Поле зору та технічні характеристики купольних камер CCTV

Оптика камери dome: корпус, купол, IR cut

Кожна камера dome це ланцюг зображення з п'яти елементів: купол, фільтр IR-cut, вузол об'єктива, сенсор зображення та кільце IR-світлодіодів. Купол єдиний елемент, унікальний для форми dome, і головне джерело погіршення FOV, якщо його неправильно вказано чи обслуговується. Стандартні куполи виготовляють з акрилу (PMMA) або полікарбонату (PC) завтовшки 2-3 mm. Акрил забезпечує кращу оптичну прозорість (світлопропускання ~92%) та стійкість до подряпин; полікарбонат міняє кілька відсотків пропускання на значно вищу ударостійкість і обов'язковий для антивандальних куполів із класом IK10.

Прозорі vs тоновані (димчасті) куполи. Прозорі куполи зберігають повне пропускання світла та IR, даючи найкращу роботу при слабкому освітленні та нічне бачення. Тоновані куполи, зазвичай звані "димчастими" або "black bubble", візуально приховують напрям націлювання, але зменшують видиме світло на 30-50% та IR на 10-20%. Тонований купол може знизити ефективну дальність IR камери з 30 m до 18-20 m. Використовуйте тоновані лише там, де прихований напрям націлювання цінніший за нічну роботу (розкішна роздрібна торгівля, вестибюлі готелів); ніколи на периметрах чи у слабко освітлених сценах.

Спотворення в кутах. Купол це сферичний сегмент. Коли камера нахиляється до краю купола, лінія зору проходить крізь акрил під косим кутом, заломлюючи хід світла й вносячи 1-3% бочкоподібного спотворення плюс незначну хроматичну аберацію в кутах кадру. Це непомітно при помірних кутах нахилу (менше 30° від вертикалі), але стає вираженим за 60° нахилу, де край зображення може втратити 5-8% ефективної роздільності. Виробники об'єктивів корегують більшу частину цього обчислювальними профілями, але ефект реальний у ширококутних моделях.

Відбиття IR і проблема брудного купола. Кільце IR-світлодіодів розташоване всередині купола, одразу за тубусом об'єктива. Якщо поверхня купола накопичує пил, відбитки пальців чи подряпини, IR-світло відбивається від цих недоліків назад в об'єктив, створюючи світліючу білу пляму в центрі нічного зображення. Це найпоширеніша причина скарг "сліпа вночі" у встановленнях dome. Очищення купола серветкою з мікрофібри відновлює роботу; глибоко подряпані куполи треба замінити. Вищі класи dome (Axis Q35, Hikvision DarkFighter, Dahua Lite AI) використовують пінну світлову прокладку між тубусом об'єктива й куполом, щоб блокувати це внутрішнє відбиття: шукайте в специфікації "IR baffle" або "light isolation".

Антивандальні vs звичайні корпуси. Звичайний внутрішній dome зазвичай використовує акрил 1.5-2 mm і пластикове кільце основи (IK04-IK06). Антивандальний dome використовує полікарбонат 3-4 mm, литу алюмінієву основу, гвинти захисту від втручання і протестований до IK10 (удар 50 J). Антивандальний корпус важить 600-1200 g проти 200-400 g для внутрішнього, що має значення при встановленні в підвісні стельові плити, де понад 700 g потрібне підсилення монтажної коробки.

FOV dome за фокусною відстанню: таблиця 2.8 / 4 / 6 / 8 / 12 mm

Горизонтальне поле зору dome залежить від двох значень: фокусної відстані та діагоналі сенсора. Формула HFOV = 2 · arctan(ширина_сенсора / (2 · фокусна_відстань)). Таблиця нижче дає горизонтальний і вертикальний FOV для п'яти найпоширеніших фокусних відстаней на трьох сучасних розмірах сенсорів. Числа це типові специфікації виробників, округлені до найближчого градуса; окремі моделі відрізняються на ±2°.

Зверніть увагу, що перехід із сенсора 1/3" на 1/2" при тій самій фокусній відстані розширює HFOV приблизно на 25%. Тому вищі класи dome із сенсорами 1/1.8" заявляють помітно ширші кути, ніж бюджетні моделі з 1/3", навіть коли обидві вказують об'єктив 2.8 mm. Для точних чисел за моделями проженіть свої значення через калькулятор FOV або селектор об'єктивів.

Фіксований dome vs варіофокальний vs моторизований PTZ dome

Камери dome поділяються на три оптичні родини, кожна з іншою моделлю контролю FOV та іншою ціною.

Dome з фіксованим об'єктивом (60-180 €). Фокусна відстань на заводі вклеєна у вузол об'єктива. Типові фіксовані довжини 2.8 mm та 4 mm. Переваги: найнижча вартість, найменший корпус, найменше споживання (3-5 W), найкраща оптична різкість за ціну. Недоліки: немає налаштування на місці; якщо сцена змінюється, камеру замінюють. Використовуйте фіксовані куполи для повторюваних розгортань, де одна сцена дорівнює одній моделі: коридори готелів, блоки аудиторій, торгові проходи однакової ширини.

Моторизовані варіофокальні dome (150-450 €). Об'єктив має моторизований зум і фокус, зазвичай 2.8-12 mm. Монтажник чи оператор задає фокусну відстань віддалено через вебінтерфейс камери. Переваги: одна модель покриває будь-яку сцену від кімнат 25 m² до коридорів 80 m, жодних виїздів із драбиною для перенацілювання, підтримує автофокус у русі. Недоліки: на 30-50% вища вартість, трохи більший корпус, механізм механічного зуму може вийти з ладу через 5-7 років. Це типовий вибір для серйозних встановлень і єдиний розумний, коли сцени ще не остаточні на етапі проєктування.

PTZ dome (800-3000 € або більше). Куполи pan-tilt-zoom поєднують варіофокальний об'єктив (зазвичай 4.8-120 mm або більші коефіцієнти зуму) з моторизованим поворотом (360° безперервно) та нахилом (90-180°). Купол більший (діаметр 140-260 mm), щоб звільнити обертовий оптичний блок. Переваги: одна камера покриває те, що інакше потребувало б 6-12 фіксованих камер, пресети й обходи дозволяють заплановане покриття кількох зон, оптичний зум дає деталі рівня ідентифікації на 50-200 m. Недоліки: у кожен момент покрита лише одна зона; PTZ не замінює фіксованого покриття тієї самої ділянки, а лише доповнює його. Дивіться повне порівняння dome vs bullet vs PTZ.

Розміри сенсорів (1/2.8", 1/2.5", 1/1.8") і вплив на FOV

Розмір сенсора це друга змінна, що визначає поле зору при заданій фокусній відстані. Конвенція найменувань (1/3", 1/2.8", 1/2.7", 1/2.5", 1/2", 1/1.8") це спадщина відіконних трубок і не дорівнює фізичній діагоналі сенсора в дюймах. Фактичні розміри діагоналей:

Більший сенсор = ширший FOV при тій самій фокусній відстані. Об'єктив 2.8 mm на сенсорі 1/3" дає ~96° HFOV; та сама фокусна відстань на сенсорі 1/1.8" дає ~126° HFOV. Більший сенсор також має більші фотодіоди (зазвичай 2.4 µm проти 1.4 µm), що збирають більше світла на піксель і дають на 1-2 EV кращу чутливість при слабкому освітленні. Тому dome 4 MP з 1/1.8" перевершить dome 8 MP з 1/2.8" у тьмяних сценах попри нижчу номінальну роздільність.

Специфікації вказують розмір сенсора в першому рядку. Якщо dome вказано як "4 MP" без розміру сенсора, припускайте 1/3": бюджетна модель. Преміум dome 4 MP завжди 1/1.8" або 1/2".

Рівні роздільності: 2 MP, 4 MP, 5 MP, 8 MP: щільність пікселів на метр

Щільність пікселів на метр (PPM) єдина корисна метрика роздільності для спостереження. Вона виражає, скільки горизонтальних пікселів покриває один метр сцени на заданій відстані. EN 62676-4 встановлює пороги: 25 PPM для виявлення, 62 PPM для спостереження, 125 PPM для розпізнавання, 250 PPM для ідентифікації. Таблиця нижче показує PPM на 5 m, 10 m і 20 m для dome 2.8 mm на чотирьох рівнях роздільності з HFOV 108° (сенсор 1/2.7").

Як читати таблицю: dome 4 MP з 2.8 mm дає деталі рівня розпізнавання (125+ PPM) лише до ~7.5 m. Далі у вас матеріал рівня спостереження, який не дозволяє ідентифікувати обличчя. Щоб збільшити відстань ідентифікації, підвищте роздільність (перейдіть на 8 MP) або звузьте об'єктив (перейдіть на dome 4 mm чи 6 mm). Для глибшого розбору цього компромісу читайте мегапікселі проти відстані.

Відстані DORI для типових моделей dome

Відстані DORI (Detection, Observation, Recognition, Identification), які публікують виробники, відповідають визначенням щільності пікселів EN 62676-4. Нижче офіційні числа DORI від трьох великих виробників, кожне для типової моделі dome 4 MP.

Використовуйте їх як проєктні орієнтири, а не абсолютні обіцянки: фактичне DORI залежить від рівня освітлення, контрасту, розмиття руху й стиснення кодека. Для вашої власної комбінації моделі та сцени калькулятор DORI видає чотири відстані для будь-якої пари об'єктив-роздільність, а поглиблений розбір DORI пояснює, як виведено пороги.

Антивандальний клас IK10, IP66/IP67, робоча температура

Класи довкілля визначають, чи dome вціліє там, де ви її монтуєте. Треба прочитати три окремі стандарти: IK (удар), IP (пил/вода) і робоча температура.

Класи IK (IEC 62262) вимірюють енергію удару в джоулях. IK08 = 5 J (1.7 kg з 30 cm); IK10 = 20 J стандартно або 50 J посилено (5 kg з 40 cm, еквівалент сильного удару бейсбольною битою). Вказуйте IK10 для: шкіл, в'язниць, громадського транспорту, стадіонів, зовнішніх зон першого поверху та будь-де, де камера досяжна людині, що стоїть на підлозі. Внутрішні офіси та стелі вище 3.5 m можуть використовувати IK08 або внутрішні корпуси без класу.

Класи IP (IEC 60529) двоцифрові: перша для твердих частинок, друга для рідин. IP66 = пилонепроникний + потужні струмені води (форсунка 12.5 mm, 100 kPa, відстань 3 m, без шкідливого проникнення). IP67 = пилонепроникний + тимчасове занурення на глибину 1 m на 30 хвилин. IP66 достатньо для 95% зовнішніх сценаріїв, включно з косим дощем і миттям. IP67 потрібен лише там, де можлива стояча вода чи затоплення (входи в підвали, стіни доків, харчова переробка). IP68 (безперервне занурення) рідкісний і непотрібний поза басейнами чи морськими застосуваннями.

Робоча температура. Стандартні куполи працюють від -10°C до +50°C. Куполи для холодного середовища ( -40°C до +60°C) мають внутрішній нагрівач, що споживає 4-8 W в активному стані й потребує PoE+ (30 W) чи допоміжного 12 VDC. Для встановлень у Північній Європі, Канаді чи альпійських регіонах вказуйте варіант -40°C: купол стандартної dome може тріснути при -25°C, а її фільтр IR-cut із LCD-затвором ненадійно перемикається нижче -15°C.

Комбінована зовнішня специфікація. Безпечна база для зовнішніх куполів у громадському середовищі: IP66 + IK10 + -30°C до +60°C + PoE 802.3af (або PoE+, якщо обладнано нагрівачем). Перевірте всі три в специфікації; постачальники іноді виконують два з трьох і тихо пропускають третє.

Висоти монтажу: стеля vs стіна vs підвіс

Висота монтажу змінює і покриту площу, і щільність пікселів у площині цілі. Використовуйте ці довідкові висоти як відправні точки проєктування.

Внутрішня стеля, вбудована dome. 2.4-3.0 m. Нижче 2.4 m dome піддається вандалізму навіть усередині; вище 3.0 m dome 2.8 mm перевищить дальність ідентифікації на периметрі свого FOV. Для захоплення облич біля входів задайте dome на 2.7 m і 0.5-1.5 m за дверима, з нахилом 10° донизу.

Внутрішня стіна, dome на кронштейні. 3.0-4.0 m, з нахилом 15-25° донизу. Настінний монтаж є правильним вибором, коли стельове встановлення непрактичне (підвісні стелі без доступу до простору, повітропроводи на шляху) або коли потрібен спрямований вигляд замість погляду 360° донизу. Настінна dome на 3.5 m з об'єктивом 4 mm і нахилом 20° покриває зону 6 m завширшки × 12 m завдовжки з деталями рівня розпізнавання.

Зовнішня стіна, карниз або фасадна дошка. 3.5-4.5 m. Монтуйте під виступом карниза, щоб захистити купол від прямого дощу й сонця, що зменшує засліплення й подовжує життя купола. Нахиляйте на 20-30° донизу для типового вигляду на проїзд чи двір.

Зовнішній підвіс, стовп чи балка. 4-8 m, де 6 m оптимально для паркінгів і передпросторів. Вище 8 m dome 2.8 mm на рівні землі падає нижче 125 PPM (розпізнавання) навіть із сенсором 4 MP: перейдіть на об'єктив 6 mm чи 8 mm і прийміть вужчий FOV, або перейдіть на сенсор 8 MP. Для дуже високих стовпів (10-12 m) підвісні PTZ dome економніші за чотири чи п'ять фіксованих.

Діапазон нахилу. Кожна dome має максимальний нахил, зазвичай 75-80° від горизонталі. Це створює сліпий конус 10-15° прямо під пристроєм. Dome на висоті 3 m має сліпе коло діаметром 0.8-1.0 m на підлозі; на 6 m сліпе коло зростає до 1.6-2.0 m. Плануйте сусідні камери для перехресного покриття цих зон; дивіться сліпі зони CCTV.

Поширені помилки FOV у dome

П'ять помилок пояснюють більшість встановлень dome з низькою продуктивністю. Кожну можна виправити на етапі проєктування, а після встановлення її виправлення дороге.

Як підібрати розмір dome: розібраний приклад

Сценарій: торговий зал завширшки 8 m × завдовжки 12 m зі стелею 3.0 m. Клієнт хоче матеріал рівня розпізнавання кожного відвідувача й приймає рівень спостереження в задніх кутах. Бюджет дозволяє одну dome.

Крок 1: оберіть позицію монтажу. Змонтуйте dome по центру, за 4 m від вхідних дверей і за 4 m від кожної бічної стіни. Dome на висоті 3.0 m дивиться прямо вниз з оглядом 360° при куполі (ми використаємо природний круговий FOV dome).

Крок 2: обчисліть потрібний FOV. Діагональна відстань від dome до найдальшого кута кімнати √((8/2)² + (12-4)²) ≈ √(16 + 64) ≈ 8.9 m. Щоб покрити це спрямованою вниз dome на висоті 3 m, потрібен HFOV, достатньо широкий, щоб проєктований радіус на підлозі був щонайменше 8.9 m. HFOV ≈ 2 · arctan(8.9 / 3.0) ≈ 144°: надто широкий для стандартної dome. Або перемістіть dome (до задньої стіни й нахиліть уперед), або прийміть dome 2.8 mm, що покриває лише передні 8-10 m на рівні розпізнавання.

Крок 3: оберіть об'єктив. Dome 4 MP з об'єктивом 2.8 mm на сенсорі 1/2.7" дає ~108° HFOV. На висоті 3 m це покриває коло радіусом 3 · tan(54°) ≈ 4.1 m на рівні підлоги, тобто коло діаметром 8.2 m. Передні 4 m × 8 m кімнати покриті добре; задні 4 m × 8 m лежать просто за межами радіуса розпізнавання. PPM на відстані 5 m по землі 186 (розпізнавання+); на 8 m 116 (трохи нижче розпізнавання).

Крок 4: перевірте за вимогами клієнта. Клієнт хотів розпізнавання кожного відвідувача. Рішення з однією dome дає розпізнавання лише до 7.5 m. Щоб виконати завдання, або додайте другу dome в задній частині кімнати (дзеркальне розміщення, 4 m від задньої стіни), або перейдіть на варіофокальну dome 4 MP з фокусною відстанню 4 mm і перемістіть dome на задню стіну обличчям до входу: це дає HFOV 84° і 200+ PPM по всій довжині 12 m.

Крок 5: повторіть обчислення. Внесіть план, позицію dome й вибір об'єктива в калькулятор FOV, щоб візуалізувати покриття на 2D-плані; перевірте PPM на відстані калькулятором DORI; оберіть точну модель у каталозі камер. Для довідки про математику FOV дивіться поле зору пояснено, а невідомі терміни шукайте в глосарії.