Guida alle telecamere

Cos'è una telecamera

La telecamera rappresenta "l'occhio" di un sistema TVCC. E' quindi fondamentale scegliere la giusta telecamera che, in base alle esigenze, consenta di ottenere il risultato desiderato in termini di dettaglio dell'immagine.

Affinchè ciò si verifichi, è indispensabile che nella scelta della telecamera si tenga conto di alcuni parametri intrinseci alla stessa, di seguito evidenziati. I principali parametri di una telecamera sono:

• Sensibilità
• Tipo di sensore
• Risoluzione
• Compensazione controluce (BackLight Compensation - BLC)
• Line-lock
• Auto-Shutter
• AGC (automatic gain control) 

La sensibilità rappresenta la minima illuminazione necessaria per permettere la visualizzazione di un' immagine nitida a monitor.  In un sistema TVCC l' illuminazione deve essere tenuta in considerazione fin dall' inizio per ottenere il miglior risultato finale, così come il tipo di luce e la posizione dei proiettori luminosi rispetto alla zona da riprendere.

Ciò che interessa maggiormente è la luce che viene riflessa dalla scena, che sarà maggiore o minore a seconda del potere di riflessione dell' oggetto che andremo ad inquadrare; ad esempio l' asfalto riflette solo il 5% della luce, mentre la neve ne riflette il 95%.

La telecamera ha come parametro di funzionamento la luminosità minima trasferita all' elemento sensibile (CCD), pertanto in condizioni di scarsa luminosità sarà necessario utilizzare telecamere più sensibili, in grado di lavorare con minori quantità di luce.

Per valutare correttamente le reali capacità di una telecamera sono necessari almeno 3 diversi parametri:

• Lux: ossia l' unità di misura del livello di illuminazione, e conseguentemente, la minima quantità di luce con la quale la telecamera è in grado di generare un'immagine.
• Rapporto di apertura F: ossia il coefficiente di apertura dell' obbiettivo espresso come rapporto tra la lunghezza focale e il diametro. Minore sarà questo numero, maggiore sarà la quantità di luce trasferita all' elemento sensibile (Vedere la parte dedicata agli Obiettivi per approfondimenti).
• Tipo di segnale video: ossia il livello di amplificazione video. Un video in 100 Ire avrà un immagine perfetta in termini di contrasto e luminosità, mentre in un video a 50 IRE questi valori saranno dimezzati (ma l' immagine sarà comunque nitida e distinguibile)

A titolo esemplificativo, scegliendo la telecamera modello XTNB2310, che ha una sensibilità di 0,09 lux, e con un ottica con rapporto F1,2, per avere un segnale video di almeno 50 IRE (che ricordiamo essere il minimo valore in grado di garantire una discreta immagine a monitor) l' oggetto che andremo ad inquadrare dovrà riflettere almeno 0,09 lux.

N.B.: Questi tre valori sono legati tra di loro da un formula matematica nella quale costituiscono tre parametri necessari, e pertanto, la  mancanza di uno dei tre rende di fatto falso il valore degli altri due.

Nelle telecamere TVCC dell'attuale generazione tale senso­re viene denominato CCD (Charge Coupled Device), ed è la parte fotosensibile che trasforma la luce assorbita in un segnale elettrico. Il formato del sensore, generalmente espresso in pollici (1", 2/3", 1/3", 1/4"), come per i monitor è rappresentato dalla lunghezza della diagonale, e non costituisce un parametro distintivo della qualità e capacità risolutiva della telecame­ra, ma deve essere tenuto in considerazione per la corretta selezione dell' obiettivo, in quanto esso dovrà avere un formato uguale o superiore (in caso contrario non coprirebbe tutto il CCD della camera).

Un CCD consiste in un circuito integrato formato  da una griglia di elementi semiconduttori in grado di accumulare una carica elettrica (charge) in base all'intensità dei raggi luminosi che li colpiscono. Questi elementi sono accoppiati (coupled) così che ognuno di essi possa trasferire la sua carica a quello adiacente. Inviando al dispositivo (device) una sequenza temporizzata d'impulsi, si ottiene in uscita un segnale elettrico grazie al quale è possibile ricostruire la matrice dei pixel che compongono l'immagine proiettata sulla superficie del ccd stesso.

La qualità dell'immagine si esprime attraverso la risoluzio­ne, che è indice del numero di pixel rilevabili  dal sensore espressa come numero di linee TV.

Si parla di risoluzione standard per telecamere B/N in grado di elaborare immagini con risoluzione orizzontale di 380 linee TV verticali, e di alta risoluzione per telecamere con 580 linee TV. Per le camere a colori invece la risoluzione standard è di 330 linee TV e si sale a 480 con l' alta risoluzione.

La scelta della risoluzione di una telecamere va effettuata in base a 3 parametri impiantistici:

• La risoluzione degli altri componenti del sistema TVCC:  è evidente che a telecamere hi-res si devono abbinare componenti hi-res per non avere colli di bottiglia. Ad esempio se ad un camera ad alta risoluzione venisse abbinato un sistema di videoregistrazione analogica (VCR), la risoluzione sarebbe comunque bloccata a 330 linee tv. Stesso discorso vale per il monitor.
• Le tipologie di utilizzo dell'impianto: se la necessità dell' impianto non è quella di inquadrare persone, targhe di auto o altri particolari specifici una telecamera ad alta risoluzione potrebbe risultare superflua a fronte del maggiore costo, così anche a seconda della vicinanza del soggetto alla telecamera. (nel caso sia molto vicino una risoluzione standard va benissimo).
•  La lunghezza del cavo:  come abbiamo detto nella precedente application note sul segnale video, il cavo RG 59 attenua circa 2,5 dB ogni 100 metri. Ipotizzando di avere un cavo di 190 metri e una telecamera hi-res, il segnale video arriverebbe attenuato nelle alte frequenze (dove viaggiano le informazioni quali dettaglio, precisione delle linee fini, contrasto e distinzione chiaro/scuro, ossia quelle che differenziano una telecamera ad alta risoluzione da una standard), e  quindi si perderebbero i vantaggi del segnale ad alta risoluzione.