چهارشنبه , ۵ اردیبهشت ۱۳۹۷
lens_shutterstock_398047129

لنز

یک دوربین خوب همواره نیازمند یک لنز خوب می‌باشد. اکنون که دوربین‌ها قادر به ایجاد تصاویر با مگاپیکسل بالا هستند، الزامات کیفیت برای لنزها به شدت افزایش یافته است. قدرت تفکیک‌پذیری[i] لنز، انواع لنز، دریچه لنز، کیفیت فوکوس، اندازه و انواع پایه لنز مواردی هستند که در این مقاله به بررسی آن‌ها پرداخته‌ایم.

__________________________________________________________________________

هنگام انتخاب یک لنز، اولین چیزی که معمولاً مورد توجه واقع می‌شود فاصله کانونی، یا “زاویه دید” می‌باشد. هرچند، جدای از این موضوع، لنز دارای تعدادی ویژگی مهم می‌باشد. بیایید آن‌ها را به ترتیب با آغاز از پیچیده‌ترین آن‌ها بررسی کنیم.

قدرت تفکیک‌پذیری لنز

هنگامی که شما دوربینی را انتخاب کردید، مجبورید که مشکل فریب دهنده مشابهی را حل نمایید، که این مشکل انتخاب یک لنز خوب می‌باشد. اگر شما یک لنز اشتباه را بر روی یک دوربین مگاپیکسل نصب نمایید، کیفیت تصویر نهایی به جای کیفیت مگاپیکسل، مشابه کیفیت تصویر حاصل از یک دوربین آنالوگ معمولی خواهد شد.

مشکل این است که قدرت تفکیک‌پذیری لنز ممکن است از مدلی به مدل دیگر به شکل قابل ملاحظه‌ای تغییر کند. از سوی دیگر، در مشخصات آن‌ها، تولید‌کنندگان ویژگی‌هایی را مشخص نمی‌کنند که افراد را قادر به نتیجه‌گیری درباره کیفیت لنز نماید. تنها کاری که یک تولید کننده انجام می‌دهد افزودن پیشوند «لنز مگاپیکسل» به نام دوربین می‌باشد، که در حقیقت به سختی چیزی را مشخص می‌کند. در برخی موارد، این لنزهای مگاپیکسل بدتر از لنزهای دوربین‌های مداربسته معمولی برای دوربین‌های آنالوگ هستند.

پس شما چگونه می‌توانید یک لنز خوب انتخاب کنید؟ ما می‌توانیم سه راه را پیشنهاد کنیم:

امتحان شخصی. این روش به یک امتحان کامل با تشخیص ویژگی‌هایی مانند تعداد خطوط در هر میلی‌متر اشاره ندارد (برای این مورد نیازمند آزمایشگاه می‌باشد)، اما شامل انجام چند امتحان در ثبت تصاویر با استفاده از لنزهای مختلف با دوربینی که قصد استفاده از آن را داریم، می‌شود. الگوی امتحان استاندارد یا به یک صحنه با کنتراست با جزئیات بسیار می‌تواند به عنوان موضوع تصویر‌برداری استفاده شود. تصاویر گرفته شده به تشخیص تیزی و جزئیات فریم و انتخاب مدل مناسب کمک می‌کند.

قیمت. تولید لنز با کیفیت بالا فرآیندی پیچیده و هزینه‌بر است (در مقایسه یا هزینه لنزهای دوربین‌های مداربسته، و لنزهای مورد استفاده در عکس‌برداری) پس بعید است که یک لنز ارزان قدرت تفکیک‌پذیری بالایی داشته باشد.

انواع لنزها

  • لنزهای استاندارد که با دوربین‌های جعبه‌ای استفاده می‌شوند.
  • لنزهای با بزرگ‌نمایی یا لنزهای دارای موتور با کنترل از راه دور برای فاصله کانونی (بزرگ‌نمایی). توصیه می‌کنم که برای لنزهای از این نوع، فوکوس خودکار داشته باشید.
  • لنز سوراخ سوزنی[ii] لنزی است با یک مخروط با قطر کوچک در جلوی آن. این لنزها برای نصب دوربین‌های مخفی به کار می‌روند.
  • لنزهای پانورامیک دارای زاویه دید گسترده‌ای می‌باشند. و امکان ثبت یک نیم‌کره کامل را در یک تک فریم فراهم می‌آورد. این نوع لنزها به شدت خواص هندسی تصویر را خراب می‌کنند. پردازنده یا نرم‌افزار دوربین در سمت سرور طبیعی ‌سازی متناسب را در هندسه فریم پیاده می‌کند. لنزهای پانورامیک در دوربین‌های پی‌تی‌زد کاذب که از کل یک نیم‌کره تصویر می‌گیرند استفاده می‌شوند. با این لنزها، کاربر دوربین را با حرکت دادن یک پنجره مجازی در نیم‌کره‌ای که تصویر آن گرفته شده است کنترل می‌کند.
  • لنزهای آینه‌ای از ترکیبی از آینه‌ها و لنزها برای بزرگ‌نمایی زیاد در اندازه‌ای کوچک استفاده می‌کنند.
  • لنزهای با پایدارساز داخلی می‌توانند ژیتر موجود در تصویر را هنگامی که دوربین در معرض لرزش‌های شدید قرار دارد برطرف نماید. توجه به این نکته مهم است که شیوه‌های نرم‌افزاری برای پایدارسازی فریم وجود دارد: پردازش دیجیتال در سمت دوربین، پردازش در سمت سرور یا پردازش بعدی ویدئو با استفاده از ویرایش‌گر تخصصی. هرچند، کیفیت پردازش نرم‌افزاری به شکل قابل توجهی پایین‌تر از قابلیت‌های یک لنز با پایدارساز داخلی می‌باشد.

فاصله کانونی یا زاویه دید

فاصله کانونی فاصله از نقطه اصلی لنز تا نقطه پرتو متمرکز کننده می‌باشد. فهم این نکته مهم است که فاصله کانونی زاویه ثبت صحنه را تعیین می‌کند. هرچه فاصله کانونی بلندتر باشد، زاویه کوچک‌تر شده و بزرگ‌نمایی قابل مشاهده بیش‌تر خواهد شد.

لنز با فاصله کانونی متغیر دارای قابلیت تغییر فاصله کانونی، و در نتیجه زاویه می‌باشد. تعدادی برنامه رایگان و پولی وجود دارد که نه تنها به تبدیل میلی‌مترهای فاصله کانونی به زاویه کمک می‌کند، بلکه همچنین به صورت دیداری  به شما نشان می‌دهد که یک جسم هنگامی که شما از لنز مشخصی استفاده می‌کنید چگونه به نظر می‌رسد.

نسبت دریچه

تعریف اصلی نسبت دریچه مقدار مشخص کننده درجه تضعیف شار نوری توسط لنز می‌باشد. این تضعیف به ویژگی‌های زیادی از لنز بستگی دارد. در زندگی روزمره، ما می‌توانیم برای نسبت دریچه تعریف پیچیده‌ای را به یک لنز اختصاص دهیم. این کمیت فاصله کانونی تقسیم بر عدد اف می‌باشد، برای نمونه  . عدد اف تعیین می‌کند که دریچه چه میزان باز شده است و هرچه این عدد کم‌تر باشد دریچه بازتر خواهد بود و نور بیش‌تری می‌تواند از لنز عبور کند. به این دلیل است که یک لنز با  از لنزی با  سریع‌تر خواهد بود.

هرچند، پول صرف شده برای یک لنز سریع همواره به درستی صرف نشده است. مهم است که فرق جزئی مربوط به تیزی را بدانیم. هرچه دریچه بیش‌تر باز شود یا فاصله کانونی بیش‌تر باشد، امکان فوکوس شفاف بر روی کل ناحیه فریم مشکل‌تر می‌شود. در برخی موارد، به جای خریدن یک لنز سریع گران، بهتر است دوربینی حساس‌تر انتخاب شود یا برای جسم مورد نظر برای تصویر‌برداری از نورپرازی مصنوعی استفاده شود.

ما این مساله را که چرا به‌دست آوردن تصویری تیز با یک دریچه باز مشکل است را همراه با سایر مسائل مربوط به فوکوس با جزئیات بررسی خواهیم کرد.

کیفیت فوکوس

هدف اصلی لنز متمرکز ساختن پرتوها بر روی حس‌گر دوربین می‌باشد. اما انجام خوب این کار دشوار می‌باشد. بگذارید مورد فوکوس را با یک مثال بررسی کنیم.

لنز انحنا‌دار

فرض کنید یک لنز دوربین داریم که آن را به عنوان یک لنز ساده در نظر می‌گیریم. توجه کنید که پرتوهای وارد شده به لنز چگونه به نقاط مختلف هم‌گرا می‌شوند. در همین زمان، مهم نیست که ما چگونه برای تنظیم تیزی تلاش می‌کنیم، در هر صورت ما تصویری نامشخص خواهیم داشت. این مشکلی رایج در بسیاری از لنزها می‌باشد که بر اثر این حقیقت ایجاد می‌شود که لنزهای کروی فوکوسی ایده‌آل برای همه ناحیه را تامین نمی‌کنند. برای حل این مشکل شما باید از لنزهای غیرکروی گران‌تر استفاده کنید. بنابراین، اگر استفاده از لنزهای کروی در مشخصات ذکر شده است شما می‌توانید انتظار فوکوس بهتری را داشته باشید.

تصحیح مادون‌قرمز

فرض کنید ما یک لنز غیرکروی خوب را انتخاب کرده و آن را بر روی یک دوربین خیابانی نصب کرده‌ایم. بعد از گذشت مدتی، هنگام مشاهده تصاویر ضبط شده در شب متوجه می‌شویم که برخلاف تصاویر ضبط شده در روز که تیز هستند، در شب تیزی کاهش قابل ملاحظه‌ای پیدا می‌کند. یک دلیل برای این موضوع تابش مادون‌قرمز می‌باشد. در شب هنگامی که دوربین به حالت کاری سیاه و سفید می‌رود، فیلتر مادون‌قرمز کنار زده می‌شود و مقدار زیادی از نور در گستره مادون‌قرمز به سنسور می‌رسد. زاویه شکست نور مرئی و تابش مادون‌قرمز متفاوت است، پس فوکوس برای طیف مادون‌قرمز در مقایسه با نور مرئی در فاصله متفاوتی انجام می‌شود.

لنزهای با تصحیح مادون‌قرمز، که به دلیل استفاده از انواع لنزهای مختلف، برای هر دو نور مرئی و تابش مادون‌قرمز در تقریباً یک نقطه دارای فوکوس می‌باشد، می‌تواند از عهده این اثر برآید.

عمق میدان

روش دیگری برای افزایش کیفیت فوکوس لنز وجود دارد و این روش برخلاف دو روش اول، کاملاً رایگان است. همه چیزی که شما احتیاج دارید انجام دهید این است که دریچه را تا جایی که شرایط روشنایی به شما اجازه می‌دهد ببندید. هرچه دریچه کوچک‌تر باشد، تصویری که به‌دست می‌آوریم تیزتر خواهد بود. از سوی دیگر، این اثر به عمق میدان وابسته است، که فاصله بین نقاط نزدیک و دور در فضا می‌باشد که در فریم تیز هستند. هنگامی که دریچه را می‌بندید، عمق میدان بزرگ‌تر می‌شود و جزئیاتی که قبلاً خارج از فوکوس بود تیز می‌گردد.

از سوی دیگر، با بستن دریچه ، ما تابش عبوری از ناحیه پیرامونی را مسدود می‌کنیم. پرتوها می‌توانند تنها از مزکز لنز عبور کنند. حقیقت این است که هرچه از مرکز لنز دور می‌شویم، برقراری هندسه کامل در شکل لنز و ارائه فوکوس یک نواخت دشوار می‌شود. برای مثال، به خاطر می‌آوریم که هنگامی که ما از لنزهای کروی استفاده می‌کردیم، گوشه‌های تصویر کدر می‌شد. با بستن دریچه به اندازه کافی، پرتوها تنها از طریق مرکز عبور کرده و گوشه‌های کدر دوباره شفاف می‌شوند.

هنگام تجربه کردن با دریچه، به خاطر داشته باشید که هنگامی که ما دریچه را می‌بندیم دوربین را از نور محروم می‌کنیم، که در روشنایی ضعیف منجر به ایجاد نویز وکاهش قدرت تفکیک‌پذیری در تصویر به‌دست آمده می‌شود.

سایر مشخصات لنز

  • فرمت

لنزهای مختلفی برای حس‌گرهای با اندازه‌های مختلف وجود دارد. برای مثال، لنز ممکن است برای یک لنز ۳/۱ یا ۲/۱ مناسب باشد. این مشخصه همواره در مشخصات ذکر می‌شود. لنز برای حس‌گر بزرگ‌تر می‌تواند با یک حس‌گر کوچک‌تر استفاده شود. اگر خلاف این عمل کنید، مانند نصب یک لنز ۳/۱ بر روی یک دوربین با حس‌گر ۲/۱، شما یک حاشیه سیاه در گوشه تصویر خواهید داشت.

  • پایه

دو نوع پایه در دوربین‌های مداربسته استفاده می‌شود: C و CS. تفاوت بین آن‌ها تنها در فاصله صفحه نگه‌دارنده از حس‌گر می‌باشد. نوع C دارای فاصله ۱۷٫۵ میلی‌متری می‌باشد. با ظهور حس‌گرهای جمع و جورتر (کم‌تر از ۲/۱ اینچ) شما می‌توانید این فاصله را تا ۱۲٫۵ میلی‌متر (نوع CS) کاهش دهید و در نتیجه اندازه و هزینه لنز را کاهش دهید. امروزه بیش‌تر لنزهای دوربین‌های مداربسته از نوع CS هستند. لنزهای نوع C می‌توانند با دوربین‌های CS، با استفاده از یک حلقه مبدل استفاده شوند، در حالی که عکس این قضیه برقرار نمی‌باشد. یعنی دوربین‌های نوع C نمی‌توانند با لنزهای نوع CS استفاده شوند.

کنترل دریچه

سه شیوه برای کنترل دریچه وجود دارد:

  • روش دستی: هنگامی که درجه بازی دریچه با یک حلقه چرخان تنظیم می‌شود.
  • VC یا کنترل سیگنال ویدئویی: در این مورد، دوربین یک سیگنال ویدئویی را به لنز ارسال می‌کند و لنز این سیگنال را تجزیه و تحلیل می‌نماید و تصمیم می‌گیرد که دریچه را باز کند یا ببندد.
  • کنترل DC (درایو مستقیم): هنگامی که دوربین خودش روشنایی نوری که بر روی حس‌گر می‌افتد را تخمین می‌زند، و به صورت مستقیم ولتاژی را به موتور لنز اعمال می‌کند که باز بودن دریچه را کنترل می‌کند.

i] Resolution]

ii] Pinhole]

یک دوربین خوب همواره نیازمند یک لنز خوب می‌باشد. اکنون که دوربین‌ها قادر به ایجاد تصاویر با مگاپیکسل بالا هستند، الزامات کیفیت برای لنزها به شدت افزایش یافته است. قدرت تفکیک‌پذیری[i] لنز، انواع لنز، دریچه لنز، کیفیت فوکوس، اندازه و انواع پایه لنز مواردی هستند که در این مقاله به بررسی آن‌ها پرداخته‌ایم. __________________________________________________________________________ هنگام انتخاب یک لنز، اولین چیزی که معمولاً مورد توجه واقع می‌شود فاصله کانونی، یا "زاویه دید" می‌باشد. هرچند، جدای از این موضوع، لنز دارای تعدادی ویژگی مهم می‌باشد. بیایید آن‌ها را به ترتیب با آغاز از پیچیده‌ترین آن‌ها بررسی کنیم. قدرت تفکیک‌پذیری لنز هنگامی که…

User Rating: Be the first one !

پیشنهاد برای مطالعه:

kamery-videonablyudeniya-axis

افزایش کارآیی سیستم‌های نظارتی با ویدئوآنالیتیک

سیستم‌های نظارت تصویری حجم زیادی از تصاویر ویدئویی را تولید می‌کنند که بخش عمده این …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *