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        『什么是焦距』

　　『焦距』是指镜头光心（又称为『主点』，即光线入射光线汇聚的一点）到感光元件平面的距离。为了与『等效焦距』相区分，这个『焦距』又被称为『物理焦距』。早期照相机镜头曾以『cm』作为焦距单位，而现代照相机均以『mm』作为焦距单位。 　　『焦距』不要与『对焦距离』相混淆，后者指从感光元件平面到被摄体的距离。 『什么是视角』 　　在摄影中，视角可以理解为以照相机镜头为顶点，所能取到景物范围两边之间的夹角。视角的单位是『度』，通常以『宽广』、『狭窄』来形容视角。焦距变长，视角变『窄』；焦距变短，视角变『广』。 『什么是等效焦距』 　　通过相同物理焦距的镜头，不同画幅感光元件所能容纳的影像区域不一样，从而导致『视角』产生了变化。为了便于不同画幅相机之间进行比较，影像厂商引入了『等效焦距』，并且通常选择应用最广泛的135相机作为基准。以1.5倍系数的APS-C画幅相机接装50mm镜头为例，我们可以说此时的『等效焦距』为75mm，即与135相机接装75mm镜头在『视角』上是相同的，但『物理焦距』依然是50mm，不会发生改变。 『按焦距对镜头进行分类』 　　我们可以根据焦距对镜头进行分类，当然，这只是一个大体上的划分。不同厂商、不同标准在划分的界限上存在一些差别。需要说明的是，并不是比16mm更短的镜头就一定是鱼眼镜头。鱼眼镜头的概念是视角达到或接近180度，如果付出最够多的成本，14mm、8mm也都可以做成常规的超广角镜头。 - 28mm以下：超广角镜头 - 28mm至35mm：广角镜头 - 50mm左右：标准镜头 - 85mm至135mm：中焦镜头 - 135mm至200mm：中长焦镜头 - 200mm至300mm：长焦镜头（又称远摄镜头） - 300mm以上：超长焦镜头（又称超远摄镜头） （以上焦距均指按照135等效焦距） 『焦距与透视感』 　　我们常说焦距会影响照片的『透视感』，但事实上，『透视』只与我们到被摄对象的距离有关。近大远小、平行线向远方汇聚是『透视现象』的最主要体现，除此之外，使用常规镜头仰拍时的下大上小、俯拍时的上大下小也都属于『透视』所造成的形变。当我们同被摄体距离保持不变时，使用不同焦距镜头能得到不同的视角，但透视并没有改变；而当我们所使用的镜头焦距保持不变时，通过改变到被摄体的距离，视角和透视都会发上变化。 『焦距对镜头选购的影响』 　　焦距影像取景和拍照的视角，而视角又决定了在相同构图时到被摄体的距离。正因如此，焦距应该是在选购一款镜头时最需要关注的。 　　首先，我们要明确需要拍摄的人像范围，是一个人的全身、大半身、半身、大头或者面部特写（比如只拍眼睛），这决定了最终照片的构图。然后，我们要明确拍摄时我们到人像的距离，比如家庭环境中的人像拍摄通常在2-3m、室内晚会的拍摄距离通常是5-10m、足球等体育运动的拍摄就可能在20m或更远。知道了构图和距离，就能知道现在应该选择社么焦距的镜头。 根据民用建筑的应用场合镜头的种类大致可分为： (1)广角镜头：视角在90度以上，一般用于电梯轿箱内、大厅等小视距大视角场所； (2)标准镜头：视角在30度左右，一般用于走道及小区周界等场所； 　　 (3)长焦镜头：视角在20度以内，焦距的范围从几十毫米到上百毫米，用于远距离监视 (4)变焦镜头：镜头的焦距范围可变，可从广角变到长焦，用于景深大，视角范围广的区域； (5)针孔镜头：用于隐蔽监控。　　　 镜头焦距的确定 　 在选择镜头时，有以下五个因素确定镜头标准： （1） 监控现场的大小；　 （2） 被摄物体的大小； （3） 物距； （4） 焦距； （5） CCD靶面尺寸 。

前4点可由现场测量并通过计算来确定镜头的焦距标准，其计算方法如下： u 1/3″CCD　F=4.8×L/W或F=3.6×L/H 　　 u 1/2″CCD　F=6.4×L/W或F=4.8×L/H 　　 其中，W为被摄物体的宽度；H为被摄物体的高度；L为镜头到被摄物体间的距离；F为镜头焦距。　 那么为何在镜头的选用中考虑CCD靶面的尺寸呢? 为了从1/3″与1/2″ CCD摄像机中获取同样的视角，1/3″ CCD摄像机镜头焦距必须缩短；相反如果在1/3″ CCD与1/2″ CCD摄像机中采用相同焦距的镜头，情况又如何呢?1/3″ CCD摄像机视角将比1/2″ CCD摄像机明显地减小，同时1/3″ CCD摄像机的图像在监视器上将比1/2″ CCD的图像放大，产生了使用长焦距镜头的效果。 　　 另外我们在选择镜头时还要注意这样一个原则：即小尺寸靶面的CCD可使用大尺寸靶面CCD摄像机的镜头，反之则不行。原因是：如1/2″ CCD摄像机采用1/3″镜头，则进光量会变小，色彩会变差，甚至图像也会缺损；反之，则进光量会变大，色彩会变好，图像效果肯定会变好。当然，综合各种因素，摄像机最好还是选择与其相匹配的镜头。

选用的镜头的成像尺寸应与摄像机中图像传感器的尺寸一致，如图像传感器的尺寸是1/2“，则镜头的成像尺寸必须是1/2“的。当镜头的成像尺寸比摄像机感光面的尺寸大时，不会影响成像，但实际成像的视场角要比该镜头的标称视场角小，如图1(a)所示;而当镜头的成像尺寸比摄像机的感光面的尺寸小时，就会影响成像，并表现为成像的画面四周被镜筒遮挡，在画面的四个角上就会出现黑角，如图1(b)所示。

 　　

手动光圈及自动光圈的选择 镜头光圈分手动和自动两种。以往由于摄像机的使用在室外或其它特殊场合等缘故，所以较多选用自动光圈镜头。在目前的监控工程中，由于智能建筑大量使用CCTV系统，室内监控点占较高的比例。而许多工程商在做工程设备报价时，也同样喜欢采用自动光圈镜头。虽然自动光圈镜头对监控点的光线变化适应性较强，但其价格也明显高于相同焦距的手动定焦镜头。而现在大多数的摄像机都有电子快门，室内的光源也较为稳定，因此，智能建筑项目中大量采用自动光圈镜头没有太大的必要。 在电视监控系统中如何根据现场被监视环境，正确选用摄像机镜头是非常重要的，因为它直接影响到系统组成后在系统末端监视器上所看到的被监视面画的效果能否满足系统的设计要求(就画面范围或图像细节而言)，所以正确的选用摄像机镜头可以使系统得到最优化设计并可获得良好的监视效果。 摄像机镜头就光圈而言可分为手动光圈镜头及自动光圈镜头两种，就焦距而言又可分为定焦镜头及变焦镜头两种。 下面就以使用环境的不同谈如何正确选用摄像机镜头。

1、 手动、自动光圈镜头的选用 手动、自动光圈镜头的选用取决于使用环境的照度是否恒定。 对于在环境照度恒定的情况下，如电梯轿箱内、封闭走廊里、无阳光直射的房间内，均可选用手动光圈镜头，这样可在系统初装调试中根据环境的实际照度，一次性整定镜头光圈大小，获得满意亮度画面即可。 对于环境照度处于经常变化的情况，如随日照时间而照度变化较大的门厅、窗口及大堂内等，均需选用自动光圈镜头(必须配以带有自动光圈镜头插座的摄像机)，这样便可以实现画面亮度的自动调节，获得良好的较为恒定亮度的监视画面。 对于自动光圈镜头的控制信号又可分为DC及VIDEO控制两种，即直流电压控制及视频信号控制。这在自动光圈镜头的类型选用上，摄像机自动光圈镜头插座的连接方式上，以及选择自动光圈镜头的驱动方式开关上，三者注意协调配合好即可。

2、定焦、变焦镜头的选用 定焦、变焦镜头的选用取决于被监视场景范围的大小，以及所要求被监视场景画面的清晰程度。 镜头规格(镜头规格一般分为1/3″、1/2″和2/3″等)一定的情况下，镜头焦距与镜头视场角的关系为：镜头焦距越长，其镜头的视场角就越小(见图1所示)；在镜头焦距一定的情况下，镜头规格与镜头视场角的关系为：镜头规格越大，其镜头的视场角也越大。所以由以上关系可知：在镜头物距一定的情况下，随着镜头焦距的变大，在系统末端监视器上所看到的被监视场景的画面范围就越小，但画面细节越来越清晰；而随着镜头规格的增大，在系统末端监视器上所看到的被监视场景的画面范围就增大，但其画面细节越来越模糊。在镜头规格及镜头焦距一定的前提下，CS型接口镜头的视场角将大于C型接口镜头的视场角。 镜头视场角可分为图像水平视场角以及图像垂直视场角，且图像水平视场角大于图像垂直视场角，通常我们所讲的视场角一般是指镜头的图像水平视场角。 在狭小的被监视环境中如电梯轿箱内，狭小房间均应采用短焦距广角或超广角定焦镜头，如选用镜头规格为1/2″，CS型接口，镜头焦距为3.6mm或2.6mm镜头，这些镜头视场角均不小于99°或127°，这对于摄像机在狭小空间里一般标高为2.5m左右时，其镜头的视场角范围足以覆盖整个近距离狭小被监视空间。也可根据现场实际情况选用手动变焦镜头如日产Computar T2Z2814CS－2镜头，这种镜头为1/3″CS型接口手动光圈镜头，其焦距2倍可调(手动调焦)。调焦范围为2.8～6.0mm，视场角变化范围为96°～47.2°，这种镜头非常适合在狭小的被监视环境中使用，在使用时可方便地根据实际需要，灵活实现对被监视场景的“点”或“面”的监视效果。 对于一般变焦(倍)镜头而言，由于其最小焦距通常为6.0mm左右，故其变焦(倍)镜头的最大视场角为45°左右，如将此种镜头用于这种狭小的被监视环境中，其监视死角必然增大，虽然可通过对前端云台进行操作控制，以减少这种监视死角，但这样必将会增加系统的工程造价(系统需增加前端解码器、云台、防护罩等)，以及系统操控的复杂性，所以在这种环境中，不宜采用变焦(倍)镜头。 在开阔的被监视环境中，首先应根据被监视环境的开阔程度，用户要求在系统末端监视器上所看到的被监视场景画面的清晰程度，以及被监视场景的中心点到摄像机镜头之间的直线距离为参考依据，在直线距离一定且满足覆盖整个被监视场景画面的前提下，应尽量考虑选用长焦距镜头，这样可以在系统末端监视器上获得一幅具有较清晰细节的被监视场景画面。在这种环境中也可考虑选用变焦(倍)镜头(电动三可变镜头)，这可根据系统的设计要求以及系统的性能价格比决定，在选用时也应考虑两点：(1)在调节至最短焦距时(看全景)应能满足覆盖主要被监视场景画面的要求；(2)在调节至最长焦距时(看细节)应能满足观察被监视场景画面细节的要求。通常情况下，在室内的仓库、车间、厂房等环境中一般选用6倍或者10倍镜头即可满足要求，而在室外的库区、码头、广场、车站等环境中，可根据实际要求选用10倍、16倍或20倍镜头即可(一般情况下，镜头倍数越大，价格越高，可在综合考虑系统造价允许的前提下，适当选用高倍数变焦镜头)。

3、正确选用镜头焦距的理论计算 摄取景物的镜头视场角是极为重要的参数，镜头视场角随镜头焦距及摄像机规格大小而变化(其变化关系如前所述)，覆盖景物镜头的焦距可用下述公式计算： (1)f=u·D/U (2)f=h·D/H f：镜头焦距、U：景物实际高度、H：景物实际宽度、D：镜头至景物实测距离、u：图像高度、h：图像宽度 举例说明： 当选用1/2″镜头时，图像尺寸为u=4.8mm，h=6.4mm。镜头至景物距离D=3500mm，景物的实际高度为U=2500mm(景物的实际宽度可由下式算出H=1.333·U，这种关系由摄像机取景器CCD片决定)。 将以上参数代入公式(1)中，可得f=4.8·3500/2500=6.72mm，故选用6mm定焦镜头即可。　

监控摄像机镜头  

  1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm.   1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。   1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm。

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