Qualità delle immagini video: facciamo centro con l’obiettivo

di Jonas Hjelmström, Expert Engineer Core Technologies, Imaging Axis Communications

La richiesta di sistemi di videosorveglianza con funzionalità avanzata quali l’identificazione dei volti, la lettura delle targhe e l’analisi dei flussi video è in costante crescita. Per sopperire a tali esigenze, la qualità delle immagini è di fondamentale importanza e l’obiettivo svolge un ruolo cruciale, così come la sua perfetta integrazione con gli altri componenti della telecamera. La ragione per cui alcuni produttori confezionano telecamere già dotate di obiettivi si deve proprio alla necessità di garantire un prodotto in cui tutti gli elementi costitutivi siano regolati in maniera ottimale per offrire il massimo delle prestazioni.

Sul mercato esiste un’ampia offerta di modelli di telecamere ed orientarsi nella scelta del modello giusto può non essere facile. Occorre tenere in considerazione il compito cui dovrà assolvere e assicurarsi che le immagini possano essere utilizzate per lo scopo specifico per cui il sistema di videosorveglianza è stato progettato. Non è sufficiente analizzare le caratteristiche tecniche, ma occorre capire il comportamento della telecamera in una determinata situazione di sorveglianza, visto che non è detto che la telecamera con le caratteristiche più avanzate e con le specifiche tecniche più elevate sia sempre la migliore.

Punto n.1: l'obiettivo

Ovviamente la qualità d’immagine dipende dalla quantità di luce presente, quantità che può variare notevolmente dal giorno alla notte, in base al clima e al periodo dell’anno. Alcuni problemi possono essere risolti regolando il posizionamento della telecamera o le impostazioni; in ultima analisi, però, la cosa più importante è quella di scegliere un modello dotato di obiettivo che sia stato testato per le massime prestazioni in base gli utilizzi cui è destinato.

Il ruolo principale di un obiettivo è quello di raccogliere e focalizzare la luce incidente sul sensore. Le sue caratteristiche determineranno il comportamento della telecamera e gli utilizzi possibili: ecco perché occorre valutare accuratamente angoli di visualizzazione e risoluzione necessaria, cioè la porzione di una scena da riprendere e il livello di dettaglio catturati. La lente controlla anche la quantità di luce che passa attraverso il sensore di immagine e influenzerà le capacità della fotocamera alle basse luci.

l’obiettivo è solo uno degli elementi di un sistema molto complicato e finemente sintonizzato dove le prestazioni dipendono da tutti i componenti e dal modo in cui interagiscono gli uni con gli altri. La telecamera megapixel adotta generalmente un obiettivo di qualità, visto che i pixel del sensore sono molto più piccoli rispetto ad un sensore VGA. Per utilizzare appieno le potenzialità della telecamera, è fondamentale che la risoluzione dell’obiettivo sia strettamente correlata al sensore e al software di elaborazione immagini. L’uso di un obiettivo adatto a un sensore immagini di dimensioni inferiori rispetto a quello installato nella telecamera provoca infatti l’annerimento degli angoli delle immagini; viceversa, l’utilizzo di un obiettivo adatto ad un sensore più grande provoca la visualizzazione di un campo visivo più ristretto, perché le informazioni al di fuori del sensore immagini saranno perse.

Attacco, F-Stop, apertura del diaframma

Un altro aspetto da tenere in considerazione è il tipo di attacco. Ne esistono due tipi: CS e C. Entrambi hanno un filetto da 1 pollice e lo stesso aspetto, ma differiscono in termini di distanza tra lente e sensore una volta montati sulla telecamere, obbligando a ricorrere ad un distanziatore.

Altrettanto importante, specie in condizioni di scarsa illuminazione, è il rapporto focale - tradizionalmente indicato con la sigla F-stop - che definisce la quantità di luce che può passare attraverso una lente. Quando la luce scarseggia, un numero F più piccolo produce generalmente una migliore qualità d’immagine grazie alla maggiore capacità delle lente di catturare la luce, tuttavia alcuni sensori possono non essere in grado di sfruttare un rapporto focale piccolo in condizioni di scarsa illuminazione. Da non sottovalutare è poi il controllo dell’apertura del diaframma che influisce sull’ottimizzazione della risoluzione e della profondità di campo, indispensabile nel monitoraggio di un passaggio o di un corridoio.

Con le telecamere megapixel di fascia alta, tuttavia, i requisiti finora illustrati non sono sufficienti a garantire la qualità d’immagine necessaria. Ci sono altri elementi che possono influenzare l’interazione tra i vari componenti - quali, ad esempio, la dimensione effettiva del sensore, il design di montaggio delle lenti o la tolleranza Tilt. Due sensori immagini con la stessa specifica di formato non hanno necessariamente la stessa dimensione e il differente design di montaggio può provocare il danneggiamento di alcuni componenti interni nel caso in cui la parte della lente che si innesta nella fotocamera sia troppo lunga. La tolleranza Tilt implica che per ottenere un'immagine nitida anche negli angoli, l'asse ottico debba essere allineato ortogonalmente alla superficie del sensore. Tuttavia, poiché sia l'obiettivo che la telecamera hanno una leggera inclinazione, si rendono necessari ulteriori test per garantire che la lente scelta e la telecamera siano compatibili.

In definitiva, esiste più di una ragione se alcuni produttori confezionano telecamere già dotate di obiettivi: tutti i componenti devono essere perfettamente integrati e regolati in maniera ottimale per ottenere il massimo delle prestazioni e garantire immagini di elevata qualità.