Поле зрения объектива: Угол поля зрения объектива | БИК Дом оптики

Расчет поля зрения телескопа | Астрономические мероприятия, наблюдения звездного неба в Крыму!

Для решения многих астрономических задач, начиная от визуального наблюдения крупных туманностей и заканчивая сложными поисковыми работами коричневых карликов или межзвездных комет, важно знать поле зрения своего инструмента.

Вариант 1: визуальные наблюдения

В этом случае у нас есть объектив и окуляр. Итоговое поле зрения W будет определяться полем зрения окуляра w, делёным на текущее увеличение телескопа z: W = w/z (1).

Поле зрения окуляра как правило написано на самом окуляре, либо на сайте продавца, сайте производителя и тп. Если не можете найти этот параметр, значит у вас в руках дешевая китайская «затычка фокусера» и её поле зрения 40-45 градусов. Комплектные окуляры чаще всего такие.

Увеличение телескопа z считается как фокусное расстояние объектива F, делёное на фокусное расстояние окуляра f: z = F/f (2).

Пример: Рассчитать поле зрения популярного телескопа Sky Watcher Dob 6″ (150/1200) с окуляром William Optics 9mm.

Поле зрения окуляра составляет 72 градуса, фокусное расстояние телескопа 1200мм, фокусное расстояние окуляра 9мм.

Используем формулы (1) и (2): W = 72/(1200/9) = 72/133.3 =  0.54 градуса

Можно перевести в угловые минуты: в одном градусе 60 минут, значит наше поле 32,4′. То есть как раз целиком поместится Луна!

P.S. Двухкратная линза барлоу увеличивает фокусное расстояние телескопа в два раза и во столько же уменьшает итоговое поле зрения. Трехкратная, соответственно, в три.

P.P.S. Следует помнить, что максимальное рабочее (полезное) увеличение телескопа это 2-3 диаметра объектива в миллиметрах (рефлекторы дают меньше, рефракторы — больше). А чаще всего оно еще меньше из-за турбулентности земной атмосферы. Дальнейшее наращивание увеличения не приведет к появлению новых деталей, а лишь к размыванию изображения и уменьшения яркости.

Вариант 2: фотографические наблюдения

Теперь вместо окуляра на телескоп установлена CCD либо CMOS-камера. И поле зрения будет определяться фокусным расстоянием объектива F и линейным полем зрения приемной камеры (диагональю) d.

W = 3438*d/F

Пример: Рассчитать поле зрения популярного телескопа Sky Watcher BKP 2008 (200/800) с полнокадровым фотоаппаратом Canon 6D.

Размер полного кадра 24х36мм, диагональ соответственно 43,3мм. Фокусное расстояние телескопа 800мм. Поле зрения:

W = 3438*43,3/800 = 186.1′ = 3.1 градуса.

P.S. Следует помнить, что в светосильных зеркальных телескопах системы Ньютона (при отношении диаметра к фокусу равном 1/4-1/5) рабочее поле зрения будет ограничено возрастающей к краям кадра комой. И если со светосилой 1/6 и кропнутым фотоаппаратом еще можно снимать, то на светосиле 1/4 и полнокадровом аппарате рабочей будет лишь центральная часть кадра. В этом случае рекомендую использовать кома-корректоры.

P.P.S. Поле зрения отображают программы-планетарии, например Stellarium, Cartes du Ciel, а также Aladin Sky Atlas и другие.

полезные КАЛЬКУЛЯТОРЫ поля зрения и разрешения

1. Starizona

2. Dimensional string

3. Astrosurf

4. AstronomyTools

***

Расчет масштаба изображения

Астробиблиотека

Назаров Сергей, февраль 2020

4. Угол поля зрения

Полем зрения (углом поля зрения) называется та часть пространства предметов, которая видна или изображается с помощью данной оптической системы. Поле зрения оптических систем принято характеризовать в угловой мере. Так, рассматривая какой либо предмет, о его размере судим по тому углу, под которым он виден. Угол зрения объектива понимается как телесный угол (конический) угол, образованный линиями, соединяющими переднюю главную точку объектива с краями изображаемого пространства. Выражают угол зрения величиной плоского угла, вращение которого образует данный конический угол.

Изображение, даваемое объективом, не обладает одинаковым качеством по всему полю, наибольшая резкость и освещенность изображения наблюдаются в центре поля. По мере удаления от центра резкость и освещенность заметно снижаются, а у границ поля изображение весьма расплывчатое и тусклое. Так на изображении, полученном при помощи простой линзы, границы поля зрения невозможно даже установить из-за значительной потери резкости и освещенности к краям поля.

Центральная часть поля зрения объектива, в пределах которой изображение обладает степенью резкости, достаточной для фотографических целей и которая фактически используется в фотосистеме для получения изображения на светочувствительном материале, называют

полем изображения объектива. Размер поля изображения определяет размер кадра. Диагональ кадра равна диаметру поля изображения.

Угол, образованный лучами, соединяющими крайние точки поля изображения с задней главной точкой объектива, называется углом изображения объектива β:

где d – диагональ кадра, f — фокусное расстояние.

Поле зрения ограничивается полевой диафрагмой , которая обычно имеет форму круга в наблюдательных приборах (бинокли) и прямоугольную форму – в фотоаппаратах. Размер полевой диафрагмы определяется величиной резкого и достаточно освещенного изображения, заметно неухудшенного аберрациями, пригодного для практических целей.

Рис. Угол поля зрения

Рис. Угол поля зрения и круг изображения кадра 24*36 мм

Классификация объективов по углу изображения

В зависимости от соотношения диагонали кадра и фокусного расстояния объектива различают следующие основные типы объективов:

• нормальноугольный— объектив, у которого фокусное расстояние примерно равно диагонали кадра;

• узкоугольный — объектив, у которого фокусное расстояние значительно превышает диагональ кадра, имеет небольшой угол изображения и предназначен для съёмки удаленных предметов;

• широкоугольный— объектив, у которого фокусное расстояние заметно меньше диагонали кадра; предназначен для съёмки в ограниченном пространстве;

• сверхширокоугольный объектив(«рыбий глаз») — объектив, у которого угол изображения больше 140° или даже 180°. Имеет очень большие геометрические искажения и используется, в основном, для художественной съёмки.

• объектив с переменным фокусным расстоянием, так называемый трансфокатор(иногда их также называют

  зумм-объектив, или простозум).

5. Разрешающая спообность (сила) объектива.

Разрешающей способностью называется способность оптической системы изображать раздельно две линии или точки, характеризуется максимальным числом прозрачных и непрозрачных штрихов, равных по ширине, различаемых на 1 мм длины изображения. Определяется по специальным штриховым тестам:

• визуально — рассматриванием в микроскоп оптического изображения штриховой миры, построенного объективом, на оптической скамье, не фотографируя его на пленку, полученное значение принято называть разрешающей силойобъектива.

• фотографически — фотосъемкой теста. При анализе полученного изображения применяют термин «

  фотографическая разрешающая способность«.

Величину разрешающей силы определяют ряд факторов: 1) дифракция светана круглых отверстиях оправ, в которые вмонтированы линзы и другие компоненты объектива; 2) остаточныеаберрационные погрешностиоптической системы объектива; 3) светорассеяние в объективе; 4) контраст миры.

Разрешающая сила объективов неоднородна по полю изображения, центральные лучи, идущие вблизи главной оптической оси перпендикулярно плоскости пленки, обеспечивают наибольшее разрешение. Изображение на краях снимка строится наклонными лучами и имеет меньшее разрешение из-за наличия у объективааберраций, которые на краях всегда больше, чем в центре.

Разрешающая сила максимальна при определенном значенииотносительного отверстия (диафрагмы).

Что такое «угол зрения» в фотографии?

С точки зрения непрофессионала (предполагая, что непрофессионал знает некоторую основную геометрию), представьте, что ваш нос — точка треугольника. Левая сторона треугольника — это левый край вашего периферийного зрения, а правая сторона — это правый край. Горизонтальный угол обзора — это просто угол между этими краями, а вертикальный угол обзора — это то же самое, что и вверх и вниз.

Для человеческого глаза угол обзора составляет около 95 °, но поскольку ваши глаза движутся неосознанно и ваш мозг заполняет детали, он ощущается гораздо шире.

Термины поле зрения и угол обзора в основном взаимозаменяемы — угол обзора является одним из способов измерения поля зрения. (Можно также сказать что-то вроде «10 метров на 20 метрах» … это описывает различные аспекты одной и той же геометрии, и с помощью базового трига можно понять одно из другого.)

В цитируемом вами тексте говорится: «Фокусное расстояние определяет угол обзора, видимый через объектив для данного размера датчика». Это также базовый триггер, и вы можете фактически нарисовать его на листе бумаги и измерить для себя. Очевидно, что с объективом это трехмерная проблема, но мы можем просто рассмотреть горизонтальное измерение и уменьшить его до двух. (Представьте, что это вид сверху на мир в разрезе.)

Нарисуйте линию длиной 23,6 мм — ширину датчика в вашем D7000 (и многих похожих камерах) — в центре внизу чистого листа бумаги.

Вы можете просто посмотреть на изображения, которые я сделал ниже, но если вы такой же практический ученик, как и я, то действительно полезно взять какую-то настоящую бумагу, цветные карандаши и линейку и следовать в Физический мир.

От центра этой линии нарисуйте светлую перпендикулярную линию от этой центральной точки к середине страницы, чтобы получить перевернутую Т-образную форму. (Это для удобства. Думайте об этом как о «линии к тому, на что вы указываете камеру».)

Измерьте расстояние от датчика по осевой линии, которую вы только что нарисовали. Поставить точку на 35мм. Маркируйте этот «35-мм объектив». Это представляет собой отверстие диафрагмы идеализированного 35 мм объектива.

Теперь измерьте от вашего датчика вдоль центральной линии. Поставить точку на 50мм. Маркируйте этот «объектив 50 мм». (И, конечно, это представляет собой диафрагму с точечным отверстием идеализированной 50-мм линзы.)

Направив линейку, нарисуйте линию от левого края сенсорной линии через точку диафрагмы 35 мм и продолжайте до самого края страницы. Затем сделайте то же самое с правого края сенсорной линии. Это должно привести к большой Xформе. Пометьте обе линии верхнего конуса X «поле зрения 35 мм».

Сделайте то же самое с точкой объектива 50 мм. Обозначьте это, конечно, «поле зрения 50 мм».

Теперь вы можете непосредственно видеть, что более короткое фокусное расстояние создает более широкое поле зрения. Все, что находится внутри этих линий, будет на вашей картинке, а все, что находится снаружи, будет вне кадра. Обратите внимание, что линза может проецировать гораздо более широкий конус света, который не попадает на сенсор — линии, которые вы нарисовали, игнорируют это, поскольку свет, который не записывается, на самом деле не имеет значения .

Если вы измеряете угол, вы должны увидеть, что он составляет около 36,5 ° для 35-мм объектива и около 26 ° для 50-мм объектива.

Затем два дальнейших эксперимента:

Эксперимент первый: выберите несколько разных фокусных расстояний (15 мм, 200 мм) и посмотрите, что они вам дают.

Эксперимент 2: Увеличьте размер сенсорной линии до 36 мм, как в полнокадровых камерах Nikon «FX». Конечно, держите линию по центру одной и той же точки. Используйте те же точки на объективе, но нарисуйте новые X-линии к большему левому и правому краю сенсора. Сразу видно, что включение этой дополнительной части светового конуса делает записанное поле обзора с тем же фокусным расстоянием намного шире.

Обратите внимание, что 35-миллиметровый объектив D7000 дает приблизительное поле обзора 50-миллиметрового объектива FX, поэтому люди говорят об «эквивалентных» объективах.

Вы можете видеть, что линии для APS-C 35 мм и «Full-Frame» 50 мм расположены не друг на друге, как можно было бы ожидать для «эквивалента». Это потому, что это немного ломается на макро-расстоянии. Если вы отодвинетесь на несколько миллиметров, он выровняется правильно (но слегка изменит перспективу). Тем не менее, линии примерно параллельны, поэтому эти несколько миллиметров по-прежнему составляют всего несколько миллиметров по всей комнате, где они несущественны. Если вы нарисуете это на большом листе бумаги вместо маленького на экране, это станет ясно. (И, конечно, они не совсем параллельны, потому что линзы не совсем соответствуют кроп-фактору — 32,7777 … мм и 50 мм были бы более точными. Ах, реальный мир, всегда мешающий объяснять вещи просто, другие реальные факторы также применимы;

Это аккуратно (я надеюсь) отвечает на вопрос о взаимосвязи между фокусным расстоянием и углом зрения / полем зрения, а также объясняет влияние сенсоров разных размеров — и, в качестве бонуса, показывает, как кадрирование взаимозаменяемо с масштабированием (если вы не против использовать меньше вашего датчика).

Как выбрать объективы с фиксированным или регулируемым увеличением?

При выборе объектива необходимо знать основные параметры системы визуализации: рабочее расстояние, поле зрения, разрешение и различные константы, связанные с приборами и средами.

Объективы с фиксированным и регулируемым увеличением, как и микрообъективы имеют одинаковое предназначение – создание изображения в фокальной плоскости, перечень характеристик у разных объективов во многом схож. Фокусное расстояние регулируемых объективов, или «трансфокаторов», можно плавно менять в широких пределах.

В параксиальном приближении к увеличению объектива приходят через уравнение (1):

 

(1)

где z’ – расстояние от объектива до плоскости изображения, z – расстояние от последнего элемента объектива до предмета, f – фокусное расстояние.

Уравнение выше – известная формула геометрической оптики для тонкой линзы, приведена для наглядной демонстрации соотношений между расстояниями от объектива и до изображения. Если фокусное расстояние фиксировано, при удалении предмета от объектива изображение будет «приближаться» к объективу.

Не составляет труда расчет увеличения в одиночной линзе, плоско-выпуклой или двояковыпуклой. Формулы более сложных систем, например, в приборах машинного видения, содержат также величину поля зрения.

Уравнение (2) – явное выражение увеличения оптической системы.

  (2)

Где h’ и h – размер, соответственно, плоскости изображения (обычно подразумевается размер чувствительного элемента) и поля зрения.

Тогда уравнение (1) можно переписать в расширенном виде:

   (3)

По формуле (3) легко рассчитывается, к примеру, фокусное расстояние при заданном поле зрения и размере чувствительного элемента.

На рисунках 1 и 2 приведены графики величины поля зрения (по оси Y) в зависимости от фокусного расстояния.

Рисунок 1. Поле зрения для объективов с разным фокусным расстоянием

 

Рисунок 2. Объективы с различным фокусным расстоянием и площади поля зрения. Размер приемной матрицы 2/3” и 1”

Опираясь на графики, легко определить нужное фокусное расстояние для объектива в системе машинного зрения, если известен размер матрицы. Достаточно найти точку пересечения прямых, проходящих через точки на осях Х и Y. Это поможет в выборе объектива и сузит круг поиска.

В дополнение к графикам, нужно упомянуть о важных деталях систем машинного зрения. Во-первых, объективы с большим фокусным расстоянием из-за своей оптической схемы имеют более длинные рабочие расстояния, что значительно увеличивает площадь всей схемы. Сократить рабочее расстояние позволяет прокладочное кольцо, размещаемое между объективом и приемником. Однако такой способ негативно влияет на качество изображения.

Во-вторых, большие площади приемной матрицы обеспечивают большее поле зрения при одном и том же фокусном расстоянии. К примеру, объектив диаметром 12 мм с матрицей площадью 2/3” на рабочем расстоянии 350 мм характеризуется полем зрения площадью 370 мм. При использовании того же объектива с матрицей площадью 1” поле зрения увеличивается до 530 мм.

Графики зависимости площади поля зрения от площади приемной матрицы приведены для стандартных объективов (фокусных расстояний). Не существует стандартного объектива, с помощью которого возможно получить площадь поля зрения 525 мм на рабочем расстоянии 600 мм. Для этого можно использовать стандартный объектив с фокусным расстоянием 8.5 мм и рабочим расстоянием 510 мм.

Графики позволяют лишь примерно оценить величину фокусного расстояния для достижения необходимого поля зрения, это первый ориентир в подборе объектива. Качество изображения, аберрации и относительная освещенность – характеристики, зависящие от разрешения объектива.

Выбор объектива с фиксированным увеличением

На первый взгляд, сложнее выбрать телецентрические объективы и объективы для микроскопов из-за оптической схемы, далекой от традиционных представлений. Однако не все так однозначно.

За редким исключением линзы с фиксированным увеличением имеют единственное рабочее расстояние. В спецификации и на корпусе объектива указывается увеличение: 2.0Х, 2.5Х и т.д. Увеличение входит в уравнение площади поля зрения:

(4)

Где PMAG – увеличение, определенное для данного объектива. Независимо от размера матрицы, увеличение остается прежним, а площадь поля зрения меняется.

Например, требуется измерить диаметр отверстия в обработанной детали. По расчетам диаметр отверстия должен составлять 20 мм, расположение детали под системой визуализации может незначительно отличаться, поэтому поле зрения должно быть чуть больше диаметра отверстия: 24 мм. Выбрана камера с матрицей 1/1.8” (горизонтальный размер матрицы 7.2 мм). Тогда по уравнению 1 в схему для измерений требуется объектив с увеличением 0.3X.

 

© Edmund Optics Inc.

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции Edmund Optics на территории РФ

Оптика тепловизоров. Статьи компании «BALTECH»

Тепловизоры работают в ИК-диапазоне, поэтому оптика тепловизора должна пропускать только ИК-излучение от объекта, обрезая видимый свет. Соответственно, объективы тепловизоров изготавливаются из специальных материалов, среди которых наиболее…

Тепловизоры работают в ИК-диапазоне, поэтому оптика тепловизора должна пропускать только ИК-излучение от объекта, обрезая видимый свет. Соответственно, объективы тепловизоров изготавливаются из специальных материалов, среди которых наиболее часто используется германий, прозрачный для диапазона длин волн 1,8÷23 мкм.

Как можно видеть, германий является универсальным материалом, обеспечивающим работу и коротковолновых (3-5 мкм) и длинноволновых (8-14 мкм) тепловизоров. Объективы тепловизоров в большинстве случаев изготавливаются из трех сферических линз для исключения астигматизма, хроматизма и абберации одной линзы. На поверхность каждой линзы наносится специальное «просветляющее» покрытие, обеспечивающее минимальное отражение ИК-излучения от поверхности линзы и направляющее весь поток излучения внутрь объектива. Необходимо заметить, что германиевая оптика тепловизора вместе с микроболометрической матрицей составляют большую часть стоимости тепловизора.

Важнейшей для пользователя характеристикой оптики тепловизора является поле зрения объектива FOV (Field of view) и мгновенное поле зрения объектива iFov (Instantaneous Field of View).

·         Поле зрения объектива FOV обычно измеряется в градусах и определяет размеры пространства, которое можно охватить с данного расстояния. Чем меньше угол поля зрения, тем можно дальше отойти от объекта, не потеряв при этом в качестве снимка.

·         Мгновенное поле зрения объектива iFov – угол поля зрения, приходящийся на один пиксель матрицы тепловизора. Мгновенное поле зрения измеряется в миллирадианах и связано с полем зрения объектива соотношением:

iFov=FOV/разрешение матрицы (мрад)

Например, для тепловизора с матрицей 320х240 пикселей и полем зрение объектива 20х15° величина iFov составит:

iFov=20°/320=15°/240=0,0625° или в миллирадианах= 0,0625°*1000*2 /360°=1,09 мрад.

Знание мгновенного поля зрения (iFov) позволяет быстро определить минимальные размеры объекта (S), который можно увидеть тепловизором с данного расстояния (D).

S = D* iFov= D* FOV/разрешение матрицы

Отсюда следует, что чем меньше мгновенное поле зрения, тем с большего расстояния можно исследовать объект. Для быстрого расчета минимального размера объекта S в режиме онлайн вы можете воспользоваться калькулятором, приведенным здесь.

В практике тепловизионного обследования объектов достаточно часты случаи, когда по тем или иным причинам съемку необходимо проводить с малого, или, наоборот, с большого расстояния. Поэтому все профессиональные тепловизоры комплектуются набором сменной оптики – широкоугольным и узкоугольным объективами.

Широкоугольный объектив применяется в случаях, когда необходимо охватить как можно большую область с небольшого расстояния съемки. При использовании широкоугольного объектива следует помнить об ухудшении детализации снимка за счет охвата большей области. Поэтому, если потеря детализации критична, то проводят несколько снимков с помощью стандартного объектива, а потом объединяют их в единую панорамную термограмму. Узкоугольный объектив (телеобъектив) незаменим в случаях, когда необходима хорошая детализация небольшого объекта с большого расстояния съемки.

Оптика теловизоров также отличается по способу фокусировки. Бюджетные тепловизоры оснащаются короткофокусными объективами с постоянным фокусным расстоянием, не предусматривающими подстройку резкости. Профессиональные же модели тепловизоров допускают ручную или автоматическую подстройку резкости, и, наконец, тепловизоры экспертного уровня обеспечивают выполнение мультифокальной съемки – совмещение на одной термограмме несколько снимков с разным фокусом, в результате чего получаются одинаково четкие изображения разно-удаленных объектов.

Более подробно данную тему вы можете изучить на курсе повышения квалификации ТОР-104 «Тепловизионная диагностика. Тепловой неразрушающий контроль» (преподаватель, к.т.н. Романов Роман Александрович).

Почему линзы характеризуются фокусным расстоянием, а не эффективным полем зрения?

В фотографии принято говорить, что если вы знаете размер сенсора вашей камеры и фокусное расстояние объектива, то вы знаете поле зрения вашей системы.

Однако в оптике хорошо известно, что при фиксированном размере датчика расстояние от объектива до плоскости изображения (которое мы можем приравнять к расстоянию между фланцами) также влияет на ваше поле зрения. Каждый, кто устанавливал его / ее объектив на макроадаптере, видел, что увеличение расстояния между фланцами сузит ваше поле зрения, и в итоге они получат макрообъектив.

Итак, мой вопрос Почему мы характеризуем объективы с фокусным расстоянием, а не с эффективным полем зрения?

Я понимаю, что это может быть случай, когда это было просто произвольное историческое решение, но мне любопытно, есть ли оправдание тому, чего я упускаю.

EDIT:

Я хочу пояснить некоторые вещи в свете некоторых комментариев, которые я получил.

Исходя из физического POV всего этого, то, что определяет эффективное FOV для данного датчика, является эффективным фокусным расстоянием объектива и расстоянием между задней главной плоскостью объектива и датчиком, которое однозначно определяется расстоянием между основной плоскостью и фланцем объектива плюс расстояние между фланцем камеры и датчиком.

Эти два свойства полностью независимы друг от друга, но изменение любого из них изменит эффективное поле зрения — это факт геометрической оптики.

У меня был вопрос: учитывая, что оба параметра влияют на поле зрения, почему же мы приписываем только фокусное расстояние для поля зрения объектива?

Для дальнейшего пояснения на примере: у вас могут быть объективы 50 мм и 40 мм с одинаковым расстоянием между основной плоскостью и фланцем объектива. В этом случае, если вы разместите 40-миллиметровую линзу на достаточном расстоянии от датчика (по сравнению с 50-миллиметровой линзой), у вас будет тот же эффективный угол обзора.

Пожалуйста, попробуйте ответить на мой первоначальный вопрос вместо того, чтобы рассказывать мне об оптике — эта часть разговора мне очень понравилась 🙂

Подвижный в подвижном

                

          Страница не найдена, ошибка 404  (error  404)   ! ! !    Администратор сайта Вам рекомендует:  

Шаг N 1   Перезагрузите   страницу .

Шаг N 2   Поищите ошибки в написании URL  или расширения документа

Шаг N 3  Поднимитесь в структуре URL на один уровень выше  и  найдите  искомый документ непосредственно на сайте.

Шаг N 4 Попробуйте поискать нужную страницу в поисковой системе: наберите  URL документа в поисковой строке браузера.

Шаг N 5 Свяжитесь с  администратором сайта  по  форме обратной связи .  Администрация сайта благодарит вас за то, что вы нашли “битую” ссылку ! 

 

                                                   

 

 

 

 

 

 

Узнать | Поле зрения и угловое поле зрения

Введение

Поле зрения (FOV) — это максимальная область образца, которую может отобразить камера. Это связано с двумя вещами: фокусным расстоянием объектива и размером сенсора . На рисунке 1 показано сравнение поля зрения и размера датчика. Предполагая, что фокусное расстояние объектива одинаковое, чем больше датчик, тем больше поле зрения.

Рис. 1. Сравнение сенсоров разных размеров, показывающее, как большие размеры сенсоров способствуют увеличению поля зрения. И синий (4096 x 4096 пикселей), и красный (2048 x 2048 пикселей) квадраты обозначают датчики, сделанные из пикселей 15 x 15 мкм, тогда как зеленый квадрат (1024 x 1024 пикселей) указывает датчик, сделанный из пикселей 13 x 13 мкм.

Размер сенсора определяется как количеством пикселей на сенсоре, так и размером пикселей .Пиксели разного размера используются для разных приложений, причем пиксели большего размера используются для более высокой чувствительности, а пиксели меньшего размера используются для более высокого пространственного разрешения (подробнее см. Размер пикселей и разрешение камеры ).

Фокусное расстояние объектива описывает расстояние между объективом и сфокусированным изображением на датчике. Когда свет проходит через линзу, он либо сходится, (положительное фокусное расстояние), либо расходится, (отрицательное фокусное расстояние), однако в камерах фокусное расстояние преимущественно положительное.Более короткие фокусные расстояния сводят свет сильнее (то есть под более резким углом) для фокусировки объекта съемки. Для сравнения, более длинные фокусные расстояния сводят свет меньше (то есть под меньшим углом), чтобы сфокусировать изображение.

Это означает, что расстояние фокусного расстояния определяется тем, насколько сильно свет сходится линзой, чтобы сфокусировать объект изображения. Это, в свою очередь, влияет на угол от горизонтального света, который может быть захвачен линзой.Это известно как угловое поле зрения (AFOV) и требуется для определения общего поля зрения. AFOV — это угол между любым светом, захваченным на горизонте , и любым светом, захваченным на краю (как показано на рисунке 2). Если у вас фиксированный размер сенсора, изменение фокусного расстояния изменит AFOV и, следовательно, общий FOV. Меньшее фокусное расстояние обеспечивает больший угол обзора и, следовательно, больший угол обзора. То же самое верно, но наоборот, для более длинных фокусных расстояний, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2: Схема, показывающая, как фокусное расстояние влияет на угловое поле зрения (AFOV). Чем короче фокусное расстояние, тем больше AFOV, и наоборот, для большего фокусного расстояния. Это влияет на размер поля зрения. Красная линия указывает на свет снизу объекта, создающий верх изображения; синий свет — это свет, взятый из горизонтали; серые линии обозначают свет, который исходит от верхней части объекта, создавая нижнюю часть изображения. Высота изображения обозначается буквой h.

Расчет AFOV

При расчете AFOV необходимо сделать несколько предположений :

1. То, что отображаемый объект полностью заполняет датчик камеры
2. То, что объектив находится в фокусе на бесконечность (т.е. когда изображение формируется из объекта, находящегося на бесконечности)
3. Объектив представляет собой точечное отверстие

Рисунок 3: Схема, показывающая, как три допущения могут быть использованы для расчета углового поля зрения (AFOV).Предполагая, что линза представляет собой точечное отверстие и находится в фокусе на бесконечность, и что отображаемый объект заполняет датчик, можно использовать простое уравнение для определения AFOV (в градусах). Относится к углу обзора, так как это угол, при котором захватывается самый большой объект, при этом изображение все еще соответствует изображению на датчике.

На рис. 3 показана упрощенная версия того, как эти допущения позволяют рассчитывать AFOV. Используя тригонометрию , AFOV можно выразить как:

, где h — это горизонтальный размер сенсора, а F — фокусное расстояние объектива камеры.

Измерение FOV

Для измерения поля зрения УФ, видимого и инфракрасного камер обычно используются оптические тесты . Во время теста свет фокусируется от черного тела (объект, который поглощает весь падающий на него свет) на тестовую цель в месте фокусировки. Используя набор зеркал, можно создать виртуальное изображение , которое находится на бесконечно большом расстоянии.

Это позволяет размеры поля зрения (т.е.е. расстояние по вертикали и горизонтали) необходимо измерить без знания фокусного расстояния объектива или размера сенсора. Созданное изображение, включая цель, затем отображается на мониторе, причем целевое изображение является подмножеством отображения полного изображения. Это позволяет приблизить FOV как:

Где D — это полные размеры отображаемого изображения (горизонтальные или вертикальные), а d — целевые размеры (горизонтальные или вертикальные).

Сводка

Поле зрения определяет максимальную область образца, которую может отобразить камера, определяемая фокусным расстоянием объектива и размером сенсора.

Размер сенсора определяется как размером пикселей, так и количеством пикселей на сенсоре. Это можно оптимизировать для каждого приложения, используя более крупные датчики, оптимальные для приложений с ограниченной чувствительностью, и меньшие датчики, оптимальные для приложений с ограниченным разрешением.

Фокусное расстояние объектива объединяет свет, так что изображение объекта фокусируется на датчике. Это определяет угловое поле зрения, параметр общего поля зрения. Это определяется как угол между любым светом, захваченным по горизонтали, и любым светом, захваченным на краю объекта.Все эти параметры играют роль в определении поля зрения камеры и могут быть измерены либо с использованием тригонометрии и углового поля зрения, либо с помощью оптического теста, в котором черное тело используется для создания виртуального изображения

Калькулятор поля зрения камеры (FoV)

Этот калькулятор вычисляет поле зрения, видимое вашей камерой и объективом. Поле обзора — это угол, который зависит от фокусного расстояния и размера датчика, но он также вычисляет размерные размеры поля обзора (ширина, высота или диагональные поля) на определенном расстоянии, например, на расстоянии объекта или на расстоянии фона. .Мы не часто заботимся о точном размере поля, но предположим, что вы планируете портрет, включающий объектную область 2×3 фута. Вы знаете, что для правильной портретной перспективы вам нужно отойти на шесть или восемь футов. Какое фокусное расстояние потребуются для этого размера поля и расстояния? (Вариант 6, и это зависит от размера вашего сенсора). А фон может быть на шесть футов дальше, тогда насколько он велик? Этот калькулятор может спланировать или проверить ваш выбор. Дополнительные описания использования находятся под калькулятором.

На следующей странице также есть большая таблица поля зрения (угловая в градусах) для многих фокусных расстояний объектива и нескольких популярных датчиков.Другая страница — это математический раздел FoV, если интересно. Калькулятор глубины резкости здесь также показывает поле зрения как на объекте, так и на заднем плане. Или в некотором роде (та же математика), другой калькулятор может вычислить расстояние или размер объекта на фотографии.

Примечания, касающиеся компактных, телефонных камер или видеоформатов

Для этого расчета требуется точный размер сенсора и фокусное расстояние . Калькуляторам просто НЕОБХОДИМО сообщать точные числа, иначе мусор на входе, мусор на выходе.Это означает, что ВЫ должны знать эти числа. Эти значения может быть очень трудно определить для телефонов, компактных фотоаппаратов и видеокамер, но более крупные камеры, вероятно, лучше показывают значения спецификации. Вы можете указать кроп-фактор как способ вычисления фактического размера сенсора. Или вариант 4 может вычислить коэффициент кадрирования из спецификаций эквивалентного фокусного расстояния объектива для этого датчика камеры. В данных Exif изображения обычно указывается фокусное расстояние. Используйте реальное фокусное расстояние объектива с фактическим размером сенсора. Если вы не знаете фокусное расстояние, данные Exif в файле изображения могут его показать (фокусное расстояние изменяется с увеличением).

Данные изображения Exif могут показать, что вам нужно знать, чтобы получить всю необходимую информацию о вашем мобильном телефоне или компактной камере для работы с этим калькулятором. В противном случае это может быть довольно сложной задачей (особенно для видеоформатов), и все же есть свои «если» и «но». Если вы не знаете размер сенсора, вариант 4 может быть просто билетом для телефонов и компактных устройств, но если вы не уверены в том, чего он хочет, просмотрите это резюме проблем, определяющих размер сенсора, которое может помочь.

Самый большой риск для точности поля зрения заключается в незнании конкретного размера сенсора или точного фокусного расстояния, либо ваше смутное предположение о расстоянии, вероятно, может быть неточным.Кажется, что спецификации DSLR легко определяются, и в их характеристиках обычно указываются все номера линз и сенсоров, даже если они немного округлены. Но характеристики компактной камеры и особенно камеры мобильного телефона не говорят нам много, поэтому вы можете не найти необходимые числа для этого калькулятора. Некоторые новейшие модели телефонов содержат две камеры (для широкоугольного и телефото, в которых используются два разных датчика — не обязательно одинаковый размер датчика или коэффициент кадрирования). Но предлагаются подсказки, которые должны определить некоторые полезные числа.

• Поле зрения может быть выражено как угловое или размерное поле и может иметь горизонтальную ширину, вертикальную высоту или диагональ. Угловое поле зрения обычно обозначается как диагональ (т.е. вид с круглой линзой). Угол не зависит от расстояния (угол одинаков на любом расстоянии). Размерное поле зрения (в футах, метрах и т. Д.) Вычисляется на одном конкретном расстоянии (в тех же единицах).
• Зум-объективы имеют много фокусных расстояний . Применимый, используемый для изображения, возможно, определяется в данных EXIF ​​изображения (но это может быть неточно, особенно если внутренняя фокусировка).Но обратите внимание на усложнение точности.
• Независимо от того, упоминается ли здесь Эквивалентное фокусное расстояние, НЕ УКАЗЫВАЙТЕ какое-либо Эквивалентное фокусное расстояние как фокусное расстояние, фактически используемое на вашей камере. Это не одно и то же. Использование эквивалентного фокусного расстояния вместо фактического реального фокусного расстояния приведет к огромной ошибке. При расчете поля зрения обязательно используется реальное фокусное расстояние вашего реального объектива. Термин «эквивалентное фокусное расстояние» НЕ означает фокусное расстояние объектива, который вы используете.Вместо этого соглашение об эквивалентном фокусном расстоянии относится к сравнению другой камеры с 35-мм пленкой или полнокадровым датчиком 1x, для фокусного расстояния, которое она будет использовать, чтобы видеть поле зрения того же размера, что и ваш объектив на вашей камере. Это означает, что если вы указали здесь эквивалентное фокусное расстояние, то вы также должны указать соответствующий размер полнокадрового датчика 36×24 мм 1x для вычисления этого эквивалентного поля зрения.
• UNITS: Поле зрения рассчитывается на основе фокусного расстояния и размера сенсора, которые всегда выражаются в миллиметрах.Внешние единицы измерения вне камеры могут использовать любые единицы, включая футы, метры, мили, км, световые годы или локти и т. Д. Я буду называть их просто единицами. Результаты будут в тех же единицах. Но СООТВЕТСТВУЕТ УСТАНОВКАМ . Внешнее расстояние и размер поля должны быть здесь в ОДИНАКОВЫХ единицах измерения (потому что размерные единицы в подобном треугольнике перед линзой сокращаются, если они согласованы). Синие числа — это вычисленные числа результатов поля зрения.
• Объективы «рыбий глаз», макро или необычно близкое фокусное расстояние — это разные особые случаи, которые БУДУТ отрицательно влиять на точность вычислений. Эти особые случаи здесь не рассматриваются. Макрос обычно и обязательно работает с увеличением размера (например, 1: 1) вместо поля зрения.
• Параметры 1-5 — это четыре способа указать здесь размер датчика (вариант 2 был удален после улучшений). Это загруженный экран. Введите фокусное расстояние и расстояние, выберите размер сенсора в Варианте 1-5. Затем рассчитывается поле зрения на основе фокусного расстояния, расстояния и размера сенсора.
• Опции 6-8 являются более специализированными, но в вариантах 6-8 по-прежнему используется размер датчика, указанный в настоящее время в вариантах 1-5.Синяя кнопка FLIP просто переключает местами параметры фокусного расстояния и расстояния, чтобы указать один и найти другой.
• После ввода здесь текстовых чисел вам нужно будет нажать кнопку ReCompute, чтобы обработать изменение. Но кнопки должны вычисляться автоматически (если в активном варианте).

Угол поля зрения не зависит от расстояния до поля зрения, но угол рассчитывается на основе размера сенсора и фокусного расстояния. Расстояние поля не ограничивается только объектом или фокусным расстоянием.Здесь это означает расстояние до точки, в которой вы хотите рассчитать размер поля. Например, это может быть расстояние до фона (которое затем будет отображать поле обзора на расстоянии фона). Для удобства можно ввести 2-е расстояние, но это тот же результат, что и простое изменение первого расстояния.

Когда вы указываете другой формат (например, видео 16: 9) на датчике камеры 3: 2 или 4: 3, это изменяет эффективный размер датчика по сравнению с исходным исходным значением формата, а также изменяет поле обзора.Калькулятор может это показать.

При использовании вариантов с 1 по 4 обратите внимание на правильность задания соотношения сторон. Кроп-фактор определяет размер датчика , а затем исходное соотношение сторон задает форму . Это, в свою очередь, определяет размер любых смешанных форматов, содержащихся в нем, поэтому важно вычислять правильные числа. Смешанный формат — это сложность, но необходимо знать используемую область сенсора.

При нажатии оранжевой кнопки рядом с Вариантом 4 используется коэффициент урожая, который в настоящее время указан в Варианте 3, чтобы показать более подробную информацию об этих изменениях на диаграмме (показывая все варианты аспекта в этом калькуляторе).Не всегда может быть большая разница, но изменение формата влияет на вычисляемые числа. Поэтому, если вы используете камеру с соотношением сторон 3: 2, 4: 3 или 16: 9, выберите правильный вариант исходного соотношения сторон (для вариантов 3 или 4). Соотношение сторон задается автоматически в вариантах 1 или 5, размер сенсора или пленки является любым.

Это изменение размера смешанного формата важно, поэтому может отображаться красное предупреждение, если указанное соотношение сторон не соответствует собственному коэффициенту кадрирования, вычисленному в варианте 3 или 4 (исходное соотношение сторон в варианте 1 или 5 рассчитывается на основе фактического размера датчика) .Предупреждение означает, что соотношение сторон с правильным базовым соотношением сторон (собственный размер сенсора), вероятно, не было выбрано, что кажется простым упущением, вряд ли предполагалось, но ошибки изменяют активный размер сенсора и числа степеней резкости. Проверьте, но предупреждение можно проигнорировать, если оно действительно правильное (вы можете сообщить мне о фактах этой ситуации). Но это означает, что если вы выбираете соотношение сторон фильма 16: 9 в камере 4: 3, этот правильный выбор соотношения сторон определяет оба, как «16: 9 в камере 4: 3».В предупреждении делается стандартное предположение, что естественные факторы урожая меньше 2x должны быть 3: 2, или равные или большие, чем 2x, должны быть 4: 3 (за исключением 2,7x), которые являются нормальными ожидаемыми и требуемыми значениями камеры. На самом деле, я использую 1,9x в качестве границы предупреждения.

Округление : Могут отображаться четыре или пять значащих цифр, но входные значения фокусного расстояния или расстояния, или размера сенсора, или значений соотношения сторон являются округленными значениями, а не такими точными (математика точна, но характеристики камеры округлены).В математике окончательный ответ может содержать столько значащих цифр, сколько наименее точное значение. Пара значащих цифр всегда должна быть правдоподобной. И я знаю это, но избыточные цифры отображаются в случае повторного ввода этих результатов для повторного вычисления исходных значений, избегая дополнительного округления. Это просто моя прихоть — помочь проверить точность всех результатов.

Но, например, если вы можете заявить, что калькулятор не вычисляет ваши точно измеренные размеры поля, тогда используйте их в Варианте 9 для вычисления вашего вероятного фактического фокусного расстояния.Это простая геометрия, за исключением того, что фокусные расстояния являются приблизительными значениями. Округленное, как уже упоминалось, фокусное расстояние, отмеченное на объективе, соответствует фокусному расстоянию на бесконечности. Обычно оно становится немного длиннее на близком расстоянии фокусировки, за исключением того, что внутренняя фокусировка также может изменить фокусное расстояние на другие значения. А зум-объективы сообщают о фокусном расстоянии ступенчато, а не с полной точностью. Увеличение размера поля от размера сенсора также может вычислить фактическое фокусное расстояние. Но эти закругленные проблемы, как правило, не представляют большой проблемы для рутинной работы с полем обзора.Знание точного расстояния до поля обычно является основной проблемой.

Принято Ft ‘In »
Ввод	Значение
8,5	8,5
8 футов 6 дюймов	8,5
8’6 «	8,5
8, 6	8,5
8 6	8,5
8 футов 6,5 дюйма	8,542

Единицы измерения — футы или метры — работают, но при нажатии кнопки «Зеленые футы» (под полем «Расстояние» выше) предполагается, что расстояние равно Футам, и результаты измерений будут отображаться в формате «Футы и дюймы».Вы можете снова нажать зеленую кнопку, чтобы выключить или включить эту опцию.

Четыре поля расстояния выше с зелеными границами (верхнее Расстояние, одно в Варианте 6 и два в Варианте 9) всегда принимают ввод расстояния в любом формате расстояния. На диаграмме справа показаны принятые форматы Ft ‘и In «(и всегда работает с этими зелеными рамками, независимо от того, находится ли он в режиме Ft» In «или нет). Футы или дюймы могут быть десятичными дробями, или дюймы могут присутствовать или нет, и знаки ‘или «могут присутствовать или нет.Это означает, что в этих четырех полях два значения с пробелом между ними будут интерпретироваться как футы и дюймы. Любое отдельное значение — футы или метры , как вы предполагаете по своему выбору, но предполагается, что любое второе значение добавляется как дюймы, добавленные к футам, независимо от того, что на нем есть ‘или «(‘ ‘или пробел здесь просто нечисловые разделители полей). Таким образом, вы всегда можете ввести футы в любом случае, точно так же, как десятичные футы без дюймов, например 8,5 футов, в том же формате, что и метры. Используйте простой четкий метод, и я бы посоветовал ввести дробную 8.Стиль 5 футов всегда довольно ясен. Вы можете проверить, как интерпретировался результат измерения расстояния, как показано на строке увеличения результатов.

Термин Собственный (о размерах сенсора, соотношении сторон или кроп-факторе) используется для обозначения фактического полного размера исходной области чипа (до обрезки до других меньших форматов, например, 16: 9). Исходный размер может не соответствовать номинальному соотношению сторон 3: 2 или 4: 3, что, вероятно, очень мало, но калькулятор принимает любой размер.

Выберите вариант и нажмите кнопку «Вычислить» (для всех номеров вариантов). Варианты 1-5 — это четыре способа указать размер сенсора. В вариантах с 6 по 8 вычисляются особые требования с использованием размера датчика, указанного в параметрах 1-5.

• Вариант 1 — Наилучшая точность достигается при вводе фактических точных размеров датчика (ширина и высота в мм, исходя из фактических характеристик камеры, для любого соотношения сторон). Если вы их знаете, используйте их.
• Вариант 2 — Удален, ненужен в результате улучшений.

Соотношение сторон (для вариантов 3 и 4) Параметры 1 и 5 уже знают исходное соотношение сторон, но для любых специальных функций (например, формата видео 16: 9) требуется больше (см. Параметры соотношения сторон). Если срабатывает красное предупреждение, было бы хорошо дважды проверить ваши настройки, чтобы соотношение сторон и фактор урожая не расходились. Crop Factor — это размер, а Aspect Ratio — форма, но есть соглашения, соответствующие им. Как правило, DSLR имеет соотношение 3: 2 для более крупных сенсоров (кроп-фактор менее 2, за исключением камер Four Thirds 2.7x), а телефонные и компактные камеры имеют меньшие сенсоры 4: 3 (больший кроп-фактор), но некоторые камеры могут предоставлять дополнительные параметры соотношения сторон. Модели One Inch (4: 3 2x) и Four Thirds (3: 2 2,7x) обычно предоставляют меню, разрешающее 1: 1, 3: 2, 4: 3 и 16: 9. См. В конце сводки «Проблемы, связанные с определением размера сенсора» дополнительные сведения о смешанных форматах (видео и фотографии с одного и того же сенсора).

• Вариант 3 — Второй лучший метод определения размера сенсора после 1. В противном случае известный точный кроп-фактор хорош, кроп-фактор и диагональ сенсора напрямую связаны.Фактор кадрирования просто сравнивает диагональ сенсора с размером пленки 35 мм, и мы все знаем о размере пленки 35 мм. Мы можем определить размеры сенсора по кроп-фактору сенсора (если мы знаем правильное соотношение сторон). Коэффициент урожая — еще одно округленное число; все характеристики округлены, но, вероятно, близки. См. Дополнительную информацию в разделе «Определение фактора урожая».
• Вариант 4 — используется, когда нет информации о фактическом размере сенсора (проблемы с телефонами, компактными устройствами и видеокамерами). Он вычисляет размер сенсора, используя характеристики объектива из Эквивалентного фокусного расстояния на 35-миллиметровой пленке.Термин «эквивалентное фокусное расстояние» вызывает большую путаницу. Это не твой объектив. Вместо этого эквивалентное фокусное расстояние означает спецификацию гипотетического другого объектива, используемого на 35-миллиметровой пленке, который дает такое же поле зрения, как и другой объектив, который вы фактически используете с размером сенсора. Эквивалентным является размер Field of View , созданный двумя комбинациями линз и датчиков. Спецификация объектива компактной камеры обычно показывает оба совпадающих числа (обычно указывается для концов диапазона объектива, если он увеличивает масштаб).Но опять же, фокусное расстояние в верхнем поле калькулятора — . Реальное фокусное расстояние на ВАШЕЙ камере фактически использовалось , а НЕ какое-либо эквивалентное число. Фокусные расстояния НЕ эквивалентны, это просто означает, что поля обзора имеют одинаковый размер для этих двух ситуаций. Дополнительную информацию см. В этом обзоре проблем, определяющих размер сенсора. Здесь приведены примеры спецификаций объективов. Убедитесь, что вы понимаете показанные методы, потому что неправильный ввод просто приводит к неверным результатам.
• Опция 5 — Вы можете выбрать одно из общих описаний датчика.Размеры пленки должны быть точными, как и более крупные датчики с фактическими размерами ШxВ, но номера датчиков «1 / x дюйм» не совсем точны, даже не связаны с цифровым датчиком. Дополнительную информацию см. В этом обзоре проблем, определяющих размер сенсора.

  При использовании варианта 5, например, для сенсора размером 1 / 2,3 дюйма, 5 не предоставляет меню формата (из-за включенных подвыборов фильма, таких как 16: 9 для фильмов). Если вы хотите, чтобы поле обзора для видео 16: 9 , вы можете использовать вариант 5 для вычисления размера сенсора или кроп-фактора, а затем использовать их в вариантах 1 или 3.

  Оранжевая кнопка «Просмотреть все датчики» в варианте 5 отображает сводку по всем датчикам в списке варианта 5, включая размеры, кроп-фактор, соотношение сторон и CoC.

В вариантах 6–8 по-прежнему используется датчик размера, описанного в параметрах 1–5.

Синяя кнопка «Перевернуть» (рядом с опцией 6) будет переключаться, чтобы поменять местами поиск фокусного расстояния или расстояния от другого с указанным размером изображения в опциях 6 и 8, чтобы вычислить одно из другого. Этот переворот пересчитывается, но при перевороте не будет никаких изменений, если вы не измените соответствующее число.Углы в Варианте 7 не зависят от этого переворота.

• Опция 6 — Находит комбинации фокусного расстояния и расстояния для обеспечения определенного поля зрения на этом расстоянии, например, поле зрения 2×3 фута для портрета на расстоянии до объекта или 15×10 футов для фона на расстоянии фона. «Переворот» позволяет либо указать расстояние, чтобы найти фокусное расстояние, либо наоборот. Он использует размер сенсора, выбранный в настоящее время в опциях с 1 по 5. Обратите внимание, что телефоны без масштабирования не могут изменять фокусное расстояние.
• Опция 7 — Угловое поле не зависит от расстояния, поэтому вы можете ввести известную угловую цель , например, относительное число, чтобы ограничить 0,5 градуса диаметра Луны, и просто игнорировать любое расстояние. Если указано расстояние, вычисляется размер поля, но это не влияет на угол. Если расстояние пусто, в Варианте 7 по умолчанию будет установлено расстояние 10 (так что математика поля не взорвется), но тогда просто проигнорируйте его. Калькулятор по-прежнему вычисляет угол поля зрения для размера датчика и размеры поля для расстояния.Учтите, что телефоны без зума не могут изменять фокусное расстояние.
• Опция 8 — Увеличение . Вы можете использовать единицы измерения в футах или метрах в любом варианте, если он согласован, и любой выбор единиц измерения расстояния будет работать для всего, что есть. Другие варианты рассчитывают увеличение для ОБЕИХ футов или метров, и один из них должен применяться к вашему использованию. Но сам вариант 8 должен знать, какой способ применим к нему. Учтите, что телефоны без зума не могут изменять фокусное расстояние.

  Любое единичное число расстояния представляет разные расстояния в футах или метрах. Разделив расстояние в футах на 3,28, вы конвертируете футы в метры, и тогда будет отображаться то же соответствующее число увеличения. Число увеличения будет немного отличаться от одного или двух десятичных знаков, потому что другие значения, вероятно, имеют только пару значащих цифр.

• Опция 9 — Сомнительный практический интерес, но технически вы можете фактически измерить и ввести размеры поля обзора, ширины и высоты на заданном точном расстоянии.Затем вариант 9 работает в обратном порядке, чтобы вычислить размер сенсора (и все остальные числа), предполагая, что фокусное расстояние и расстояние являются точными. Математика обратима. Фокусные расстояния менее точны вблизи, поэтому используемое расстояние должно быть не менее нескольких футов.

  Явная чрезмерная точность значащих цифр, используемая здесь, может не иметь практического значения, но цель состоит в том, чтобы Вариант 9 мог точно пересчитать тот же размер датчика из предыдущих результатов поля зрения.

Возникают проблемы при попытке определить размер сенсора компактных или телефонных камер, а также со смешанными форматами (как видео, так и фотоизображения с одной камеры).Видео 16: 9 может использовать предполагаемую полную ширину сенсора или не использовать в некоторых камерах. См. Это резюме проблем, определяющих размер сенсора для получения дополнительной информации, если есть какие-либо проблемы.

Масштабирование поля зрения

Увеличение фокусного расстояния и кадрирование сенсора меньшего размера.

Использование разных фокусных расстояний на одном и том же размере сенсора масштабирует поле обзора обратно пропорционально. Если фокусное расстояние 2x, размеры поля равны 1/2 размера, но объекты в нем имеют размер 2x на датчике.Это понятие «масштабирование».

Однако угол обзора не является линейным . Фокусное расстояние 2x НЕ является половинным углом (с большей разницей для больших углов). Размер поля зависит от тангенса тригонометрической функции половинного угла. Широкие углы становятся огромными полями, однако углы менее 10 градусов все еще можно считать приблизительно линейными (это «приближение малых углов», используемое в математике).

Использование одинакового фокусного расстояния на датчиках разных размеров пропорционально масштабирует размер кадра поля (половина размеров датчика равна половине размеров кадра поля), но объекты в нем имеют одинаковый размер.Это понятие «обрезанные датчики».

Увеличение

Увеличение при воспроизведении является связанным свойством здесь. Большее увеличение объектива уменьшает поле зрения, и этот расчет становится неточным, если увеличение превышает примерно 0,1 (т. Е. Если фокус слишком близок, потому что фокусное расстояние увеличивается с увеличением расстояния). Однако, за исключением макрообъективов, обычные линзы обычно не фокусируются ближе. Но этот расчет поля зрения неточен для макро-расстояний.Для макросов гораздо проще использовать увеличение для вычислений вместо фокусного расстояния, а именно:

• Увеличение (объекта на фокусном расстоянии) = размер изображения объекта на датчике / размер объекта в реальной жизни.
• Увеличение = размер сенсора / размер внешнего поля на расстоянии фокусировки.
• Увеличение при макросе 1: 1 равно 1 (изображение на датчике того же размера, что и реальный размер объекта).
• Увеличение объекта на бесконечности равно 0 (бесконечно малое на изображении).

Наиболее применимое общее понимание для сравнения увеличения фокусных расстояний (для одного и того же датчика и на одинаковом расстоянии) заключается в том, что размер результирующего изображения представляет собой простое отношение двух фокусных расстояний .По сравнению с 50-миллиметровым объективом, 400-миллиметровый объектив покажет увеличенный вид в 8 раз больше размера объекта и 1/8 поля зрения (400/50 = 8). Этот пример 1/8 верен для размерного поля зрения кадра или 8x для размера объекта, однако числовое число угла обзора (в градусах) не является линейным с фокусным расстоянием.

Значение увеличения в камерах: Если увеличение указано 0,01, это означает, что изображение сенсора составляет 1/100 размера реального поля сцены (и поле в 100 раз больше, чем сенсор).Например, используя исходные настройки по умолчанию с фокусным расстоянием 24 мм и Вариант 8 с использованием датчика Варианта 1, указав размер сенсора 36×24 мм (высота 24 мм составляет 0,94488 дюйма), затем:

Поле, соответствующее воспроизведению размера 0,01, в 100 раз больше, или 94,488 дюйма в высоту, что составляет 7,874 фута (высота сенсора 100 × 24 мм), а также вычислено, что оно происходит при фокусном расстоянии 100 × 24 мм = 7,874 фута, что опять же 24 мм — это 94,4488 дюйма. Это соотношение размера 1: 100. По совпадению, и высота сенсора, и фокусное расстояние здесь равны 24 мм, что не имеет значения, за исключением того, что это просто числа.

Измените вариант 8, чтобы использовать датчик варианта 3 с кадрированием 1,5, размер датчика 24×16 мм. Отношение расстояния 100: 1 к фокусному расстоянию 24 мм по-прежнему составляет 7,874 фута, но теперь ширина сенсора составляет 24 мм, поэтому размер поля ширины теперь становится 7,874 фута. Меньший датчик просто «обрезает» поле зрения меньшего размера, но увеличение остается прежним (если фокусное расстояние и расстояние фокусировки остаются такими же).

Увеличение (для фотоаппаратов) может быть вычислено двумя стандартными способами, как было только что упомянуто. Предполагая такое же расстояние, тогда:

• Увеличение = (размер сенсора / размер поля зрения), например, горизонтальный размер.
  Поскольку при макросъемке фокусное расстояние сильно отличается от отмеченного, при макросъемке используется этот метод измерения.
• Увеличение = (фокусное расстояние / расстояние поля) вычисляет такое же число (похожие треугольники).
  Обычные объективы лишь незначительно изменяют фокусное расстояние на расстояниях более нескольких футов (менее 0,1 увеличения), поэтому фокусное расстояние может быть проще, чем измерение дальнего поля зрения.

Когда эти размеры или расстояния равны (когда размер изображения на датчике равен реальному размеру поля или, когда расстояние до поля равно расстоянию датчика), это увеличение 1x, называемое воспроизведением 1: 1.Но кроме 1: 1, «увеличение» камеры обычно представляет собой уменьшенный размер сенсора, обычно намного меньше 1.

Увеличение 0,01 означает, что изображение сенсора составляет 1/100 размера реального поля обзора сцены. Увеличение 0,001 означает размер сенсора 1/1000.

Примечание. Я говорю, что «фокусное расстояние до датчика» называется «фокусным расстоянием», то есть при фокусировке на датчике. Число фокусного расстояния, указанное на объективе, применяется ТОЛЬКО для фокусировки на бесконечность. При более близкой фокусировке фокусное расстояние обязательно становится немного длиннее.Это также влияет на число диафрагм, но в математике это становится значимым только тогда, когда увеличение приближается к 0,1 (что обычно немного ближе, чем фокусируется большинство объективов, за исключением макрообъективов).

Числа увеличения для бинокля и телескопа — это разные системы, являющиеся «устройствами просмотра», и их число «оптическое увеличение в x» соотносится с размером, видимым нашим невооруженным глазом при 1x. Если в устройстве используется увеличительный наглазник (например, в биноклях и телескопах), то их увеличение составляет (фокусное расстояние основной линзы / фокусное расстояние окуляра).Таким образом, линза основного объектива с длинным фокусным расстоянием увеличивает, как линза камеры, а короткая линза окуляра увеличивает это. Но если бы окуляр каким-то образом имел такое же фокусное расстояние, то есть увеличение на 1 или такой же размер, как то, что можно было бы увидеть невооруженным глазом. Но фотоаппараты не используют этот окуляр как одну и ту же концепцию.

Если линза окуляра не используется (если телескоп прикреплен как объектив камеры, это называется фотографией с фиксированным фокусом), тогда применяется обычная камера Увеличение = фокусное расстояние / расстояние до объекта .Наша Луна имеет диаметр 3474 км, а ее размер здесь, на Земле, составляет всего около 0,5 градуса, так что это резкое уменьшение размера и вряд ли значимое число. Затем бинокль с 10-кратным увеличением покажет его увеличенным до кажущегося 5-градусного размера. Некоторые астрономы в прошлом пытались сравнивать камеры и телескопы, как будто объектив 50 мм дает увеличение 1x (поэтому можно сказать, что телескоп 2000 мм, непосредственно прикрепленный как объектив с фиксированным фокусом, дает 2000/50 = 40x, в 40 раз больше, чем 50-мм объектив. объектив видит). То, что 1x 50 мм — фактор путаницы; это просто относительно 50-миллиметрового объектива, а не нашего невооруженного глаза или любого другого объектива.Раньше 50-миллиметровый объектив считался «нормальным объективом» на 35-миллиметровом пленочном корпусе, который раньше был очень популярен. Однако в ситуации с другим размером сенсора сегодня 50 мм и его поле зрения могут не иметь значения для вашей ситуации. Тем не менее, в этом случае 2000 мм 2000 / (фокусное расстояние вашего сравниваемого объектива) все равно даст значимое число для сравнения этих двух объективов. Это все, что пытается сделать сравнение 50 мм, но сегодня гораздо меньше людей используют объектив камеры 50 мм. Объективы для компактных камер и камер сотовых телефонов обычно имеют размер около 4 мм (без увеличения).Укажите там свой номер линзы.

Но камеры являются «устройством воспроизведения», и число увеличения зависит от реального реального размера воспроизводимого поля. Может, кроме самого большого фильма, при просмотре он будет увеличен еще больше. Таким образом, очевидно, что для сенсора размер сенсора / размер поля зрения (или аналогично, фокусное расстояние / расстояние до объекта) является фактическим увеличением, обычно уменьшением размера. Например, размер воспроизведения 1/100 составляет 0,01x или 1: 100 … на датчике.

Напротив, спецификация увеличения видоискателя DSLR имеет окуляр и сравнивается с обзором глаза (который называется 1x), независимо от прикрепленного объектива камеры (это только о том, насколько хорошо мы видим изображение изображения в видоискателе. на датчике). Но в противном случае увеличение этого изображения объектива вместо этого сравнивается с размером воспроизведения удаленного поля зрения (на которое влияют фокусное расстояние и расстояние).

Увеличение объектива Не зависит от размера сенсора, объектив делает то, что он делает, а сенсор фиксирует то, что он может видеть.Монтируемый макрообъектив, который делает 1: 1, просто делает размер 1: 1 на датчике любого размера, но более крупный датчик видит большее поле. Размер поля зависит от размера сенсора, а поле зрения может быть обрезано пропорционально меньшим сенсором, но размер объекта на изображении объектива не изменяется (если фокусное расстояние и расстояние не изменились). Увеличение составляет f / d и прямо пропорционально фокусному расстоянию или обратно пропорционально расстоянию. 2-кратное фокусное расстояние — это 2-кратное увеличение размера поля. Расстояние вдвое — это 1/2 увеличения размера поля.Следовательно, комбинация 2x фокусного расстояния и 2x расстояния вместе сохраняет то же увеличение и тот же размер поля. См. Страницу «Глубина резкости», чтобы узнать больше об использовании этого принципа.

---

На самом деле знание точного точного размера датчика является ключом к точности поля зрения.

На следующей странице приведена таблица углового поля зрения (в градусах) для многих фокусных расстояний объектива и нескольких популярных датчиков.

И есть также раздел FoV Math для FoV.

Меню других фото и Flash страниц здесь

Линзы.Поле зрения и фокусное расстояние

Написано Полем Бурком
апрель 2003 г.

Люди, занимающиеся камерой и фотографией, склонны говорить о характеристиках объективов с точки зрения «фокусное расстояние», в то время как те, кто участвует в генераторе синтетических изображений (например, трассировка лучей) склонны мыслить категориями поля зрения для модели камеры-обскуры. Ниже обсуждается (по крайней мере, идеализированный) способ оценки поля с фокусного расстояния. Посмотреть

Фокусное расстояние объектива — неотъемлемое свойство объектива, это расстояние от центр линзы до точки, в которой объекты, находящиеся на бесконечности, фокусируются.Примечание: это называется прямолинейной линзой.

Что есть три возможных способа измерения поля зрения: по горизонтали, вертикали, или по диагонали. Здесь будет использоваться горизонтальное поле зрения, два других могут быть полученный из этого. На рисунке выше простая геометрия дает горизонтальное поле зрения.

горизонтальное поле зрения = 2 атана (0,5 ширины / фокусного расстояния)

где «ширина» — это горизонтальная ширина датчика (плоскость проекции). Так, например, для 35-мм пленки (кадр 24 мм x 36 мм) и объектива 20 мм (фокусное расстояние) горизонтальный Угол обзора будет почти 84 градуса (вертикальный угол обзора 62 градуса).Приведенная выше формула аналогичным образом можно использовать для расчета вертикального поля зрения, используя вертикальную высоту кинематографическая, а именно:

вертикальное поле зрения = 2 атана (0,5 высоты / фокусного расстояния)

Так, например, для 120-мм пленки среднего формата (высота 56 мм) и того же фокусного расстояния 20 мм. Как и выше, вертикальное поле зрения составляет около 109 градусов.

Написано Полем Бурком
Март 2000

См. Также: Поле зрения и фокусное расстояние

PovRay измеряет свое поле зрения (FOV) в горизонтальном направлении, то есть У камеры FOV 60 — горизонтальное поле зрения.Некоторые другие пакеты (например, OpenGL gluPerspective ()) Измерьте их FOV по вертикали. При преобразовании настроек камеры из этих других приложений один необходимо вычислить соответствующий горизонтальный FOV, если кто-то хочет просмотров, чтобы соответствовать.

Это несложно, вот решение. Рассчитав расстояние от от камеры к центру экрана получается следующее:

высота / загар (vfov / 2) = ширина / загар (hfov / 2)

Решение дает

hfov = 2 atan [ширина загар (vfov / 2) / высота]
Или пойти другим путем
vfov = 2 atan [высота загар (hfov / 2) / ширина]

Где ширина и высота — это размеры экрана.Например, спецификация камеры должна соответствовать FOV камеры OpenGL. 60 градусов может быть:

camera {
   место нахождения
   до у
   правая ширина * x / высота
   угол 60 * 1,25293
   небо
   смотреть на
}
 

Написано Полем Бурком
апрель 2002 г.

Ниже описано, как преобразовать стандартный объектив с искажениями. изображение в то, что можно получить с идеальной перспективной проекцией (камеры-обскуры). В качестве альтернативы его можно использовать для преобразования перспективной проекции в что бы получить с линзой.

Чтобы проиллюстрировать тип искажения рассмотрите опорную сетку, с объективом 35 мм это выглядело бы как-то линия изображения слева, традиционная перспективная проекция будет выглядеть как на изображении справа.

Уравнение, исправляющее (приблизительно) кривизну идеализированная линза ниже. Для многих проекций объектива _x и _y будут такими же, или, по крайней мере, связаны изображением отношение ширины к высоте (также принимая ширину пикселя к высоте отношения во внимание, если они не квадратные).Чем больше объектив кривизна, тем больше константы a _x и _y будет, типичное значение находится в диапазоне от 0 (без коррекции) до 0,1 (широкий угловой объектив). Знак «||» обозначение указывает модуль вектора, по сравнению с «|» что является абсолютным значением скаляра. Вектор количества показаны красным, это более важно для обратное уравнение.

Обратите внимание, что это коррекция радиального искажения. Соответствующее обратное преобразование, которое меняет перспективу изображение в изображение с кривизной линзы в первом приближении следующее.

На практике, если кто-то исправляет искаженное изображение объектива, то он на самом деле хочет использовать обратное преобразование. Это потому, что никто не обычно преобразуют исходные пиксели в целевое изображение, а нужно найти соответствующий пиксель в исходном изображении для каждого пикселя в конечном изображении.

Обратите внимание, что в приведенном выше выражении предполагается, что один преобразует изображение в нормализованной (от -1 до 1) системе координат в обоих топоры.

Например: P x = (2 i — ширина) / ширина P y = (2 j — высота) / высота

и обратно в другую сторону i = (P x + 1) ширина / 2 j = (P y + 1) высота / 2

Пример 1 Показана исходная фотография опорной сетки с объективом камеры 35 мм. справа.Скорректированное изображение приведено ниже, а искажения повторно применяется внизу справа. Обратите внимание на трансформацию является сжатием (для положительных x и y ), серая область соответствует точкам, отображаемым за пределами оригинала изображение.	Оригинал
Прямое преобразование	Обратное преобразование применяется к прямому преобразованию

Пример 2 Показана исходная фотография опорной сетки с объективом камеры 50 мм. справа выровняйте с исправленной версией ниже и переискованной версия внизу справа.	Оригинал
Прямое преобразование	Обратное преобразование применяется к прямому преобразованию

Пример кода

«Подтверждение концептуального кода» можно найти здесь: map.c Как и во всех процессах обработки / преобразования изображений, необходимо выполнить сглаживание. Простая схема суперсэмплинга используется в приведенный выше код, более эффективный подход будет включать бикубическую интерполяцию.

Добавление искажений

Эффект добавления искажения линзы к изображению показан ниже для Перспективная проекция губки Менгера работы Анджело Пеше.Изображение слева оригинал с PovRay, изображение справа линза затронула версию. (distort.c)

Список литературы

Ф. Деверней и О. Фогерас. Конференция SPIE по исследовательской и пробной обработке изображений. Сан-Диего, Калифорния, 1995 год. Автоматическая калибровка и удаление искажений в сценах структурированной среды.

Х. Фарид и А.С. Попеску.Журнал Оптического общества Америки, 2001. Слепое устранение искажения линзы

Р. Сваминатха и С.К. Нет. Конференция IEEE по компьютерному зрению и распознаванию образов, стр 413, 1999. Неметрическая калибровка широкоугольных объективов и поли-камер

Г. Таубин. Конспект лекции EE-148, 3D-фотография, Калифорнийский технологический институт, 2001 г. Модель камеры для триангуляции

На примере использования OpenGL (линза.c, линза.h)

Написано Полем Бурком.
, август 2000,

.

Следующее иллюстрирует метод формирования произвольных нелинейных искажения объектива.Эту технику несложно применить к любое изображение или 3D-рендеринг, здесь будут приведены примеры для нескольких математических функции искажения но подход может использовать любую функцию, эффекты ограничены только вашим воображением. В конце Приложению OpenGL дано, что реализует технику в реальном времени (при наличии подходящего оборудования OpenGL и текстурная память).

	Это образец входного изображения, который будет использоваться для иллюстрации нескольких различные функции искажения. Рассмотрим линейную функцию ниже:
Горизонтальные оси — координаты на новом изображении, вертикальные — ось — это координата исходного изображения. Чтобы найти соответствующий пиксель в новом изображении помещает значение на горизонтальной оси и перемещается вверх до красной линии и считывает значение по вертикальной оси. Приведенная выше линейная функция приведет к выходному изображению, которое выглядит то же, что и исходное изображение.
синус Более интересный пример основан на синусоиде.Ты должен быть сможете убедить себя, что эта функция растянет значения около +1 и -1 при сжатии значений около начала координат. Важным требованием к этим функциям искажения является то, что они должны быть строго один к одному, то есть существует уникальное вертикальное значение для каждое горизонтальное значение (и наоборот). Если переворачивание изображения запрещено то это означает, что функция искажения всегда увеличивается при движении слева направо по горизонтальной оси. Есть два способа применить эту функцию к изображению, первый показан на слева в каждом примере ниже применяет функцию к горизонтальные и вертикальные координаты изображения.Пример справа применяет функцию к радиус от центра изображения, угол не искажается.
квадрат Есть несколько способов, которыми координаты изображения отображаются на диапазон функций. Подход, использованный здесь, заключался в масштабировании и переводе координаты изображения так, чтобы 0 находился в центре изображение и границы изображения варьируются от -1 до +1. Готово дважды, один для сопоставления координат выходного изображения с диапазоном от -1 до +1, затем применяется функция, а затем обратное преобразование отображает диапазон от -1 до +1 в диапазон входного изображения. Итак, если я из и j из — координаты выходного изображения, а w из и h из размеры выходного изображения, затем отображение на диапазон от -1 до +1 — x out = i out / (w out /2) — 1, и y out = j out / (h out /2) — 1 Применение функции к x в и y в дает x новый и y новый . Обратное отображение от x new и y new дает i в и j в (индекс во входном изображении шириной w в и h в ) просто i из = (x новый + 1) * (w из /2), и j в = (y новый + 1) * (h в /2) Дано i в и j в можно применить цвет на входном изображении в пиксель i из , j из в выходном изображении.
asin Применение функции к полярным координатам немного отличается. Радиус и угол пикселя вычисляются на основе x из и y из . Радиус лежит между 0 и 1, поэтому положительная половина функции используется для преобразовать его. Координаты пикселей во входном изображении вычисляются используя новый радиус и неизменный угол. Используя приведенные выше соглашения: r из = sqrt (x из 2 + y из 2 ) и угол из = atan2 (y из , x из ) Преобразование применяется к r из , чтобы получить r новый , x новый и y новый рассчитывается как x дюйм = r новый cos (угол из ), и y из = r новый sin (угол из ) i в и j в вычисляются, как и раньше, из x дюйм и y дюйм . Обратите внимание, что в обоих случаях (искажение декартовых координат или полярные координаты) возможно, что существует не отображаемый область, то есть координаты в новом изображении, которое при искажении лежат за пределами входного изображения.

Примечания к резолюции

Некоторые части изображения сжаты, а другие раздуты, раздутым областям требуется более высокое разрешение входного изображения, чтобы их можно было представлены без эффектов наложения.Вышеупомянутые преобразования справляются с входные и выходные изображения имеют разные размеры, обычно входные изображение должно быть намного больше выходного изображения. Чтобы свести к минимуму алиасинг входного изображения должен быть больше на коэффициент, равный максимальный наклон искажающей функции. В этом примере нет заметных артефактов, потому что вход изображение было в 10 раз больше, чем выходное изображение.

OpenGL

Этот пример OpenGL реализует указанные выше функции искажения. и искажает сетку и модель пульсара.Его можно легко изменить искажать любую геометрию. Основы алгоритма можно найти в Функция HandleDisplay (). Он отображает геометрию как обычно, а затем копирует получившееся изображение и использует его как текстуру, которая применяется к обычному сетка. Координаты текстуры этой сетки формируются, чтобы дать соответствующее искажение. (линза.c, линза.h) Левая кнопка вращает камеру вокруг модели, средняя кнопка вращает камеру, правая кнопка вызывает несколько меню для изменения модель и тип искажения.Вам должно быть довольно легко добавить ваша собственная геометрия и экспериментируйте с другими функциями искажения.
В этом примере ожидается, что библиотека Glut будет доступна.

Усовершенствования и упражнения для читателя

• Улучшение заключается в визуализации текстуры в большем размере, чтобы было больше разрешения в этих частях искаженного изображения, которые раздуваются. Примечание к изображению выше разрешение явно наблюдается в этой реализации OpenGL.

• Некоторые реализации OpenGL будут поддерживать неквадратную степень 2 текстур, в этом случае ограничения по размеру окна можно убрать.Многие реализации также поддерживают неквадратная степень двух текстур, если включено MIP-отображение.

• Если хотите попробовать другие интересные Затем функции искажения экспериментируют со следующим.
  
  Первая похожа на линзы «рыбий глаз», которые люди прикрепляли к окно их ute. Второй похож на волнообразное искажение зеркала, найденные на карнавальных представлениях.

Отзыв от Даниэля Фогеля

Одна вещь, которую вы, возможно, захотите рассмотреть, — это использовать вместо этого glCopyTexSubImage2D делать медленный glReadPixels.Использование первого позволяет мне играть в UT плавно с включенным искажением. glReadPixels — очень медленная операция на платах потребительского уровня. А также пока не появится расширение «рендеринг в текстуру» для OpenGL, использующее текстуру прямо из заднего буфера — самый быстрый способ — и даже оптимизирован.

Написано Полем Бурком
сентябрь 1992 г.

Смотрите также Типы проекций в PovRay

Большинство пользователей программного обеспечения для 3D-моделирования и рендеринга знакомы с параллельные и перспективные проекции при создании каркаса, скрытая линия, простые закрашенные или высокореалистичные изображения.это можно математически описать многие другие проекции, некоторые из что может быть недоступно, выполнимо или даже невозможно с обычное фотооборудование. Некоторые из этих методов будут проиллюстрировано и обсуждено здесь на примере компьютера на базе модель Адольфа Лооса Карнтнер-бар. 3D-модель была создана Матиу Карром в 1992 году на Школа архитектуры Оклендского университета с использованием Radiance.

Это изображение — пример обычной перспективы. проекция (угол обзора 90 градусов, 17 мм), предлагаемая большинством пакеты рендеринга.Пользователь может указать позицию и направление виртуальной камеры в сцене, а также другой камеры такие атрибуты, как FOV и глубина резкости.

Рисунок: перспектива 90

Виртуальные камеры не страдают от некоторых наложенных ограничений настоящей камерой. Это изображение с углом обзора 140 градусов, соответствует приблизительно 6-миллиметровому объективу.

Рисунок: перспектива 140

Полусферический рыбий глаз (180 градусов) отображает переднюю полусферу сфера проекции на плоскую круглую область на плоскости изображения.Изображение показывает все, что находится перед камерой.

Рисунок: Полусфера 180

Этот 360-градусный рыбий глаз — разворачивание спроецированной сцены. на сферу на круговое изображение на плоскости проекции. Те части сцены за камерой сильно искажены, так что так, чтобы окружность изображения соответствовала единственной точке позади камера.

Рисунок: Рыбий глаз 360

Ниже приведено 180 градусов (по вертикали) на 360 градусов. (по горизонтали) угловой рыбий глаз.Он разворачивает полоску вокруг проекция сферы на прямоугольную область на плоскости изображения. В расстояние от центра изображения пропорционально углу от вектора направления взгляда.

Рисунок: Рыбий глаз 180

Угловой «рыбий глаз» на 90 градусов (по вертикали) на 180 градусов (по горизонтали).

Рисунок: Рыбий глаз 90

Панорамный вид — это еще один метод создания обзора на 360 градусов. он устраняет вертикальный изгиб, но вводит другие формы искажения. Это создается с помощью виртуальной камеры с углом обзора 90 градусов. вертикальное поле зрения и горизонтальное поле зрения 2 градуса.В виртуальная камера вращается вокруг вертикальной оси с шагом 2 градуса, полученные в результате 180 полос изображений склеиваются вместе, чтобы сформировать следующее изображение.

Рисунок: Панорамный 360

Еще несколько «реальных» примеров

180-градусный панорамный вид на гавань Окленда.

Панорамный вид 360 на 180 градусов, созданный камерой разработан в Университете Монаша, Мельбурн.

Поле зрения и объяснение фокусного расстояния

Так же, как наши глаза — это наши окна во внешний мир, линзы — это глаза камеры во внешний мир.

И линзы, как и у каждого человека разные глаза с разными возможностями.

Это означает, что то, что видит один человек, другой может не видеть ту же сцену таким же образом. То же самое и с линзами.

Некоторые объективы имеют короткое фокусное расстояние и, следовательно, очень широкий угол обзора; другие имеют очень большое фокусное расстояние и, следовательно, узкий угол зрения.

Но что все это значит?

Давайте рассмотрим эти концепции более подробно.

Фокусное расстояние важно, но важнее поле зрения

Фокусное расстояние показывает нам длину объектива. Естественно, это важная информация для фотографов.

Однако поле зрения важнее.

Но почему?

Это просто: поле зрения сообщает нам, какую часть сцены может видеть объектив. Другими словами, это более информативный тест на то, что вы можете фотографировать с помощью конкретной камеры и объектива, которые вы используете.

Важно отметить: поле зрения изменяется при изменении двух факторов — фокусного расстояния объектива и размера сенсора (или размера пленки), используемого вашей камерой.

Сложность в том, что поле зрения, хотя и более информативное, меняется в зависимости от размера сенсора камеры. В результате производители фотоаппаратов чаще всего используют неизменяемое фокусное расстояние. В видео ниже Ларри Беккер из B&H Photo рассказывает о датчиках камеры и кроп-факторе, а также о том, как их можно использовать для определения поля зрения.

Вот пример того, как определить поле зрения объектива:

На полнокадровой камере 50-миллиметровый фиксированный объектив имеет поле обзора 47 градусов. Поле зрения в 47 градусов — это примерно то, что мы видим собственными глазами.

Но, если поставить камеру с датчиком кадрирования, тот же 50-миллиметровый объектив имеет другое поле зрения. Теперь есть разные уровни кадрирования, но если предположить, что у камеры коэффициент кадрирования 1,6x, поле зрения уменьшается примерно до 30 градусов.

Это важное различие, потому что с этим более узким полем зрения вам придется отодвигаться дальше от объекта, чтобы сделать снимок, примерно похожий на снимок, снятый тем же объективом на полнокадровой камере.

Конечно, вы можете использовать и другой объектив.

Если фиксированный объектив 50 мм имеет поле зрения 47 градусов на полнокадровой камере, то объектив 31 мм имеет поле зрения 47 градусов на камере с датчиком кадрирования 1,6x. К сожалению, никто не делает объективы с таким фокусным расстоянием, поэтому вам придется прибегать к чему-то немного короче или длиннее, скажем, 35-мм объективу.

Глядя на приведенную выше таблицу, вы можете увидеть различные фокусные расстояния для систем полнокадрового обзора, датчика кадрирования и камер с разрешением микро 4/3, которые обеспечивают одинаковое поле зрения. Например, объектив 20 мм на полнокадровой камере, объектив 13 мм на камере с датчиком кадрирования 1,6x и объектив 10 мм на камере с микро 4/3 имеют поле зрения 94 градуса.

Также обратите внимание на то, как сужается поле зрения с увеличением фокусного расстояния. Внизу диаграммы объектив 400 мм на полнокадровой камере, объектив 250 мм на 1.Камера с 6-кратным сенсором кадрирования и 200-миллиметровый объектив на камере с микро-разрешением 4/3 имеют поле зрения только 6 градусов.

Итак, если убрать все эти технические детали, как это повлияет на вашу способность создавать фотографии?

Если вы хотите включить больше сцены, используйте широкоугольный объектив

Широкоугольный объектив имеет самое широкое поле зрения — примерно 63 градуса. Но, как отмечалось выше, поле зрения зависит от размера сенсора камеры.

Итак, в полнокадровой камере объектив размером 35 мм или меньше считается широкоугольным, а примерно 20 мм и меньше — широкоугольным для камеры с датчиком кадрирования.Если вы снимаете с фокусным расстоянием четыре трети, вам нужно будет сделать около 18 мм, чтобы получить широкоугольное поле зрения.

С точки зрения композиции, при использовании широкоугольного объектива следует учитывать две вещи:

• При более широком обзоре вам необходимо приблизиться к объекту, если вы хотите заполнить кадр. Если вы этого не сделаете, в кадр будет включено больше фона.
• Широкоугольные объективы имеют большую глубину резкости, то есть область изображения, которая находится в резком фокусе, чем объективы с более длинным фокусным расстоянием.В результате фон (которого, как отмечалось выше, больше) оказывается в фокусе).

Это означает, что при широкоугольной съемке вы включите в кадр больше сцены, чем если бы вы использовали более длинный объектив. Из-за этого пейзажные фотографы, как правило, любят широкоугольные объективы, потому что они могут включать в кадр больше сцены слева направо и большую часть сцены от переднего плана к фону, сохраняя при этом резкий фокус.

Эту концепцию можно увидеть на изображении пляжа выше.Обратите внимание, как у вас есть полный обзор слева направо и как все, от переднего плана до фона, находится в фокусе.

Кроме того, широкоугольные объективы предлагают интересную перспективу, поскольку они создают изображения с большой глубиной. Это функция, которой обычно не хватает более длинным объективам, особенно телеобъективам.

Нормальные линзы предлагают компромисс

Для более узкого поля зрения подходят обычные линзы.

При примерно 55 градусах эти линзы имеют достаточно широкий угол обзора, чтобы включить большую часть сцены в изображение, но он также достаточно узкий, чтобы изображение не достигло той же глубины и размера, что возможно с широкоугольный объектив.

При этом нормальный объектив предлагает более широкий угол обзора, чем телефото. Вы можете включить гораздо больше фона, чем телеобъектив, но поскольку обычные объективы имеют очень большую максимальную диафрагму, вы можете легко размыть фон, чтобы привлечь больше внимания к объекту. В видео выше вы увидите, как Тони и Челси Нортруп предлагают обзор этой концепции и исследуют, как можно использовать поле зрения и глубину резкости для создания улучшенных портретов.

Если вы хотите ограничить изображение в кадре, выберите телеобъектив

Как и у широкоугольных и обычных объективов, поле зрения телеобъективов меняется в зависимости от типа камеры. В полнокадровой камере объектив 85 мм считается телеобъективом, тогда как объектив 50 мм считается телеобъективом на камере с датчиком кадрирования. Для камеры с фокусным расстоянием четыре трети требуется всего 40-миллиметровый объектив для получения результатов телеобъектива.

Каждая из этих комбинаций объектива / камеры обеспечивает поле зрения около 30 градусов.По сравнению с широкоугольным полем зрения в 63 градуса вы можете увидеть, насколько ограничены телеобъективы.

В результате телеобъективы используются для создания более интимных снимков. Вам будет проще заполнить кадр объектом и исключить элементы сцены, которые не подходят или являются ненужными. Вы можете создавать изображения с небольшими дополнительными деталями, как с боковой точки зрения, так и с точки зрения глубины.

Глядя на изображение выше, вы можете увидеть, какая часть окружающей среды может быть пропущена при съемке с телеобъективом.Там, где широкоугольный снимок той же сцены, вероятно, включал бы весь мост Золотые Ворота, с телеобъективом сцена значительно ограничена, что позволяет фотографу сосредоточить наше внимание всего на нескольких элементах — единственной башне моста, горизонт города и фейерверк.

В завершение

Короче говоря, поле зрения — важный фактор, о котором нужно помнить, потому что он помогает определить внешний вид вашего снимка. Чтобы добиться большей глубины и размера, используйте широкоугольный объектив.Для более узкого и интимного снимка используйте телефото. Для чего-то среднего выберите объектив нормальной длины.

Но помните, какой тип камеры вы используете, и используйте таблицу, включенную в этот урок, чтобы определить, какое поле обзора будет создавать ваш конкретный объектив на корпусе камеры. Затем вы можете подобрать объектив к вашему объекту для достижения лучших результатов.

Хотя поначалу это, конечно, немного сбивает с толку, чем больше вы работаете с фокусным расстоянием и полем зрения, тем легче будет их понять и использовать в своих интересах для получения улучшенных фотографий.

---

Привет от ПТ!

Советы для начинающих по фотографии

Не знаете, что сфотографировать дальше?

Пройдите наш 30-дневный конкурс Creative Eye Challenge и откройте для себя последние секреты создания потрясающих снимков в любом месте и в любое время (с любой камерой).

Эквивалентное фокусное расстояние и поле зрения

Когда дело доходит до фокусных расстояний, кажется, что многих фотографов очень смущает жаргон «эквивалентное фокусное расстояние» и «поле зрения», который часто используется для описания характеристик объектива на разных камерах. датчики.Чтобы полностью понять эти термины, я решил написать небольшую статью, очень простыми словами объяснив, что они на самом деле означают.

1) Истинное фокусное расстояние

Каково истинное фокусное расстояние объектива? Это очень важно понять. Фокусное расстояние — это оптический атрибут объектива , который не имеет ничего общего с камерой или типом датчика, который она использует. Истинное фокусное расстояние объектива, как правило, указано производителем на объективе. Например, Nikon 50mm f / 1.Объектив 4G (ниже) имеет истинное фокусное расстояние 50 мм, независимо от того, на какой камере вы его используете.

2) Поле зрения

«Поле зрения» (которое иногда ошибочно называют «углом зрения», как объясняется ниже) — это просто то, что ваш объектив вместе с камерой может видеть и захватывать слева направо, чтобы сверху вниз. Если вы снимаете цифровой зеркальной камерой, поле зрения обычно соответствует тому, что вы видите внутри видоискателя. У некоторых зеркальных фотоаппаратов покрытие видоискателя менее 100%, а это означает, что то, что вы видите внутри видоискателя, на самом деле меньше по размеру, чем то, чем будет окончательное изображение.Например, если вы снимаете цифровой зеркальной камерой Nikon D90 с 96% покрытием видоискателя, то, что вы видите внутри видоискателя, будет примерно на 4% меньше, чем то, что на самом деле снимает камера. Следовательно, фактическое поле зрения — это всегда то, что фиксирует камера, а не обязательно то, что вы видите в видоискателе.

Вот пример различий в поле зрения между 70 и 400 мм:

70-миллиметровое изображение в верхнем левом углу выглядит почти «широким», в то время как 400-миллиметровое изображение показывает гораздо большее увеличение с гораздо более узким полем зрения.

3) Угол обзора

Производители линз часто публикуют термин «угол обзора» или «максимальный угол обзора» в спецификациях линз, потому что они определяют, что объектив способен видеть в градусах. Например, объектив Nikon 24 мм f / 1,4G имеет максимальный угол обзора 84 °, а телеобъектив Nikon 300 мм f / 2,8G имеет максимальный угол обзора всего 8 ° 10 ′ при съемке на пленку или в полнокадровом режиме. камеры. Взгляните на следующую иллюстрацию:

Как видите, 84 градуса — это очень большая ширина по сравнению с 8 градусами.Вот почему при съемке с объективом 24 мм вы можете уместить большую часть сцены, а объектив 300 мм позволяет снимать более узкую, но гораздо более увеличенную часть сцены.

Основное различие между углом зрения и полем зрения состоит в том, что первый — это атрибут объектива, а второй — результат как объектива, так и камеры. Например, указанный выше угол обзора 84 ° для 24 мм f / 1,4G предназначен только для полнокадровой камеры. После установки на камеру с кадрированным датчиком / датчиком APS-C поле зрения или то, что вы видите через камеру, фактически сужается до 61 °.Nikon публикует два разных числа для угла обзора для объективов — «Максимальный угол обзора (формат DX)» и «Максимальный угол обзора (формат FX)». В действительности фактические физические характеристики объектива (то, что он видит) не меняются. Как объясняется ниже, размер датчика просто обрезает часть кадра, что приводит к более узкому «полю обзора».

4) Эквивалентное фокусное расстояние

Давайте теперь перейдем к термину «эквивалентное фокусное расстояние», который, как я сказал в начале, является термином, который многие фотографы неправильно понимают.Слово «эквивалент» обычно относится к 35-мм пленке. Понимаете, в те времена, когда была 35-миллиметровая пленка, фокусное расстояние объектива всегда было таким, как указано на этикетке. С изобретением цифровых SLR сенсор камеры (устройство, которое фиксирует изображения) часто намного меньше, чем 35-миллиметровая пленка, в первую очередь из-за высокой стоимости. Это уменьшение размера сенсора приводит к обрезке углов изображения, процесс, который фотографы называют «кадрированием». Интересно то, что изображение на самом деле не обрезается датчиком или камерой — части изображения просто игнорируются.Взгляните на следующую иллюстрацию (красные стрелки представляют свет, попадающий в камеру):

Как вы можете видеть из приведенных выше иллюстраций, 35-миллиметровые пленочные / сенсорные камеры захватывают большую площадь объектива, в то время как меньшие сенсоры (также известные как «обрезанные датчики») захватывают в основном центр. Обратите внимание, что на обоих рисунках свет попадает в камеру камеры точно так же, но меньший датчик может улавливать только определенную его часть, в то время как остальная часть света падает за пределы датчика.Термин «кадрированный датчик» может сбивать с толку, поскольку «кадрирование» изображения часто ассоциируется с его обрезкой. Опять же, в этом случае нет резки — световые лучи от краев линзы просто выходят за пределы и не доходят до сенсора.

Производители знали об этом процессе «перерегулирования», когда разрабатывали сенсоры меньшего размера, поэтому они начали производить линзы, специально разработанные для камер с кадрированными сенсорами, чтобы удешевить их. Nikon называет их «DX», а Canon называет «EF-S».По сути, сам объектив проходит через меньший круг изображения, и к тому времени, когда он попадает на сенсор, на самом деле не тратится большая часть круга. Думайте об этом как о правой части иллюстрации выше, за исключением того, что круг намного меньше. Очевидно, что такие линзы не работают так, как они должны работать на полнокадровых / 35-миллиметровых камерах — только половина сцены действительно попадает на сенсор. Полнокадровые камеры Nikon запрограммированы на распознавание объективов DX и автоматически уменьшают разрешение изображения, в то время как объективы Canon EF-S вообще не работают с полнокадровыми камерами.

Как две камеры с разными размерами сенсора имеют одинаковое разрешение изображения? Например, и полнокадровый Nikon D700, и кадрированный сенсор Nikon D300s имеют 12,1 мегапикселей, но имеют сенсоры разного размера. Это связано с тем, что камера Nikon D300s имеет гораздо меньшие пиксели (и, следовательно, более высокую плотность пикселей) по сравнению с Nikon D700 — именно так 12,1 миллиона пикселей могут уместиться на матрице меньшего размера. По сути, это означает, что меньшие датчики с меньшими пикселями в этом случае больше увеличивают центральную область линзы.Если объектив не очень высокого качества и не может разрешить мелкие детали, изображения могут казаться менее резкими на кадрированных датчиках.

Вернемся к термину «эквивалентное фокусное расстояние». Я уверен, что вы видели, как производители заявляли что-то вроде «Объектив 28–300 мм имеет поле зрения, эквивалентное фокусному расстоянию 42–450 мм в формате 35 мм», что является правильным выражением. Другие могут сказать что-то вроде «фокусное расстояние объектива эквивалентно 42-450 мм на датчике DX», что неверно.Как я показал выше, в отношении сенсора камеры фокусное расстояние объектива никогда не меняется — изменяется только поле зрения. По этой причине некорректно говорить что-то вроде «мой объектив 28–300 мм на моем Nikon D90 похож на объектив 42–450 мм».

Откуда берутся эти большие числа, например 42-450 мм? Давайте теперь посмотрим на кроп-фактор и на то, как на самом деле вычисляются эти «эквивалентные» числа.

5) Фактор кадрирования

Теперь вы понимаете, что на самом деле означает «эквивалентное фокусное расстояние» и как меньшие датчики игнорируют большую площадь круга.Теперь поговорим о кроп-факторе — термине, который производители и фотографы часто используют для описания сенсоров камеры и для расчета «эквивалентного фокусного расстояния». Возможно, вы слышали, как люди говорят что-то вроде «У камеры Nikon D90 кроп-фактор 1,5x» или «Canon 60D кроп-фактор 1,6x». Термин «кроп-фактор» появился после того, как были изобретены сенсоры меньшего размера, чтобы людям было легче понять, насколько уже становится поле зрения, когда объектив используется на камере с маленьким сенсором.Производителям приходилось как-то объяснять, как изображение на камере с меньшим сенсором выглядит увеличенным или «увеличенным» по сравнению с 35-миллиметровой пленкой.

Если вы возьмете область сенсора полнокадрового сенсора или 35-мм пленки и сравните ее с кадрированным сенсором, вы будете удивлены, увидев, что первый как минимум в два раза больше, чем второй. Например, полнокадровые камеры Nikon имеют размер сенсора приблизительно 36 x 24 мм, что дает нам площадь поверхности 864. Камеры с обрезанным сенсором, такие как Nikon D90, с другой стороны, имеют приблизительный размер сенсора 24 x 16 мм. , что составляет около 384 по площади — колоссальные 2.В 3 раза меньше по сравнению с Nikon D3s! Но когда дело доходит до фокусных расстояний, вы не используете площадь поверхности объектива. Коэффициент кадрирования рассчитывается путем деления диагонали полнокадрового датчика на диагональ кадрированного датчика.

Теперь вам придется вспомнить математику. Помните, как вычислить диагональ? Вот формула, если вы ее забыли: √ (X² + Y²). Полнокадровая камера имеет диагональ 43,26 (квадратный корень из 1296 + 576), а камеры с кадрированным сенсором имеют приблизительную диагональ 28.84 (квадратный корень 576 + 256). Если вы возьмете 43,26 и разделите его на 28,84, вы получите 1,5 — отношение диагонали полнокадрового сенсора к обрезанной диагонали сенсора (эти числа округлены — фактическое соотношение немного выше, около 1,52).

Что вы делаете с этим соотношением? Вы умножаете его, чтобы получить «эквивалентное фокусное расстояние». Например, объектив Nikon 24mm f / 1.4G имеет поле зрения, эквивалентное примерно 36 мм, при установке на камеру с кадрированным сенсором, например Nikon D90. Это означает, что если вы возьмете объектив 24 мм и установите его на камеру с кадрированным датчиком, а затем возьмете объектив 36 мм и установите его на полнокадровую камеру, вы получите примерно такой же вид.Иными словами, чтобы иметь такое же поле зрения, как у 24-мм полнокадровой камеры, вам понадобится 16-миллиметровый объектив на камере с обрезанным датчиком. Например, если вы стояли с одного места и могли бы разместить дом в своем кадре, используя 24-миллиметровый объектив на полнокадровой / 35-миллиметровой камере, чтобы иметь возможность разместить этот же дом на камере с кадрированным датчиком, вам потребуется гораздо более широкий объектив с фокусным расстоянием 16 мм.

Надеюсь, это проясняет истинное определение вышеуказанных терминов для тех, кто их не понимает.Если у вас есть какие-либо вопросы или комментарии, оставьте их в разделе комментариев ниже.

O3) Основные сведения об объективах камеры — Scientific Imaging, Inc.

Определения: фокусное расстояние и поле зрения

Фокусное расстояние объектива — это расстояние в мм от оптического центра объектива до точки фокусировки. В объективе камеры фокусная точка находится на датчике, если изображение «в фокусе».

Поле зрения (FOV) камеры и объектива — это мера пространственных размеров, которые камера и объектив могут включать в полученное изображение.Он правильно указан с точки зрения угла между двумя краями изображения камеры. В инспекционных приложениях принято рассматривать размерный размер поля зрения — ширину, высоту или диагональ поля изображения на определенном расстоянии от камеры.

Аппроксимация тонкой линзы конфигурации камеры и объектива

Объективы камеры представляют собой линзы с фиксированным фокусным расстоянием, что означает, что они имеют фиксированное угловое поле зрения (AFOV). Путем установки кольца регулировки фокуса на объектив таким образом, чтобы сфокусированное изображение формировалось на разных рабочих расстояниях, можно получить поля обзора разного размера, поскольку угол обзора остается постоянным.AFOV обычно определяется как полный угол (в градусах), связанный с горизонтальным, вертикальным или диагональным размером датчика с указанным оптическим форматом.

Оптический формат

Оптические форматы

полезны для согласования объективов с камерами. Цель состоит в том, чтобы круглое выходное изображение объектива (показано светло-зеленым на рисунке ниже) было достаточно большим, чтобы полностью ограничить прямоугольный формат датчика изображения, лишь слегка переполняя активную область формирования изображения.

Поскольку большие линзы обычно дороже, обычно пытаются найти линзы, которые точно соответствуют оптическому формату тепловизора. В случае формирователя изображения, для которого может быть недоступен объектив согласованного формата, допустимо использовать объектив с оптическим форматом, который немного выше, чем у формирователя изображения. Объектив с большим оптическим форматом может использоваться с датчиком изображения меньшего формата, хотя обратное неверно. Если область линзы недостаточно заполняет область датчика изображения, углы прямоугольника изображения могут быть затемнены, как показано на рисунке ниже.Это артефакт изображения, известный как «виньетирование».

Несмотря на то, что оптические форматы указаны в дюймах, например 4/3 ″ или 1 ″, лучше рассматривать оптические форматы как категорию , называемую , а не как размеры! Обратите внимание, например, что оптический формат 1 ″ соответствует изображению с номинальным диаметром 16 мм, а не 25,4 мм. Это связано с историей телекамер и объективов, восходящей к 1960-м годам. В то время камеры основывались на длинных цилиндрических трубках датчиков изображения.Стандартная трубка датчика изображения с ярмом диаметром 1 дюйм имела круглую чувствительную к изображению область диаметром 16 мм. Поскольку производство линз большего размера, чем абсолютно необходимо, без искажений было дорогостоящим, производители линз стандартизировали рентабельные конструкции, описываемые как линзы формата 1 дюйм, которые формировали свои изображения на круглой чувствительной к изображению области диаметром 16 мм.

Хотя цилиндрические трубки датчиков изображения были заменены на чипы датчиков изображения прямоугольной формы, правила наименования оптических форматов линз камер остались наследием истории телевидения.Объективы оптического формата 1 ”связаны с датчиком изображения прямоугольной формы с диагоналями 16 мм; Объективы оптического формата 2/3 ″ связаны с прямоугольным датчиком изображения с диагоналями 11 мм; Оптические форматы 1/2 ″ ассоциируются с прямоугольным датчиком изображения с диагоналями 8 мм и т. Д.

Чтение таблицы технических характеристик объектива

Таблица характеристик объективов предлагает удобный способ выбора линз с фильтрацией по оптическому формату и фокусному расстоянию. Данные AFOV доступны для «родного» оптического формата объектива, а также, если они доступны от производителя, для меньших оптических форматов.Для линз предоставляются другие полезные данные, такие как оптическое разрешение, физические размеры, диаметр и резьба фильтра, а также расчетное поле зрения для минимального WD.

Фокусное расстояние объектива определяет AFOV объектива. Для данного размера сенсора, чем короче фокусное расстояние, тем шире угловое поле зрения объектива. При прочих равных, объектив с более длинным фокусным расстоянием уменьшит поле обзора, создавая изображение, которое при отображении кажется увеличенным. Кроме того, чем короче фокусное расстояние объектива, тем короче расстояние, необходимое для получения того же поля зрения, по сравнению с объективом с более длинным фокусным расстоянием.

На этой странице показаны расчетные характеристики конкретных комбинаций камеры и объектива. Пожалуйста, свяжитесь с нами для помощи в подборе комбинации, которая наилучшим образом соответствует требованиям вашего приложения.

Рабочее расстояние (WD) и минимальное WD

Реальный пример объектива камеры

Рабочее расстояние (WD) определяется как расстояние от образца до передней линзы. Большинство объективов камер имеют заданное минимальное рабочее расстояние , которое является минимальным расстоянием (между образцом и передней частью объектива), на котором объектив способен формировать сфокусированное изображение.

Объектив DO-5095 с настройками для минимального WD = 0,6 м и максимальной диафрагмы f / 0,95

Минимальный WD для большинства объективов находится в диапазоне от 100 мм до 1000 мм. Например, минимальный WD для объектива DO-5095, показанного выше, составляет 600 мм. На кольце фокусировки нанесен текст «0,6 м», указывающий на то, что когда кольцо фокусировки поворачивается в это положение, для объектива устанавливается минимальное значение WD = 600 мм.

Оптическое увеличение

Поскольку объективы камеры имеют фиксированный угол обзора, горизонтальный и вертикальный размеры поля обзора увеличиваются с увеличением рабочего расстояния.Это означает, что по мере увеличения WD большая область образца H x V отображается на размеры H x V датчика изображения. Увеличение определяется как «коэффициент масштабирования» в этом процессе отображения от плоскости образца к плоскости формирователя изображения:

Оптическое увеличение = размер сенсора / размер поля зрения {это относится к горизонтальным, вертикальным и диагональным размерам. Можно также применить обратную величину этого «коэффициента масштабирования» при оценке, например, того, как размеры в пикселях датчика изображения соответствуют соответствующим размерам в плоскости образца}.

Поле зрения измерительной линзы (FOV) и входной зрачок — PanoHelp.com

Поле зрения измерительной линзы (FOV) (также известный как: Расположение зрачка входа в линзу) Следующая статья >> The Challenge: Если вы знаете много информации о конкретной камере и объектив, вычислить поле зрения объектива с рейтингом очень просто. Однако можем ли мы Измерьте фактическое поле зрения объектива без каких-либо предварительных знаний о конкретной камере и линза (и в процессе найти место входного зрачка линзы)? Огромная проблема: Современные линзы сложны.Где вы измеряете камера / объектив для определения угла объектива? К передней части объектива? Куда-нибудь в середина линзы? К фильму самолет? Где? Проще говоря, вы просто использовали бы хорошо известные формулы (внизу справа), чтобы вычислить объектив FOV. Но для этого необходимо, чтобы сначала знал местонахождение входного ученика. для вашего объектива, , которого вы не знаете (и он меняется в зависимости от различных факторов)! Предупреждение: Поскольку поле зрения объектива меняется в зависимости от (а) используемая зеркальная фотокамера, (б) фокусное расстояние, (в) фокусное расстояние, (г) и т. д., вы должны сначала решите, какое фокусное расстояние и фокусное расстояние проверять (и заблокируют эти значения для теста ниже).Для панорамы фотография, полезно использовать Гиперфокальное расстояние. После фокусировки на объекте в определенном расстояние, вы должны повернуть камеру в режим ручной фокусировки, чтобы «зафиксировать» это фокусное расстояние для всего теста. Малоизвестный факт, что телеобъективы могут иметь радикально различное фактическое фокусное расстояние в зависимости от расстояния фокусировки (Google ‘фокусирующее дыхание’ для получения дополнительной информации). Например, Nikon AF-S 28-300 мм Объектив f / 3.5-5.6G ED VR, установленный на 300 мм, будет иметь ожидаемый фактический фокус длина около 300 мм при фокусировке очень далеко (около бесконечности), но имеет фактическое фокусное расстояние менее вдвое меньше при фокусировке на 18 дюймов! Настройка измерения поля зрения x = DistanceFromWall y = WallDistance / 2 α = FOV ° / 2 α = tan -1 (y / x) x = y / tan (α) y = tan (α) * x FOV ° = 2 * загар -1 (y / x) Умное решение: Мы можем измерить FOV объектива и вычислить, где Входной зрачок линзы — все за один шаг, взяв два наборы точных размеров линз. Измерений: Для точного измерения поля обзора объектива требуется настройка, как вы видите справа. Для этого требуются два отдельных набора точных измерений — один с знаком «x» (камера у стены). и еще один с дальним знаком «x» (камера подальше от стены). Итак, повторите следующие шаги дважды. (1) Один раз с камерой близко к стене (например, на 3 фута). (2) И еще один, когда камера находится дальше от стены (примерно 8 футов или более): Разместите штатив в большой комнате, ровно и по центру лицом к стене (и идеально ровно с стена).Обратите внимание на высоту h до центра линзы. Распечатайте две регистрационные сетки и приклейте их к стене с помощью центр сетки точно на той же высоте «h», что и ваш объектив. Отрегулируйте левую / правую часть сетки глядя в видоискатель камеры, пытаясь увидеть только самый край сетки. Сделайте пробную цифровую фотографию и изучите изображение. Регистрационные сетки должны быть точно отцентрованы. по вертикали слева и справа от изображения (например, фотография с пунктирным контуром на стене в примере настройки).В противном случае ваш штатив не был идеально выровнен — ​​буква «h» для двух решеток была разной. Отрегулируйте штатив и повторяйте до уровня. Сделайте цифровую фотографию и внимательно изучите, где в каждой сетке находится край цифрового изображения. Делать это на компьютере, увеличив изображение. Отметьте красную точку, представляющую край фотографии на каждом сетка на стене. Обратите внимание, что расстояние от обеих красных точек на сетке до общей точки линзы (лучше всего спереди / по центру; см. Ниже) должно быть таким же расстояние.В противном случае ваш штатив не был «квадратным» по отношению к стене. Отрегулируйте штатив и попробуйте еще раз. Расстояние между двумя красными точками на стене — «WallDistance». Расстояние от стены до любой точки на объективе / камере (перед объективом; метка плоскости пленки на камере и т. д.) — это DistanceFromWall. СОВЕТ: поскольку это не имеет значения, часто проще всего просто измерить перед / по центру объектива. Как это все работает: Угловое начало объектива находится где-то в системе объектива, И что удивительно, нам даже не нужно знать где! Вместо этого возьмите два измерения до одной общей точки на объективе / камере (одна рядом, одна вдали).Этот общий точка НЕ ​​является угловым началом линзы. Однако, поскольку угол обзора объектива постоянный для двух измерений (см. предупреждение о блокировке фокуса выше) , ‘tan (y / x)’ к истинному угловому началу линзы должен быть одинаковым / равным для и «ближние» и «дальние» измерения. Это означает, что должно быть какое-то неизвестное постоянное расстояние k от общей точки измерения. к истинному угловому происхождению! И как только мы узнаем k, мы можем рассчитать истинное поле обзора объектива, используя всем известный форумлас. А именно: загар (близкое измерение) = загар (дальнее измерение) или более конкретно (см. формулы выше справа): где k — неизвестное расстояние. Но с двумя измерениями мы действительно можем переставьте это уравнение и решите относительно «k». При этом получаем: Входной зрачок: ‘k’ также является смещением от общей точки измерения к месту нахождения входного зрачка для вашей линзы, также известного как Поворотная точка панорамы. Окончательный FOV: Найдя «k», отрегулируйте значения ближнего / дальнего «x» (расстояние от стены) на эту величину «k» и используйте приведенные выше формулы. решить для окончательного FOV °. Вот сценарий, который выполняет все эти вычисления за вас: Чтобы понять, как это работает, нажмите на один из этих ссылки заполнят приведенную выше таблицу фактическими данными тестирования: Предупреждение: обратите внимание, что даже отклонение на 1/16 дюйма в ваших измерениях будет скину результаты немного.Результаты будут точны (или нет) настолько, насколько исходные измеренные данные. Измерьте FOV в торговом центре: Действительно супер-размерные вещи! Сходи в местный торговый центр и найди стену, является довольно «встроенным». Сделайте снимок, похожий на изображение ниже, где с каждой левой / правой стороны изображения у вас есть окна, которые помогут вам точно определять края. Не забудьте быть «квадратным» по отношению к стене торгового центра (в моем случае Я просто использовал решетку для парковки, которая выглядела довольно «квадратной» с торговым центром).Затем просто посчитайте шаги ходьбы. Не забудьте начать отсчет шагов прямо под объективом камеры. Изображение торгового центра (с обрезкой сверху / снизу) с вертикальной центральной линией поля зрения В моем случае я находился в 81 шаге от торгового центра, и расстояние до стены торгового центра было равным. 109 шагов. Включение этих цифр в формулу FOV, приведенную выше, дает FOV. No related posts. Опубликовано в Объектив alexxlab Больше в ОбъективБольше записей в Объектив » Объектив для сони альфа: FE 50 мм f/1.2 GM| SEL50F12GM | Sony RU Stm usm объектив сравнение: Canon Focusing Technology — Tech Guide For Lenses Фото широкоугольным объективом: 5 ошибок новичка с широкоугольным объективом Юстировка объектива canon 24 105 фото: Ремонт и особенности Canon EF 24-105mm f/4L Станьте первым комментатором Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий Имя* Email* Web-сайт