Tiêu cự là gì? mối liên hệ giữa tiêu cự & góc nhìn camera

Tìm hiểu tiêu cự là gì, góc nhìn là gì… và phân tích, so sánh sự liên quan giữa tiêu cự và góc nhìn trên camera quan sát.

Tiêu cự là gì (Focal length)?

Ở phần này chúng ta chưa đề cập ngay đến camera. Để các bạn có thể hiểu rõ tiêu cự là gì chúng ta cần làm rõ khái niệm tiêu cự trong quang học là gì.

1. Tiêu cự là gì?

Tiêu cự (Focal length) là khoảng cách tính từ tâm thấu kính đến điểm hội tụ.

Tiêu cự còn được gọi là khoảng cách tiêu cự hoặc độ dài tiêu cự. Tiêu cự có đơn vị tính bằng milimet.

Hiểu cách khác, tiêu cự là mức độ phóng đại mà ống kính camera có thể đạt được. Tiêu cự cũng là khoảng cách giữa tâm thấu kính đến cảm biến hình ảnh (nơi hội tụ ánh sáng). Khoảng cách tiêu cự được biểu đạt bằng một con số, chúng cho biết máy ảnh có thể chụp trong phạm vi cảnh như thế nào.

2. Điểm hội tụ là gì?

Điểm hội tụ (Imaging point) là điểm là chùm ảnh hội tụ tại vị trí đó. Nói cách khác, điểm hội tụ chính là nơi mà hình ảnh có độ nét cao nhất.

Điểm hội tụ là điểm phụ thuộc vào ống kính (thấu kính), không thể tự nhiên thay đổi được.

3. Độ phóng đại và góc nhìn

Độ phóng đại (manification) và góc nhìn (view angle) sẽ bị thay đổi khi chúng ta thay đổi khoảng cách tiêu cự.

Đây là điều tương đối khó hiểu, vì vậy ở phần dưới chúng tôi sẽ giải thích rõ hơn về điều này.

Tiêu cự của ống kính camera (Lens Focal Length) là gì?

Tiêu cự (Lens Focal Length) là một khái niệm không thể tách rời với ống kính của camera, vì vậy nó còn được gọi là tiêu cự ống kính camera (Lens Focal Length). Tùy thuộc vào loại vật liệu, độ lồi / lõm, cách chế tạo và lắp ghép mà mỗi ống kính sẽ có tiêu cự hoàn toàn khác nhau.

Dựa vào khái niệm cơ bản về tiêu cự là gì (ở phần trên), phần này tiếp theo chúng ta sẽ cùng tìm hiểu tiêu cự camera là gì, có bao nhiêu loại ống kính và ứng dụng tiêu cự như thế nào…

1. Tiêu cự camera là gì?

Tiêu cự camera (tiêu cự ống kính – Lens Focal Length) là khoảng cách giữa ống kính và vị trí của cảm biến hình ảnh của camera. Tiêu cự thường có đơn vị tính là milimet (mm).

Tiêu cự không phải là phép đo chiều dài thực tế của ống kính camera, mà đây là khoảng cách quang học tính từ tâm của ống kính đến điểm mà các tia sáng hội tụ để tạo thành hình ảnh sắc nét nhất của vật thể. Đây cũng là mặt phẳng đặt cảm biến CMOS trong camera quan sát.

Đặc điểm của tiêu cự camera là gì:

• Độ dài tiêu cự càng lớn, góc nhìn càng hẹp và độ phóng đại càng cao.
• Độ dài tiêu cự càng ngắn, góc nhìn càng rộng và độ phóng đại càng thấp.

Tiêu cự camera còn có các cách gọi khác như sau:

• Tiêu cự (focal) nói chung chung.
• Tiêu cự của ống kính camera (lens focal length).
• Độ dài tiêu cự, chiều dài tiêu cự, khoảng cách tiêu cự (focal length).

Như vậy ở phần trên chúng ta đã làm rõ 2 khái niệm quan trọng về tiêu cự là gì, tiêu cự camera là gì. Ở phần tiếp theo chúng tôi sẽ giới thiệu thêm một số khái niệm có liên quan như sau.

2. Object Distance & Image Distance

Image Distance là gì?

• Image distance (khoảng cách điểm ảnh) là khoảng cách tính từ tâm ống kính đến vị trí của chipset cảm biến bên trong camera (vị trí hình ảnh hội tụ & có độ nét cao nhất).
• Image distance cũng có chiều dài bằng độ dài tiêu cự của camera.

Object Distance là gì?

• Object Distance là khoảng cách từ vật thể (chủ thể) cần quan sát đến tâm ống kính của camera quan sát.
• Nếu Object distance lớn (chủ thể đứng xa) thì để quan sát rõ cần phải có ống kính tiêu cự lớn.
• Nếu Object distance nhỏ (chủ thể đứng quá gần) thì để quan sát rõ cần phải có ống kính tiêu cự nhỏ.

3. Tiêu cự cố định và tiêu cự thay đổi

Vì tiêu cự là một thuộc tính của ống kính nên để thay đổi tiêu cự thì phải thay đổi hệ thống ống kính.

Thật may mắn ngày nay trên thị trường các nhà sản xuất camera đã chế tạo được các dòng camera có khả năng thay đổi tiêu cự để giúp việc quan sát an ninh ngày càng dễ dàng hơn. Dù cho ống kính tiêu cự điều chỉnh (Varifocal Lens) thường khá đắt tiền và chỉ có trên các dòng camera cao cấp.

Dưới đây chúng ta sẽ cùng tìm hiểu cả 02 loại ống kính này:

• Ống kính tiêu cự cố định (Fix-focal Lens)
• Ống kính tiêu cự điều chỉnh (Varifocal Lens).

Góc nhìn (The angle of view)

Tiêu cự là một thông số có liên quan chặt chẽ đến góc nhìn của camera. Nói cách khác, khi thay đổi tiêu cự thì góc nhìn sẽ bị thay đổi hoàn toàn. Vậy góc nhìn là gì và vì sao lại như vậy?

1. Góc nhìn là gì?

Góc nhìn (hay còn gọi là góc quan sát) của camera là độ rộng hoặc phạm vi của quang cảnh mà cảm biến camera có thể nhìn thấy được, được gọi là 1 góc nhìn. Góc nhìn rộng thì camera sẽ nhận được nhiều khung cảnh hơn, ngược lại góc nhìn hẹp sẽ thu được ít khung cảnh hơn.

2. Mối liên hệ giữa tiêu cự và góc nhìn của camera

Góc nhìn sẽ bị thay đổi khi ta thay đổi tiêu cự. Cụ thể khi thay đổi ống kính, thay đổi vị trí giữa các ống kính (đối với camera có nhiều ống kính) thì chắc chắn tiêu cự camera sẽ bị thay đổi.

Sự liên quan giữa tiêu cự và góc nhìn:

• Tiêu cự càng nhỏ => Góc nhìn càng rộng
• Tiêu cự càng lớn => Góc nhìn càng HẸP

3. Giải thích vì sao tiêu cự nhỏ thì góc nhìn lớn và ngược lại?

3.1 Tiêu cự nhỏ thì góc nhìn lớn (nhưng chỉ nhìn gần):

Ở hình minh hoạ bên dưới, giả sử kích thước cảm biến là không đổi, khi bạn thu hẹp khoảng cách tiêu cự (tức dời cảm biến lại gần về phía ống kính) thì góc nhìn sẽ tăng dần lên.

=> Như vậy có thể hiểu: Tiêu cự NHỎ thì góc nhìn LỚN

Ưu điểm:

• Góc quan sát của camera rộng, có thể quan sát nhiều vật thể và bao quát được không gian gần.

Nhược điểm:

• Do góc quan sát rộng (tương tự ống kính wide trên máy ảnh) nên camera chỉ quan sát rõ nét các vật thể ở khoảng cách gần.
• Với các vật thể ở xa thì hình ảnh sẽ rất mờ, thậm chí không nhìn thấy được.

3.2 Tiêu cự lớn thì góc nhìn hẹp (nhưng nhìn được xa):

Ngược lại với phân tích trên, bây giờ khi bạn dời cảm biến về phía xa ống kính (tức tăng độ dài tiêu cự) thì lập tức góc nhìn camera sẽ bị thu hẹp lại.

=> Như vậy có thể hiểu: Tiêu cự TĂNG thì góc nhìn càng HẸP

Ưu điểm:

• Ống kính tiêu cự lớn có thể quan sát các vật thể ở khoảng cách rất xa, lấy nét tốt ở khoảng cách xa.
• Vì vậy khi zoom lên hình ảnh sẽ không bị mất nét.

Nhược điểm:

• Ống kính tiêu cự quá lớn sẽ không quan sát bao quát được không gian gần, trái lại camera chỉ quan sát được góc nhìn rất HẸP.
• Tiêu cự lớn tương tự như bạn đang sử dụng ống kính tele cho máy ảnh vậy.

3.3 Hình ảnh so sánh ống kính tiêu cự nhỏ và tiêu cự lớn

Bảng tra cứu các tiêu chuẩn về tiêu cự & góc nhìn thông dụng

Tuỳ vào mỗi loại camera, mỗi hàng camera và mục đích sử dụng mà nhà sản xuất sẽ chế tạo ra các dòng camera có tiêu cự và góc nhìn khác nhau. Tuy nhiên thông dụng nhất vẫn là các dòng camera có tiêu cự từ 2.8mm – 3.6mm và góc nhìn dao động từ 84o – 89o.

Bảng tra tiêu cự & góc nhìn các dòng ống kính thông dụng:

Lời kết

Qua nội dung trên đây chúng tôi hy vọng đã giúp các bạn hiểu cặn kẽ các khái niệm như: tiêu cự là gì, góc quan sát là gì, cũng như làm rõ sự liên quan giữa tiêu cự và góc nhìn trên camera quan sát. Mọi thắc mắc các bạn có thể để lại bình luận ngay bên dưới để chúng tôi sẽ giải đáp cho các bạn.

Thân mến!

Khôi Ngô Security

Xem thêm:

• Các thông số cơ bản của camera quan sát là gì?
• Cách lắp đặt camera wifi toàn tập
• Cách lắp đặt camera có dây toàn tập
• Sự khác nhau giữa công nghệ hình ảnh camera AHD, HD-CVI và HD-TVI là gì?
• Nên chọn cáp đồng trục loại nào tốt cho camera quan sát?
• Tìm hiểu sự khác nhau giữa các công nghệ chống nhiễu 2D-DNR và 3D-DNR
• Tìm hiểu sự khác nhau giữa ống kính tiêu cự tự động (motorized lens) và ống kính tiêu cự chỉnh tay (manual varifocal lens)
• Phân biệt các loại camera quan sát thông dụng trên thị trường