Русский
Основы фокусного расстояния объектива в камерах модулей
Создано 11.11
В современном мире, управляемом технологиями, модули камер повсюду — от смартфонов и камер безопасности до автомобильных видеорегистраторов и медицинских устройств. Но что делает одинкамера модульзахватывать широкие пейзажи, в то время как другой увеличивает удаленные детали? Ответ заключается в критическом параметре: фокусное расстояние объектива. Для всех, кто участвует в проектировании, покупке или использовании устройств с камерами, понимание фокусного расстояния является ключом к раскрытию полного потенциала модуля. Этот гид разбирает основы фокусного расстояния в камерах, объясняя, как это работает, его влияние на изображения и как выбрать правильное фокусное расстояние для ваших нужд.
Что такое фокусное расстояние?
В своей основе фокусное расстояние — это измерение, которое описывает, как объектив преломляет свет, чтобы сформировать изображение на сенсоре изображения модуля камеры. Технически это расстояние (измеряемое в миллиметрах, мм) между оптическим центром объектива и сенсором изображения, когда объект находится в четком фокусе (для объектов на бесконечном расстоянии, таких как небо или далекие горы).
Чтобы упростить: думайте о фокусном расстоянии как о «увеличительной способности» объектива — но это не только о увеличении. Оно также определяет, сколько сцены камера может захватить (ее угол обзора) и как объекты выглядят относительно друг друга.
Общей точкой путаницы является эквивалентное фокусное расстояние, особенно для небольших камер (например, в смартфонах). Поскольку камеры используют датчики изображения разных размеров, «5-мм объектив» на крошечном датчике смартфона не даст такого же угла обзора, как 5-мм объектив на полном кадре DSLR. Чтобы упростить сравнения, производители часто ссылаются на «эквивалентное фокусное расстояние 35 мм» — переводя фактическое фокусное расстояние в то, каким оно было бы на традиционной 35-мм пленочной камере (отраслевой стандарт для перспективы). Например, 12-мм объектив на модуле смартфона может иметь эквивалент 35 мм в 24 мм, что является широкоугольным видом.
Основные влияния фокусного расстояния на производительность модуля камеры
Фокусное расстояние — это не просто число — оно напрямую влияет на изображения, которые захватывает ваш модуль камеры. Вот три самых важных эффекта, которые нужно понять:
1. Поле зрения (Сколько вы можете видеть)
Поле зрения (FOV) — это область сцены, которую может записать модуль камеры. Фокусное расстояние и FOV имеют обратную зависимость:
• Короткие фокусные расстояния (например, 8 мм–24 мм) = Широкий угол обзора: Эти объективы захватывают больше сцены. Подумайте о ультрашироком объективе смартфона (часто с фактическим фокусным расстоянием 12 мм–16 мм), который помещает целую комнату или пейзаж в один кадр. Они идеально подходят для внутренних помещений, групповых фотографий или живописных видов — часто используются в камерах домашней безопасности (для мониторинга больших помещений) или в модулях кругового обзора автомобилей (для просмотра полного периметра автомобиля).
• Длинные фокусные расстояния (например, 50 мм–200 мм) = Узкий угол обзора: Эти объективы «увеличивают» небольшую часть сцены. Например, 100-мм объектив на камере видеонаблюдения может сфокусироваться на удаленной двери или номерном знаке, не захватывая ненужный фон. Длинные фокусные расстояния также используются в телефото-камерах смартфонов (например, в объективе эквиваленте 52 мм во многих флагманских телефонах) для портретных снимков или удаленных объектов.
2. Увеличение (Как большие объекты выглядят)
Фокусное расстояние напрямую влияет на то, насколько крупно объект выглядит на финальном изображении. Более длинное фокусное расстояние увеличивает объекты больше:
• Объектив 24 мм (широкоугольный) сделает человека, находящегося на расстоянии 10 футов, маленьким в кадре.
• Объектив 85 мм (телефото) заставит того же человека занимать больше места на изображении, даже с того же расстояния.
Вот почему фотографы дикой природы используют длинные фокусные расстояния (200 мм+), чтобы запечатлеть животных, не подходя слишком близко, и почему производители смартфонов добавляют телеобъективы для возможностей «зумирования» (хотя некоторые используют цифровой зум, который ухудшает качество, в отличие от оптического зума через более длинные фокусные расстояния).
3. Глубина резкости (Сколько в фокусе)
Глубина резкости (DOF) — это диапазон расстояний в сцене, которые выглядят четкими. Фокусное расстояние здесь играет большую роль:
• Длинные фокусные расстояния = Неглубокая глубина резкости: Только небольшая часть изображения в фокусе, фон и передний план размыты (эффект боке). Это идеально подходит для портретной фотографии — использование объектива 50 мм и более на камере для размытия беспорядочного фона и фокусировки на лице человека.
• Короткие фокусные расстояния = Глубокая глубина резкости: Большая часть сцены в фокусе, от ближнего к дальнему. Например, широкоугольный объектив 16 мм на камере безопасности будет четко фиксировать как дверь (в 2 футах), так и окно (в 10 футах) — это критически важно для мониторинга деталей в пространстве.
Примечание: Глубина резкости также зависит от диафрагмы («отверстия» объектива) и расстояния до объекта, но фокусное расстояние является самым простым параметром для настройки глубины резкости в заранее спроектированных камерах.
Типы общих фокусных расстояний для камерных модулей
Модуль камеры разработан для конкретных случаев использования, поэтому их объективы имеют стандартные диапазоны фокусных расстояний. Вот как их можно классифицировать:
1. Ультраширокоугольные объективы (Фактическое фокусное расстояние: 8мм–16мм)
• 35mm Эквивалент: 16mm–24mm
• Лучше всего для: Захвата больших площадей. Используется в ультрашироких камерах смартфонов (чтобы уместить больше пейзажа), автомобильных модулях с фронтальной камерой (для широкого охвата дороги) и внутренних камерах безопасности (для мониторинга целых комнат).
• Плюсы: Широкий угол обзора, большая глубина резкости.
• Недостатки: Может вызывать незначительные искажения по краям изображения (бочкообразные искажения), которые часто исправляются с помощью программного обеспечения в современных модулях.
2. Широкоугольные объективы (Фактическое фокусное расстояние: 18мм–35мм)
• 35mm Эквивалент: 28mm–50mm
• Лучше всего для: Повседневной фотографии. Эквивалент 35 мм (28 мм–35 мм) популярен в основных камерах смартфонов (например, эквивалент основной линзы iPhone 26 мм), потому что он имитирует угол обзора человеческого глаза — естественно для фотографий людей, еды или повседневных моментов. Они также используются в уличных камерах безопасности для балансировки охвата и детализации.
• Плюсы: Естественная перспектива, минимальные искажения, универсальность.
3. Стандартные (обычные) объективы (фактическое фокусное расстояние: 35 мм–50 мм)
• 35mm Эквивалент: 50mm–75mm
• Лучше всего для: Сбалансированная перспектива. Эти линзы распространены в экшн-камерах (таких как GoPro) и основных камерах смартфонов среднего класса — они не искажают и не сжимают сцену, что делает их идеальными для повседневных снимков.
4. Телефотообъективы (Фактическое фокусное расстояние: 50мм–200мм+)
• 35mm Эквивалент: 85mm–300mm+
• Лучше всего для: Увеличения и детализации. Используются в телефото модулях смартфонов (например, эквиваленты 52 мм или 100 мм) для портретной съемки или увеличения удаленных объектов. Они также критически важны в камерах безопасности для распознавания номерных знаков или мониторинга на дальние расстояния (например, объективы 100 мм+ для парковок).
• Плюсы: Высокое увеличение, малая глубина резкости.
• Недостатки: Больший размер (сложности для тонких модулей смартфонов) и более узкий угол обзора.
Как выбрать правильное фокусное расстояние для вашего модуля камеры
Выбор фокусного расстояния зависит от цели вашего устройства, окружающей среды, в которой оно будет использоваться, и ваших целей в изображении. Следуйте этим шагам:
Шаг 1: Определите случай использования
Начните с того, что модуль камеры должен выполнить:
• Смартфон: Вам нужна основная камера (универсальный широкоугольный), ультраширокая (пейзажи/группы) или телеобъектив (портреты/зум)? Большинство флагманов сейчас используют многомодульные настройки (например, 12 мм ультраширокая + 26 мм основная + 52 мм телеобъектив), чтобы покрыть все потребности.
• Камера безопасности: Для внутреннего использования (широкоугольная, 12mm–18mm) или для наружного долгосрочного наблюдения (телефото, 50mm–100mm)? Магазин может использовать объектив 16mm для мониторинга проходов, в то время как парковка нуждается в объективе 85mm для считывания номерных знаков.
• Автомобильный: Обзор на 360 градусов (ультраширокий, 8 мм–12 мм), чтобы видеть слепые зоны, или фронтальный (широкоугольный, 18 мм–24 мм) для обнаружения столкновений.
Шаг 2: Учитывайте размер сенсора изображения
Как упоминалось ранее, размер сенсора влияет на эквивалентное фокусное расстояние. Маленький сенсор (например, 1/2,3-дюймовые сенсоры в большинстве смартфонов) будет иметь более «увеличенное» эквивалентное фокусное расстояние, чем большой сенсор (например, полнокадровый) с тем же фактическим фокусным расстоянием. Например:
• 12-мм объектив на датчике 1/2,3 дюйма = ~24 мм эквивалент 35 мм (широкоугольный).
• 12-мм объектив на полном кадре = ~12 мм эквивалент 35 мм (ультраширокий).
Всегда проверяйте эквивалентное фокусное расстояние 35 мм при сравнении модулей — это гарантирует, что вы сравниваете одно и то же.
Шаг 3: Приоритизируйте ключевые цели визуализации
Вам нужно глубокое глубина резкости (например, камеры безопасности) или мелкое глубина резкости (например, портретные камеры)? Вам нужно захватывать широкие сцены (например, автомобильный обзор) или приближаться (например, камеры для дикой природы)?
• Приоритизируйте широкий угол обзора + большую глубину резкости → Выбирайте короткие фокусные расстояния (8 мм–24 мм).
• Приоритизируйте увеличение + малую глубину резкости → Выбирайте длинные фокусные расстояния (50 мм и более).
Распространенные мифы о фокусном расстоянии в модулях камер
Давайте развенчаем два широко распространенных заблуждения, чтобы избежать ошибок:
Миф 1: “Длиннее фокусное расстояние = лучшее качество изображения”
Фокусное расстояние не определяет качество изображения. Телевизионный объектив 200 мм может создавать размытые изображения, если у него плохой оптический дизайн (например, дешевое стекло), в то время как широкоугольный объектив 16 мм может захватывать четкие фотографии с высококачественной оптикой. Качество изображения зависит от таких факторов, как покрытие объектива (для уменьшения бликов), разрешение сенсора и программная обработка, а не только от фокусного расстояния.
Миф 2: “Вы не можете получить широкоугольные снимки с телеобъективом”
Хотя телеобъективы имеют узкий угол обзора, некоторые камеры используют программное обеспечение (например, панорамную сшивку), чтобы имитировать широкоугольные снимки. Однако это не то же самое, что оптический широкоугольный объектив — сшитые изображения могут иметь несоответствия в цвете или резкости, и они не могут запечатлеть такую же глубину резкости. Для получения истинных широкоугольных результатов всегда выбирайте оптический широкоугольный объектив (с коротким фокусным расстоянием).
Примеры фокусного расстояния в действии
Чтобы связать все это воедино, вот три распространенных случая использования и то, как фокусное расстояние влияет на их производительность:
1. Модули камер для смартфонов
iPhone 15 Pro, например, использует три задних модуля камеры с различными фокусными расстояниями:
• Ультраширокий: 13 мм фактический (эквивалент 24 мм) → Захватывает пейзажи и групповые фотографии.
• Основное: 24мм фактический (эквивалент 26мм) → Повседневные снимки, сбалансированная перспектива.
• Телефото: 48 мм фактический (эквивалент 52 мм) → Портреты (мелкая глубина резкости) и 2x оптический зум.
Эта настройка охватывает большинство потребностей пользователей, сочетая короткие, средние и длинные фокусные расстояния.
2. Модули камер безопасности
Домашняя внутренняя камера безопасности может использовать объектив 16 мм (эквивалент 28 мм) → Широкий угол обзора для мониторинга гостиной. Коммерческая уличная камера может использовать объектив 100 мм (эквивалент 150 мм) → Узкий угол обзора для увеличения входа на парковку и считывания номерных знаков.
3. Автомобильные камеры модулей
Камера заднего вида автомобиля часто использует объектив 8 мм (эквивалент 16 мм) → Ультраширокий угол обзора для наблюдения за пешеходами и препятствиями позади автомобиля. Камера ADAS (Системы помощи водителю) с фронтальным направлением может использовать объектив 20 мм (эквивалент 28 мм) → Достаточно широкий для мониторинга дороги впереди, с глубиной резкости, достаточной для четкости как близких, так и дальних объектов.
Заключение
Длина фокуса объектива является основой того, как модуль камеры захватывает мир. Она определяет, сколько вы можете увидеть (угол обзора), насколько крупно выглядят объекты (увеличение) и что находится в фокусе (глубина резкости). Понимая основы — короткие фокусные расстояния для широких сцен, длинные фокусные расстояния для зума и деталей — и соотнося их с вашим случаем использования (смартфон, безопасность, автомобиль), вы можете выбрать или разработать модуль камеры, который предоставляет необходимые вам изображения.
Независимо от того, являетесь ли вы потребителем, покупающим смартфон, инженером, разрабатывающим систему безопасности, или разработчиком, создающим автомобильные камеры, никогда не недооцените силу фокусного расстояния. Это не просто число — это ключ к превращению модуля камеры в инструмент, который решает реальные проблемы.
Для получения дополнительных советов по проектированию модулей камер или помощи в выборе правильной фокусной длины для вашего проекта, не стесняйтесь обращаться к нашей команде экспертов в области изображения!
Контакт
Оставьте свои контактные данные, и мы свяжемся с вами.
WhatsApp
WeChat