Апертура камеры видеонаблюдения: что означает F1.0 и F1.6

В описании почти любой уличной камеры есть строка вида «4 мм / F1.6» или «2.8 мм / F1.0». Первое число — фокусное расстояние, его заказчики обычно понимают: оно отвечает за угол обзора. Второе число — апертура камеры, и его читают через запятую, выбирая модель по разрешению и количеству мегапикселей. Потом на объекте выясняется, что ночью 8 МП показывают серую кашу, а 4 МП с другим объективом — различимое лицо.

Число после F — это апертура, светосила объектива. Она определяет, сколько света доходит до матрицы. Ночью, в сумерках, в неосвещённом складском пролёте и на парковке под редкими фонарями именно она решает, получите вы цветную картинку или чёрно-белую с длинной выдержкой и смазом.

Ниже разбираем, что физически стоит за F1.0 и F1.6, какая между ними реальная разница, в каких случаях переплата за светосилу оправдана, а в каких — выброшенные деньги.

Короткий ответ

Апертура — относительное отверстие объектива, число F после фокусного расстояния. Чем число меньше, тем больше света попадает на матрицу. Объектив F1.0 пропускает примерно в 2,5 раза больше света, чем F1.6, и ночью это даёт менее шумную картинку при короткой выдержке. Но светосила работает только вместе с крупной матрицей и грамотной обработкой.

В статье разберём

1. Что такое апертура и почему её обозначают числом F.
2. Откуда берётся разница в 2,5 раза между F1.0 и F1.6.
3. Как это выглядит на реальной ночной картинке.
4. Что ещё влияет на ночь, кроме апертуры: матрица, выдержка, подсветка.
5. Чем приходится платить за светосилу F1.0.
6. Фиксированная диафрагма, DC-iris и P-iris — разница и область применения.
7. Как корректно сравнивать камеры по паспортным характеристикам.
8. Ошибки монтажа, которые обнуляют светосильный объектив.
9. Когда F1.6 достаточно, а когда нужен F1.0.

Для кого эта статья

• Главным инженерам и снабженцам, которые выбирают камеры под парковку, периметр, склад или двор и получили от поставщика две похожие модели с разной ценой.
• Монтажникам и оптовым покупателям — чтобы объяснять заказчику разницу аргументами, а не «эта просто лучше».
• Частным клиентам, которые хотят видеть ночью во дворе не силуэты, а детали.

Что такое апертура камеры видеонаблюдения?

Апертура (относительное отверстие, диафрагменное число) — отношение фокусного расстояния объектива к диаметру его входного зрачка. Записывают как F1.0, F1.6, F2.0: число показывает, во сколько раз фокусное расстояние больше рабочего отверстия. Чем число меньше, тем шире «зрачок» и тем больше света объектив собирает на матрицу.

Логика обратная привычной: F1.0 — светосильный объектив, F2.0 — тёмный. Поэтому строку «4 мм / F1.6» читают так: угол обзора задан фокусным 4 мм, а светосила — средняя.

Апертура не влияет на угол обзора и на дальность распознавания как таковую. Дальностью управляет фокусное расстояние и плотность пикселей на метр — для этого есть методика DORI, ей посвящён отдельный материал у нас на сайте, здесь не повторяем. Апертура отвечает только за количество света, то есть за то, при какой освещённости камера ещё сохраняет детали.

Почему F1.0 пропускает больше света, чем F1.6?

Потому что количество света зависит от площади отверстия, а площадь растёт как квадрат диаметра. Отношение светосилы двух объективов считается как квадрат отношения их F-чисел. Для F1.0 и F1.6 это 1,6² = 2,56 — то есть F1.0 пропускает примерно в 2,5 раза больше света.

Стандартный ряд диафрагменных чисел построен шагом в √2: F1.0, F1.4, F2.0, F2.8. Каждый такой шаг меняет поток света ровно вдвое — в фотографии это называют ступенью, или стопом. F1.2 и F1.6 — промежуточные значения.

Практический вывод из таблицы один: разница между F1.6 и F1.0 — около 1⅓ ступени. Для сравнения, переход с 2 МП на 4 МП при той же матрице света камере не добавляет, а скорее отнимает — пиксель становится мельче.

Насколько реально отличается картинка ночью?

2,5-кратный запас по свету камера расходует одним из трёх способов — и именно от выбранного способа зависит, что вы увидите на мониторе. Запас уходит либо в короткую выдержку, либо в низкое усиление, либо в сохранение цвета.

Выдержка. Если F1.6 вынуждает камеру держать 1/12 секунды, то F1.0 при тех же условиях позволит 1/25–1/30. Идущий человек на 1/12 превращается в размытое пятно, лицо и номер машины не читаются. На 1/25 силуэт уже фиксируется. Для парковок и въездов это критичнее любого разрешения: смазанные 8 МП бесполезнее резких 2 МП.

Усиление (AGC). При нехватке света электроника вытягивает сигнал и вместе с ним шум. Светосильный объектив позволяет держать усиление ниже, картинка остаётся чище, а значит архив лучше сжимается — нагрузка на диск и канал падает. Это заметно на объектах с большим числом ночных камер: шумная картинка съедает битрейт и убивает запланированную глубину архива в регистраторе.

Цвет. Режимы круглосуточной цветной съёмки («full color», «ColorVu» и аналоги у разных вендоров) строятся на связке светосильного объектива F1.0 и крупной матрицы. На F1.6 камера в тех же условиях уйдёт в чёрно-белый режим с ИК-подсветкой. Цвет одежды и автомобиля — тот признак, который чаще всего нужен при разборе инцидента.

Что ещё влияет на ночное изображение, кроме апертуры?

Апертура — только один из четырёх множителей. Камера F1.0 с мелкой матрицей легко проигрывает камере F1.6 с крупной: света в объективе больше, а собирать его нечем.

Про чувствительность матриц важная оговорка: паспортные значения минимальной освещённости в люксах у разных производителей измеряются по разным условиям — при разной выдержке, при включённом усилении, иногда с оговоркой «50 IRE». Сравнивать их между брендами как абсолютные числа нельзя. Корректно сравнивать только характеристики конкретных моделей целиком: матрица, апертура, выдержка и указанные условия измерения — и желательно ночную тестовую запись.

Чем приходится платить за светосилу F1.0?

Светосильный объектив — не бесплатное улучшение. У него есть четыре ограничения, с которыми сталкиваешься уже на объекте.

Глубина резкости. Чем шире отверстие, тем уже зона, попадающая в фокус. На коротких фокусных (2.8–4 мм) это почти не мешает — глубина резкости и так велика. А на вариофокальном объективе, выведенном на 8–12 мм, зона резкости при F1.0 сужается, и камеру приходится точнее настраивать на ту дистанцию, где реально нужны детали.

Ореолы и засветки. Широкое отверстие острее реагирует на яркие источники в кадре: фары, прожекторы, уличные фонари. Вокруг них появляются ореолы, картинка вокруг темнеет. Лечится положением камеры и настройкой WDR, а не заменой камеры.

Цена. Светосильная оптика и крупная матрица дороже. На периметре из 20 камер разница в цене за штуку умножается на 20 и может съесть бюджет, который был нужен на нормальное питание и сетевое оборудование.

Качество края кадра. У недорогих светосильных объективов по краям заметнее падение резкости и затемнение. На обзорной камере это не страшно, на камере контроля конкретной зоны — повод смотреть образец.

Фиксированная диафрагма, DC-iris или P-iris — что выбрать?

Диафрагма камеры видеонаблюдения в массовых IP-моделях фиксированная: отверстие постоянное, экспозицию регулирует только выдержка и усиление. Для камер с ИК-подсветкой и типовых задач этого достаточно. Регулируемая диафрагма нужна там, где освещённость меняется в очень широких пределах.

Практическое правило: если камера стоит под козырьком въезда, где днём солнце, а ночью только фонарь, авторегулируемая диафрагма помогает. Если это обзорная камера во дворе — хватит фиксированной апертуры и корректно настроенного WDR.

Как сравнивать камеры по характеристикам, чтобы не ошибиться?

Сравнивайте не отдельные цифры, а комплект параметров одной модели. Порядок, которым пользуемся сами при подборе камер под объект:

1. Определите фактическую освещённость в точке съёмки ночью. Не «темно», а измеренное значение люксметром. От него зависит, нужен ли вообще F1.0.
2. Сначала матрица, потом мегапиксели. 4 МП на 1/1.8" ночью практически всегда сильнее 8 МП на 1/2.8". Разрешение добираете фокусным расстоянием, а не количеством пикселей.
3. Потом апертура. F1.0–F1.2 — для задач с цветом и движением в темноте. F1.6 — для камер с ИК-подсветкой и там, где есть постоянное освещение.
4. Проверьте, при каких условиях указана минимальная освещённость. Если производитель не пишет выдержку и режим усиления — цифра в люксах не сравнима ни с чем.
5. Запросите ночной семпл именно этой модели, а не «серии». Внутри одной серии объективы и матрицы различаются.

Какие ошибки монтажа обнуляют светосильный объектив?

Переплата за F1.0 теряет смысл при четырёх типовых ошибках. Все четыре встречаются регулярно, причём на новых объектах.

Камера за стеклом. Купол, направленный через оконное стекло, теряет часть света и ловит отражение собственной ИК-подсветки. Ночью видно только засвеченное пятно. Уличную камеру ставим на улице.

Грязный и мутный колпак. Светосила объектива не спасёт от пыли на куполе и помутневшего от ультрафиолета пластика. Отсюда простое правило: в регламент обслуживания закладывается чистка, а не только проверка записи.

Фонарь в кадре. Камера, направленная прямо на источник света, работает по яркому пятну и уводит в темноту всё остальное. Светосильный объектив здесь даже вреднее. Помогает смена угла, выноса или кронштейна — монтажные комплектующие и расходники стоят дешевле, чем повторная закупка камер.

Выдержка, зафиксированная в настройках. Иногда ночную проблему создаёт не камера, а оставленный после пусконаладки фиксированный режим экспозиции. Запас по светосиле есть, но камера им не пользуется.

Когда F1.6 достаточно, а когда нужен F1.0?

F1.6 хватает там, где либо есть постоянное искусственное освещение, либо достаточно чёрно-белой картинки с ИК-подсветкой. F1.0 нужен там, где ночью важен цвет, важны лица и номера в движении, а добавить освещение нельзя или дорого.

Ориентиры по типам объектов:

• Склад, цех, подъезд, коридор офиса — освещение штатное и стабильное. F1.6 с ИК-подсветкой закрывает задачу.
• Двор частного дома, периметр базы — если фонари есть, работает F1.6; если периметр не освещён и нужна цветная картинка, берём F1.0 с крупной матрицей.
• Парковка, въездная группа, зона разгрузки — здесь ночью движение и нужны детали. Светосильный объектив и короткая выдержка оправданы.
• Касса, пост выдачи, зона с ценностями — свет постоянный, важнее разрешение и позиция камеры, чем апертура.
• Длинный тёмный проезд, периметр без освещения — иногда дешевле поставить светильник и камеру F1.6, чем набор камер F1.0 на всю длину. Считаем оба варианта.

Связанные категории товаров

• Камеры видеонаблюдения — модели с разной апертурой и размером матрицы, включая варианты для круглосуточной цветной съёмки.
• Видеорегистраторы и NVR — под расчётную глубину архива с учётом ночного битрейта.
• Сетевое оборудование — коммутаторы и PoE под линии к уличным камерам.
• Сопутствующие товары для видеонаблюдения — кронштейны, выносы, боксы, расходники.
• Оптовые поставки и работа с подрядчиками — для монтажных организаций и снабжения.

Как мы можем помочь

Мы в RS-CAM работаем с системами безопасности в Волгограде с 2013 года и подбираем камеры не по строке в прайсе, а по фактической освещённости объекта. Выезжаем, смотрим точки установки ночью, считаем, где достаточно F1.6 с подсветкой, а где нужна светосильная оптика с крупной матрицей.

Для монтажных организаций и снабжения поставляем оборудование, в том числе оптом, и подсказываем аналоги по характеристикам, когда привычная модель ушла с рынка. Для объектов под ключ — проектирование, монтаж и обслуживание видеонаблюдения, включая настройку экспозиции на пусконаладке, без которой светосильный объектив работает вполсилы.

Главный вывод

Апертура — второе по важности число в описании объектива после фокусного расстояния, и ночью она весит больше, чем мегапиксели. Переход с F1.6 на F1.0 даёт примерно 2,5-кратный запас по свету, который камера тратит на короткую выдержку, низкий шум и сохранение цвета.

Но работает это только в связке: светосильный объектив плюс крупная матрица плюс корректная настройка плюс чистый колпак и правильный угол. Любое слабое звено в этой цепочке обесценивает переплату за оптику. Поэтому выбор камеры начинается с замера освещённости на объекте, а не с таблицы характеристик.

Вопросы и ответы (FAQ)