La telecamera è una apparecchiatura che è in grado di convertire una immagine in un segnale video (analogico o digitale) e trasmetterlo tramite un supporto. Il supporto può essere fisico (cavo) o non fisico (onde radio). Le telecamere sono formate da un CCD (sensore che converte la luce in segnale video) e da tutta una elettronica di corredo che provvede a migliorare l’immagine acquisita.
I parametri tipici di una telecamera (tramite i quali è possibile fare confronti) sono:
- Sensibilità alla luce
- Definizione dell’immagine ( numero di pixel)
- Velocità di trasferimento immagini (tipicamente 25 immagini al secondo)
- Controllo del controluce
- Pilotaggio di ottiche con diaframma automatico
- Telecamere a colori e in bianco e nero
- Telecamere Day and night
Vediamo rapidamente queste caratteristiche.
Sensibilità alla luce
La grandezza di riferimento si chiama lux ed è un indice di illuminamento. Più una telecamera è sensibile e meno lux sono sufficienti per ottenere una buona immagine. Le elettroniche più efficienti possono raggiungere sensibilità di 0,001 lux (praticamente vedono al buio). Occorre tenere presente che per ottenere una immagine buona (senza troppo “rumore”elettronico) bisognerebbe riuscire a illuminare la scena con almeno 5 volte il numero di lux della sensibilità della telecamera. Telecamere normali a colori possono avere sensibilità di 2 lux (o superiori) il che significa che “vedono” bene solo in condizione di luce diurna.
Definizione dell’immagine
Una volta questo parametro si misurava in linee TV, con l’uscita di scena dei tubi ottici questo parametro stà rapidamente cadendo in disuso (si usa ancora, ma più per tradizione) ed è stato sostituito dal numero di pixel del CCD come per le normali macchine fotografiche. Il pixel è la più piccola unità in grado di convertire i fotoni in segnale elettrico, più pixel sono presenti del CCD e più l’immagine è definita. Sensori normali hanno una matrice di circa 500×582 mentre sensori più sofisticati hanno matrici di 752×582. Si stanno rapidamente affacciando sul mercato telecamere che hanno sensori a megapixel (milioni di pixel) come ad esempio matrici 1600×1200 (2Mpixel). Anche se questi valori appaiono bassi rispetto a quelli che si possono riscontrare in fotografia (sensori da 8 o 10Mpixel) bisogna considerare che le telecamere devono trasmettere 25 immagini al secondo!
Velocità di trasferimento delle immagini
Un filmato che ci appare in movimento è formato da una rapida successione di immagini statiche (foto). In un normale televisore le immagini si susseguono ad un ritmo di 25 semiquadri al secondo. Il semiquadro è in pratica metà immagine (formato da righe alterne che formano la mia foto). Due semiquadri proiettati uno dopo l’altro mi danno la sensazione di vedere l’immagine completa, pertanto 25 semiquadri equivale a dire 12 immagini al secondo. Questa è la velocità tipica dei sistemi video ed è anche la velocità di trasmissione del segnale in forma analogica. Per motivi dipendenti dal sistema di trasmissione, o dalla telecamera la velocità di trasferimento immagini può calare. La scelta della velocità di trasferimento dipende dall’utilizzo del sistema TVCC: se devo monitorare un piazzale di parcheggio bastano poche immagini al secondo, se invece devo monitorare della folla in movimento (esempio negli aeroporti) è necessaria la massima velocità possibile per evitare di “perdere” dei movimenti che potrebbero risultare importanti ai fini di un indagine o di controlli antiterrorismo.
Controllo del controluce
Le telecamere normali misurano la luce massima che incide sul sensore e di conseguenza regolano il diaframma dell’obiettivo (se c’è) oppure regolano il taglio elettronico (shutter elettronico) per evitare di rimanere abbagliate. L’effetto che si ottiene in condizioni di controluce è che la parte dell’immagine in ombra viene fortemente penalizzata e in certi casi diventa illeggibile (completamente scura o nera). Alcune telecamere hanno dei dispositivi per cui riescono a trattare le zone in luce e quelle in ombra in modi differenti e ottimizzare l’immagine che non risulta più lineare come risposta, ma tutta l’immagine risulta visibile e ben compensata.
Pilotaggio di ottiche con diaframma
Per controllare la quantità di luce che incide sul CCD esistono due metodi: quello classico è di chiudere un diaframma interposto tra la lente e il sensore (come per le macchine fotografiche) altrimenti si “taglia” il segnale ricevuto dal sensore in un tempo brevissimo. Il secondo sistema è efficiente se non ci sono grandi differenze di illuminazione, comunque l’elettronica riesce a raggiungere velocità di “taglio” dell’ordine di 1/100.000 di secondo. Il primo sistema è sicuramente il migliore,ma comporta l’ausilio di un motore (pilotato dalla telecamera) che comandi il diaframma dell’obiettivo.
Telecamere a colori o in bianco e nero
Può apparire strano parlare di immagini in bianco e nero, ma in realtà prima degli anni 90 il problema non si poneva: le telecamere erano solo in bianco e nero (a meno di non spendere cifre esorbitanti), e anche i sistemi di registrazione erano in bianco e nero. I primi CCD erano comunque monocromatici. Attualmente si utilizzano CCD sia monocromatici sia a colori, ma il monocromatico rimarrà nettamente superiore al colore sia come qualità che come sensibilità. Bisogna considerare questo: un CCD è formato da tanti piccolissimi elementi (pixel) uno a fianco all’altro il pixel è sensibile solo all’intensità luminosa (non al colore). Per ottenere il colore occorre usare tre pixel vicini ciascuno filtrato per il colore primario (rosso, verde e blu), quindi per avere il colore sono costretto ad utilizzare tre pixel al posto di uno solo. Ecco perché l’immagine a colori a parità di CCD è sempre meno definita di quella in bianco e nero. Inoltre per avere il colore occorre una intensità luminosa molto maggiore di quella per avere una immagine monocromatica (basta pensare a come funzionano i nostri occhi che al di sotto di un certo limite di illuminazione non vedono più i colori) una buona visione a colori richiede almeno 2 lux mentre un’ottima visione in bianco e nero richiede meno di 0,02 lux. Infine i CCD in bianco e nero sono sensibili anche nella banda vicina dell’infrarosso quindi illuminando la scena con luce infrarossa (invisibile agli occhi umani) la telecamera in bianco e nero vede perfettamente. Rimane il fatto che la visione a colori è più naturale per il nostro occhio e ci permette di distinguere e riconoscere forme e oggetti anche grazie ai colori ( in definitiva una immagine a colori contiene più informazioni di una monocromatica).
Telecamere day and night
L’imbarazzo della scelta tra telecamera a colori per avere più informazioni dall’immagine e quelle in bianco e nero per avere più nitidezza e più sensibilità in scarse condizioni luminose o sotto illuminazione infrarossa è stato risolto ancora una volta dall’elettronica di ultima generazione. Oggi sono disponibili delle telecamere chiamate day and night perché sono in grado di funzionare di giorno a colori e di notte in bianco e nero. Quando il livello di luminosità scende al di sotto di un certo limite utile per la visione a colori la telecamera passa in modalità bianco e nero. Durante il passaggio occorre risolvere un problema: il punto di messa a fuoco delle immagini a colori è differente da quello delle immagini in bianco e nero (soprattutto in presenza di sorgenti infrarosse). Per ovviare al problema le telecamere migliori interpongono tra la lente e il sensore un filtro infrarosso per aggiustare il fuoco dell’immagine.