Range Dinamico: più è Wide e meglio è

di Marco Pelliccioli, Technical Director EDSlan

La luce, croce e delizia di tutti i sistemi di videosorveglianza, nonché vera arena di competizione tecnologica per gran parte dei vendor negli ultimi anni. Perché se è vero che ormai le immagini catturate dalle telecamere hanno raggiunto livelli di qualità impensabili solo fino a dieci anni fa, soprattutto per le IP cameras, non è altrettanto vero che tali livelli possano essere garantiti in qualunque situazione meteorologica e di illuminazione. Tralasciando per un istante la questione meteo, che diventa un fattore a rischio solo in casi tutto sommato particolari (nebbia, foschia, pioggia, vento, neve, ecc), in questo contributo vorremmo invece concentrarci sull'elemento luce, col quale invece gli operatori del settore si trovano a dover combattere quotidianamente. Che sia troppa o troppo poca o che si passi da un estremo all'altro con eccessiva velocità, l'illuminazione è sempre un fattore critico per chi si occupa di videosorveglianza. Vediamo come ha risposto al problema l'industria di settore.

Range dinamico

La prima risposta del mercato è stata il Wide dynamic range (WDR), una delle funzionalità più diffuse nella telecamere IP, tanto che già nel 2012 il noto analista britannico IHS stimava che oltre il 22% delle network cameras vendute supportasse questa funzionalità.
Ma cos'è questo range dinamico? Per range dinamico si intende l’intervallo del livello di luminosità compreso tra la parte più scura dell’immagine e quella più chiara. L’occhio umano è in grado di percepire un range dinamico di 100 dB e oltre, ma persino i migliori sensori CMOS delle telecamere attualmente disponibili sul mercato possono catturare solo un range di circa 60 dB.

Il range dinamico delle scene che vengono di solito catturate dalle applicazioni di videosorveglianza può facilmente raggiungere i 100 dB e oltre. In un ufficioo un corridoio, ad esempio, il livello di illuminazione potrebbe avere un range dinamico di circa 60 dB, ma la luce solare diretta che filtra attraverso una porta o una finestra potrebbe rapidamente estendere questo valore oltre il range dinamico che i sensori d’immagine disponibili sul mercato sono in grado di catturare. Ciò rappresenta un ostacolonotevole per la riproduzione di immagini di buona qualità. Come risolvere il problema?

Catturare più immagini con velocità dell’otturatore  

Per risolvere questo problema, sulle telecamere di ultima generazione è stata sviluppata la tecnologia View-DR. La tecnologia View-DR si serve del sensore CMOS EXMOR™ e di un otturatore elettronico per catturare più immagini utilizzando velocità dell’otturatore progressivamente più elevate. Le immagini vengono quindi combinate in un unico fotogramma e per ognuna di esse vengono scelti gli elementi che presentano l’esposizione ottimale. A questo punto l’immagine risultante viene elaborata con la tecnologia Visibility Enhancer, che consente di ottimizzare i livelli di crominanza e luminanza, modificando la curva gamma pixel per pixel per ottenere un’immagine naturale. Grazie a questo tipodi elaborazione, la tecnologia View-DR offre una rappresentazione naturale della scena con un range dinamico talmente ampio che supera anche quello percepibile dall’occhio umano. Quando la tecnologia View-DR è attiva, un’immagine viene catturata utilizzando un tempo di esposizione standard e, successivamente, da 1 a 3 immagini vengono catturate utilizzando tempi di esposizione estremamente brevi.

ViewDR opera in modo dinamico, adattandosi continuamente alle condizioni di luminosità senza richiedere calibrazioni né allineamenti e offrendo immagini ottimali fino a 30 fps (60 fps in alcuni casi). L'impostazione per regolare la velocità minima dell'otturatore permette di ridurre la sfocatura introdotta dall'elaborazione dell'immagine per aumentare il range dinamico, consentendo di ottenere immagini nitide di oggetti in movimento persino in condizioni di illuminazione difficili.