Guida agli impianti di videosorveglianza – TVCC

Una volta definito quale sia l’obiettivo a noi più congeniale è indispensabile associarlo ad una telecamera (in realtà nella scelta dell’obiettivo abbiamo già fatto un importante ipotesi riguardo ai parametri della telecamera, cioè il tipo di CCD).

Le principali caratteristiche di una telecamera, a parte il tipo di sensore CCD, sono:

• immagine a colori o in bianco/nero
• modalità di visone solo diurna o diurna/notturna
• modalità di visone solo diurna o diurna/notturna
• risoluzione
• sensibilità (illuminazione minima)
• controllo dell’esposizione (autoshutter)
• compensazione controluce (BLC)
• controllo del guadagno (AGC)
• bilanciamento del bianco (AWB – solo per telecamere a colori)

Le funzioni autoshutter, BLC, AGC e AWB vengono di solito implementate su telecamere di qualità medio-alta; è pertanto possibile che su molti modelli in commercio non siano reperibili.

Immagine a colori o in bianco/nero

Non necessità di spiegazioni aggiuntive. Personalmente ritengo l’uso di telecamere b/n ormai superato, ma ne esistono comunque ancora in commercio di ottima qualità.

Modalità di visione

Le telecamere “normali” dette anche day sono idonee solo per riprese diurne. L’illuminamento minimo richiesto per una visione corretta delle immagini è indicato dalla sensibilità della telecamera (vedi punto dedicato alla sensibilità).
Le telecamere a visione “night&day” sono dotate di LED ad infrarossi che consentono anche riprese in notturna (l’immagine ripresa in notturna è tuttavia priva di colore). Ovviamente la portata dei LED è limitata e può essere grossolanamente approssimata a 70 cm ogni led; cioè una telecamera equipaggiata di 40 led potrà riprendere in notturna fino a 28 – 30 m di distanza. Alcuni costruttori dichiarano già la portata della telecamera in visione notturna; personalmente mi sento di consigliare di ridurre sempre la portata dichiarata di un 20-30% per evitare brutte sorprese una volta montata la telecamera.
Esistono anche illuminatori IR separati dalla telecamera dotati di un elevato numero di LED (anche 90-100) che garantiscono portate maggiori, ma sono generalmente molto costosi.
Ma attenzione: le normali telecamere a colori sono insensibili alla luce infrarossa e pertanto non funzionano in notturna anche in presenza di illuminatori IR esterni.

Risoluzione telecamera

La risoluzione indica la qualità della riproduzione dell’immagine. La qualità dell’immagine ripresa dalla telecamera è definita dal numero di linee verticali.
Nello standard industriale corrente, la risoluzione standard delle telecamere a circuito chiuso è 330 linee per le telecamere a colori e 380 linee per le telecamere in bianco/nero. Telecamere al di sotto di questi valori possono essere utilizzate in applicazioni di basso profilo (webcam, videocitofonia etc.) ma sono da sconsigliare nella TVCC professionale. Esistono anche in commercio telecamere ad alta risoluzione. Quante linee debba produrre una telecamera per essere definita ad alta risoluzione non è un dato normato. Secondo gli standard costruttivi moderni una telecamera a colori ad alta risoluzione fornisce di regola più di 420 linee.Una telecamera ad alta definizione in bianco/nero produce oltre 480 linee.
E’ tuttavia fondamentale che il monitor su cui vengono visualizzate le immagini abbia una qualità maggiore o uguale a quella delle telecamere utilizzate.
Problema analogo si aveva con i vecchi videoregistratori a cassetta; detto problema è stato tuttavia ampiamente superato con l’avvento dei nuovi videoregistratori digitali.

Sensibilità

è la capacità della telecamera di riprodurre un segnale video con un determinato valore di illuminamento. La sensibilità viene definita come la quantità minima di luce (misurata in Lux) necessaria per ottenere un segnale video. è evidente che maggiore è la sensibilità della telecamera minore è la quantità di luce necessaria per ottenere buone immagini video . Una buona sensibilità dipende specificatamente dal tipo di elemento sensibile e dall’elettronica di gestione del CCD.
Bisogna porre molta attenzione a non confondere la quantità minima di luce richiesta (sensibilità) con l’illuminamento ambientale. Entrambi vengono misurati in lux, ma la quantità di luce rilevata da una telecamera è quella riflessa dagli oggetti, non l’illuminamento ambientale.
Un volto umano, ad esempio, riflette circa il 20% della luce ricevuta. Questo vuol dire che una telecamera con sensibilità 1 lux (sensibilità tipica per telecamere a colori) sarà necessario di un illuminamento ambientale pari ad almeno 5 lux (il 20% di 5 lux corrispondono ad 1 lux). Si riportano nel seguito alcuni illuminamenti ambientali tipici ed i coefficienti di riflessione di alcuni oggetti.

Con i valori indicati nelle tabelle è possibile stimare la sensibilità necessaria per la telecamera; tuttavia mi sento di consigliare, considerata la modesta diversità di costo, di ricorrere sempre a telecamere dotate di IR con modalità night&day che risolvono brillantemente il problema.

Controllo dell’esposizione (shutter)

Lo shutter è un otturatore elettronico che consente la visione dell’immagine. In condizioni di poca luce l’otturatore si dovrà aprire poche volte al secondo (circa 50), in condizioni di elevata luminosità molte più volte (anche fino a 100.000 volte al secondo).
Il circuito dell’otturatore elettronico segue quindi la luminosità ambiente e accelera la frequenza di lettura all’aumentare della luminosità in modo da evitare che i pixel restino sovraesposti alla luce e la telecamera dia un’immagine sbiancata.
Una buona telecamera deve avere un otturatore elettronico in grado di raggiungere la frequenza di almeno 10.000 rilevazioni al secondo. Si tratta di uno standard abbastanza diffuso che consente alla telecamera di ben sopportare anche condizioni di forte luminosità. Oggi esistono shutter in grado di arrivare anche a 100.000 rilevazioni al secondo, il che consente agli obiettivi a iris fisso, normalmente in difficoltà se posti all’aperto, di sopportare più luce. Resta inteso che lo shutter automatico anche velocissimo non potrà mai sostituire un obiettivo auto-iris, che resta sempre la miglior soluzione nell’utilizzo delle telecamere all’aperto.
Lo shutter elettronico può essere messo in crisi dalle lampade fluorescenti e generare alterazioni dell’immagine. Va inoltre sempre escluso nel caso dell’utilizzo di obiettivi autoiris.

Compensazione controluce (BLC)

Tramite questo controllo è possibile ovviare al problema di insufficiente visibilità del soggetto rispetto al resto dell’immagine, quando questo sia inquadrato con una forte illuminazione alle sue spalle. Il microprocessore divide l’immagine del CCD in diverse aree e misura la luminosità di ognuna di esse confrontando poi fra loro i valori rilevati. Se il microprocessore rileva zone chiaramente più scure di altre, interviene sulla frequenza dello shutter adeguando la sensibilità della telecamera a questo inferiore livello di luminosità invece che a quello dello sfondo. Il risultato è che lo sfondo andrà in sovraesposizione sbiancandosi, ma l’immagine in primo piano tornerà nitida e chiara.

Controllo del guadagno (AGC)

L’AGC è un circuito elettronico che provvede ad amplificare il segnale video quando questo cade sotto ad una certa soglia, cioè quando la luminosità dell’immagine è scarsa. Il risultato è una visione più chiara in ambienti poco illuminati che senza l’AGC risulterebbero in penombra. L’azionamento dell’AGC rende possibile una visione altrimenti inaccettabile, ma tende a creare immagini poco naturali a causa dell’effetto di amplificazione.
L’utilizzo dell’AGC è di solito un valido aiuto se si utilizzano obiettivi con iris fisso che senza AGC darebbero in penombra un’immagine molto scura. Inserire l’AGC non ha in questo caso controindicazioni, in quanto si attiva da solo, quando la scarsa illuminazione renderebbe comunque impossibile la ripresa. Se si utilizzano obiettivi auto-iris può essere conveniente escludere l’AGC, se la telecamera lo consente, in quanto l’obiettivo auto-iris, aprendosi, riesce di regola a fornire in penombra immagini molto più naturali di quelle prodotte dall’AGC.

Bilanciamento del bianco (AWB)

Il bilanciamento del bianco consiste nella possibilità di variare la tinta dei colori in presenza di colori predominanti (es: immagini “tendenti al rosso”) o di particolare illuminazione. Tramite un apposito circuito, leggendo la luce che investe il sensore CCD, si è in grado di controllare i colori della scena ripresa e compensare le eventuali anomalie cromatiche, restituendo così immagini con colori naturali e dai toni equilibrati.