Как рассчитать поле зрения (FOV) камеры по расстоянию и фокусному расстоянию
Как рассчитать поле зрения (FOV) камеры по расстоянию и фокусному расстоянию
Понимание поля зрения (FOV) камеры важно при выборе и установке камер видеонаблюдения. Это помогает понять, какую часть пространства камера охватит на заданном расстоянии и какие объективы подойдут для задачи — охрана входа, обзор парковки или контроль кассы. Ниже — простые формулы, реальные примеры и практические рекомендации для домашних пользователей и профессионалов.
Что такое FOV и из чего он вычисляется
Поле зрения (Field of View) — угол, под которым камера видит сцену. Есть горизонтальное (HFOV), вертикальное (VFOV) и диагональное (DFOV) поля зрения. Основные параметры для расчёта: размер матрицы (ширина и высота) и фокусное расстояние объектива (в мм).
Формула для расчёта угла поля зрения (в градусах):
FOV = 2 * arctan(sensor_dimension / (2 * focal_length))
Где sensor_dimension — это ширина матрицы для HFOV или высота — для VFOV. Чтобы получить фактическую ширину/высоту покрытия на расстоянии D (в метрах):
coverage = 2 * D * tan(FOV/2)
Пошаговая инструкция: как посчитать вручную
- Посмотрите в спецификации камеры размер матрицы: ширина (W) и высота (H) в миллиметрах.
- Узнайте фокусное расстояние объектива f (в мм).
- Вычислите HFOV = 2 * arctan(W / (2f)).
- Вычислите VFOV = 2 * arctan(H / (2f)).
- Для расстояния D (м) найдите ширину покрытия: Width = 2 * D * tan(HFOV/2). Высоту — аналогично через VFOV.
Пример расчёта
Возьмём распространённый пример: матрица 1/3" с активной областью примерно 4.8 мм × 3.6 мм и объектив 3.6 мм.
- HFOV = 2 * arctan(4.8 / (2*3.6)) = 2 * arctan(0.6667) ≈ 67.4°
- VFOV = 2 * arctan(3.6 / (2*3.6)) = 2 * arctan(0.5) ≈ 53.1°
- На расстоянии 10 м ширина покрытия: Width = 2 * 10 * tan(67.4°/2) = 20 * 0.6667 ≈ 13.3 м
- Высота покрытия на 10 м: Height = 20 * tan(26.55°) = 20 * 0.5 = 10 м
Готовая таблица для примеров (матрица 1/3", ширина 4.8 мм)
| Фокус (мм) | HFOV (°) | Покрытие на 10 м (м) |
|---|---|---|
| 2.8 | ≈81.2 | ≈17.1 |
| 3.6 | ≈67.4 | ≈13.3 |
| 4.0 | ≈61.9 | ≈12.0 |
| 6.0 | ≈43.6 | ≈8.0 |
| 8.0 | ≈33.4 | ≈6.0 |
Практические замечания и ограничения
- Размер матрицы всегда берите из спецификации камеры. Разные производители по-разному маркируют «дюймы» (1/3", 1/2.8" и т.д.), поэтому опирайтесь на реальные мм.
- Широкоугольные объективы (короткий фокус) дают большой FOV, но хуже снимают на дальние дистанции. Телефото (длинный фокус) — узкий FOV, но большая детализация удалённых объектов.
- Дисторсия у широких линз и вариофокальных объективов меняет картинку, поэтому расчет по простым формулам даёт приближённый результат — для точной задачи лучше тестировать на месте или смотреть datasheet объектива.
- Цифровой зум не меняет оптику, он лишь обрезает изображение; при расчётах полагайтесь на оптическую часть.
- Угол наклона и высота установки влияют на видимую площадь и перспективу. При вычислении покрытия учитывайте вертикальную составляющую.
- Инфракрасная засветка камер имеет свой угол — возможны тёмные углы на краях при больших HFOV.
Когда нужен вариофокальный объектив
Если нужно настроить поле зрения на объект после монтажа, лучше выбрать вариофокал (например, 2.8–12 мм). Он позволяет менять HFOV вручную или по мотору. В спецификации вариофокала обычно указывают минимальный и максимальный угол.
Смотрите, какая штука: точный расчёт — это старт. На практике важно проверить реальную картинку в условиях установки и при нужном освещении.
Где подобрать камеру и объективы
Для быстрого выбора оборудования и сравнения моделей можно посмотреть предложения в каталоге специализированного поставщика — там же можно выбрать камеры под ваш тип матрицы и нужный диапазон фокусных расстояний.
Перейти к разделу систем видеонаблюдения
Короткий чек-лист перед покупкой и монтажом
- Определите цель: обзор, идентификация лица или чтение номерных знаков.
- Узнайте расстояние до ключевых объектов и высоту установки.
- Посмотрите в спецификации матрицу (W × H мм) и выберите фокус или вариофокал.
- Посчитайте HFOV и покрытие на нужной дистанции по формулам выше.
- Учитывайте освещение и ИК-подсветку; тестируйте в темноте.
- Если сомневаетесь — возьмите камеру с вариофокалом или проконсультируйтесь с монтажником.
Небольшой совет напоследок
Если задача критична (например, фиксировать номерные знаки или лица на парковке), делайте запас по фокусному расстоянию — берите чуть более «теле» вариант и проверяйте изображение на месте. В большинстве случаев проще немного уменьшить угол, чем потом обнаружить, что важные детали слишком малы на записи.
