un stâlp poziționat la 12 m de linia de citire. Vehiculul trebuie să se deplaseze suficient de lent pentru a fi identificabil — să presupunem 10 km/h sau mai puțin, ceea ce dă un buget de obturator de aproximativ 1/250 s.

Începe cu o cameră de 4 MP (2560 pixeli orizontali) pe un senzor 1/2,8". Pentru a citi fiabil o plăcuță europeană (520 mm lățime), ai nevoie de cel puțin 250 PPM pe planul plăcuței — echivalent cu aproximativ 130 pixeli pe plăcuța în sine. Introdu un obiectiv de 4 mm în calculator: HFOV ≈ 68°, lățimea scenei la 12 m ≈ 16,2 m. Asta răspândește 2560 pixeli pe 16,2 m, dând doar 158 PPM — mult sub cei 250 PPM necesari.

Treci la un obiectiv de 8 mm. HFOV scade la 37,4°, lățimea scenei la 12 m devine 8,1 m, iar densitatea de pixeli crește la 316 PPM — confortabil peste pragul de identificare de 250 PPM. Acoperirea orizontală de 8,1 m conține cu ușurință banda de 3,5 m plus marja. Distanța oblică de la înălțimea de montare de 4 m la linia de citire de 12 m este √(4² + 12²) = 12,65 m, deci PPM efectiv pe planul țintă oblic este mai aproape de 300, încă mult peste prag.

Un obiectiv de 12 mm ar da 474 PPM — exagerat pentru o singură bandă și prea îngust pentru a prinde plăcuțe dacă un vehicul se oprește ușor într-o parte. Obiectivul de 8 mm este alegerea corectă. Același calcul dezvăluie și de ce „orice cameră de 4 MP" nu este suficientă: un obiectiv de 4 mm la 12 m pur și simplu nu pune suficienți pixeli pe plăcuță, indiferent cum este promovată camera.

Erori comune de FOV

• Folosirea fracției literale în inci ca lățime a senzorului. Un senzor 1/2,8" nu are 1/2,8 inci (9 mm) lățime — are 5,4 mm. Folosirea lățimii greșite face fiecare valoare FOV cu 30–60% prea largă și fiecare estimare de distanță prea optimistă.
• Citarea HFOV când instalarea necesită VFOV. Holurile și culoarele au nevoie de acoperire verticală, nu orizontală. Fie rotește în mod corridor, fie calculează VFOV explicit. Valoarea HFOV implicită din fișa tehnică este irelevantă pentru aplicațiile cu axă verticală.
• Ignorarea înclinării și a distanței oblice. O cameră la 4 m înălțime îndreptată spre o țintă pe sol la 10 m distanță are o distanță oblică de 10,77 m, iar amprenta pe podea este un trapez, nu un dreptunghi. Matematica simplă a FOV orizontal este exactă doar pe axa optică.
• Uitarea raportului de aspect la amestecarea 16:9 și 4:3. Un obiectiv de 4 mm pe un senzor 16:9 1/2,8" dă 70° HFOV, dar doar 42° VFOV. Același obiectiv pe un senzor 4:3 cu diagonală echivalentă dă 64° HFOV și 50° VFOV. Hardware-ul amestecat între formate produce acoperire inconsistentă chiar și atunci când „obiectivul este același".
• Tratarea FOV-ului panoramic ca fiind aditiv. O cameră 360° cu 4 senzori nu dă de 4× mai mulți pixeli la distanță — dă 1× densitatea de pixeli a unui singur senzor la orice rază dată, doar îmbinată pe un azimut mai larg. Folosește o cameră panoramică pentru conștientizare situațională, nu pentru identificare la distanță mare.

Standarde și referințe de conformitate

• EN 62676-4:2015 — Ghid de aplicare pentru sistemele de supraveghere video. Definește cadrul de densitate de pixeli DORI care convertește FOV în categorii operaționale de performanță. Calculator EN 62676-4 →
• IEC 62676-4:2025 (OODPCVS) — Actualizarea internațională din 2025 care introduce densitatea de pixeli în mod corridor (PPM_v) și sub-niveluri conștiente de analiza AI.
• NATO STANAG 4347 / Johnson Criteria — Metrică cicluri-pe-țintă pentru senzori termici, cu 1,5 / 6 / 12 cicluri pentru Detect / Recognize / Identify. Folosește metrici unghiulare în loc de numere de pixeli. Calculator criterii Johnson →
• NDAA Section 889 — Restricție de achiziție publică din SUA pentru echipamentele video acoperite de la producători listați; ortogonală față de matematica FOV, dar de obicei o cerință prealabilă în licitații. Referință conformitate NDAA →
• IEC 61146-1 — Metode de măsurare pentru camere video: definește procedurile formale pentru măsurarea rezoluției, sensibilității și acoperirii unghiulare la nivel de laborator.

Continuă lectura