Campo visivo e specifiche tecniche delle telecamere CCTV dome

Ottica delle telecamere dome: involucro, cupola, filtro di taglio IR

Ogni telecamera dome è uno stack di imaging di cinque elementi: la cupola, il filtro di taglio IR, il gruppo obiettivo, il sensore d'immagine e l'anello di LED IR. La cupola è l'unico elemento specifico della forma a dome ed è la fonte principale di degrado del FOV se specificata o mantenuta male. Le cupole standard sono in acrilico (PMMA) o policarbonato (PC) spesso 2-3 mm. L'acrilico offre migliore chiarezza ottica (trasmissione della luce ~92%) e resistenza ai graffi; il policarbonato cede qualche punto percentuale di trasmissione in cambio di una resistenza agli urti molto superiore ed è obbligatorio per i dome antivandalo IK10.

Cupole trasparenti o colorate (fumé). Le cupole trasparenti mantengono tutto il flusso luminoso e la trasmissione IR, dando le migliori prestazioni con poca luce e in visione notturna. Le cupole colorate, di solito chiamate dome «fumé» o «black bubble», nascondono visivamente la direzione di puntamento ma riducono la luce visibile del 30-50% e l'IR del 10-20%. Una cupola colorata può far scendere la portata IR effettiva di una telecamera da 30 m a 18-20 m. Usi quelle colorate solo dove una direzione di puntamento celata vale più delle prestazioni notturne (commercio di lusso, hall di hotel), mai su perimetri o scene con poca luce.

Distorsione agli angoli. La cupola è una calotta sferica. Quando la telecamera si inclina verso il bordo della cupola, la linea di vista attraversa l'acrilico con angolo obliquo, rifrange il percorso della luce e introduce l'1-3% di distorsione a barilotto più una lieve aberrazione cromatica agli angoli dell'inquadratura. È invisibile con inclinazioni lievi (sotto i 30° dalla verticale) ma diventa marcata oltre i 60° di inclinazione, dove il bordo dell'immagine può perdere il 5-8% di risoluzione effettiva. I produttori di obiettivi correggono gran parte di questo con profili computazionali, ma l'effetto è reale sui modelli grandangolari.

Rimbalzo IR e problema del dome sporco. L'anello di LED IR si trova dentro la cupola, appena fuori dal barilotto dell'obiettivo. Se la superficie della cupola accumula polvere, impronte o graffi, la luce IR si riflette su quelle imperfezioni tornando nell'obiettivo e produce una macchia bianca luminosa al centro dell'immagine notturna. È la causa più comune delle lamentele «cieca di notte» nelle installazioni dome. Pulire la cupola con un panno in microfibra ripristina le prestazioni; le cupole molto graffiate vanno sostituite. I dome di fascia alta (Axis Q35, Hikvision DarkFighter, Dahua Lite AI) usano una guarnizione in schiuma tra il barilotto dell'obiettivo e la cupola per bloccare questa riflessione interna; cerchi «IR baffle» o «light isolation» nella scheda tecnica.

Involucri antivandalo e non antivandalo. Un dome da interno non antivandalo usa di solito acrilico da 1,5-2 mm e un anello di base in plastica (IK04-IK06). Un dome antivandalo usa policarbonato da 3-4 mm, una base in alluminio pressofuso, viti antimanomissione ed è testato IK10 (50 J di impatto). L'involucro antivandalo pesa 600-1200 g contro i 200-400 g di quello da interno, il che conta per le installazioni su pannelli di controsoffitto, dove oltre i 700 g serve un rinforzo posteriore.

FOV del dome per lunghezza focale: tabella 2,8 / 4 / 6 / 8 / 12 mm

Il campo visivo orizzontale di un dome dipende da due valori: lunghezza focale e diagonale del sensore. La formula è HFOV = 2 · arctan(larghezza_sensore / (2 · lunghezza_focale)). La tabella seguente riporta il FOV orizzontale e verticale per le cinque lunghezze focali più comuni su tre dimensioni di sensore moderne. I numeri sono specifiche tipiche dei produttori, arrotondate al grado; i singoli modelli variano di ±2°.

Noti che passare da un sensore da 1/3" a uno da 1/2" con la stessa lunghezza focale allarga l'HFOV di circa il 25%. Ecco perché i dome di fascia alta con sensori da 1/1.8" dichiarano angoli nettamente più ampi delle unità economiche da 1/3", anche quando entrambi indicano un obiettivo da 2,8 mm. Per numeri precisi per ciascun modello, passi i suoi valori nel calcolatore FOV o nel selettore di obiettivi.

Dome fisso, varifocale o dome PTZ motorizzato

Le telecamere dome si dividono in tre famiglie ottiche, ciascuna con un diverso modello di controllo del FOV e una diversa fascia di prezzo.

Dome a obiettivo fisso (60-180 €). La lunghezza focale è integrata nel gruppo obiettivo in fabbrica. Le lunghezze fisse tipiche sono 2,8 mm e 4 mm. Pro: costo più basso, involucro più piccolo, minor assorbimento (3-5 W), migliore nitidezza ottica per il prezzo. Contro: nessuna regolazione in loco; se la scena cambia, si sostituisce la telecamera. Usi i dome fissi per installazioni ripetibili in cui una scena corrisponde a un modello: corridoi di hotel, blocchi di aule, corsie di negozio di pari larghezza.

Dome varifocali motorizzati (150-450 €). L'obiettivo ha zoom e messa a fuoco motorizzati, di solito 2,8-12 mm. L'installatore o l'operatore imposta la lunghezza focale da remoto dall'interfaccia web della telecamera. Pro: un unico modello copre ogni scena, da stanze di 25 m² a corridoi di 80 m, nessun ritorno con la scala per riorientare, supporto dell'autofocus sul movimento. Contro: costo superiore del 30-50%, involucro un po' più grande, il meccanismo meccanico di zoom può guastarsi dopo 5-7 anni. È la scelta predefinita per le installazioni serie e l'unica sensata quando le scene non sono ancora definitive in fase di progetto.

Dome PTZ (800-3000+ €). I dome pan-tilt-zoom combinano un obiettivo varifocale (di solito 4,8-120 mm o rapporti di zoom maggiori) con rotazione motorizzata (360° continua) e inclinazione (90-180°). La cupola è più grande (140-260 mm di diametro) per ospitare il blocco ottico rotante. Pro: una telecamera copre ciò che altrimenti richiederebbe 6-12 telecamere fisse, preset e tour consentono la copertura programmata di più zone, lo zoom ottico fornisce dettaglio di livello identificazione a 50-200 m. Contro: in ogni istante è coperta una sola zona; il PTZ non sostituisce la copertura fissa della stessa area, vi si aggiunge soltanto. Veda il confronto completo tra dome, bullet e PTZ.

Dimensioni del sensore (1/2.8", 1/2.5", 1/1.8") e impatto sul FOV

La dimensione del sensore è la seconda variabile che determina il campo visivo a una data lunghezza focale. La nomenclatura (1/3", 1/2.8", 1/2.7", 1/2.5", 1/2", 1/1.8") è un retaggio dei tubi vidicon e non corrisponde alla diagonale fisica del sensore in pollici. Diagonali effettive:

Sensore più grande = FOV più ampio a parità di lunghezza focale. Un obiettivo da 2,8 mm su un sensore da 1/3" dà ~96° di HFOV; la stessa lunghezza focale su un sensore da 1/1.8" dà ~126° di HFOV. Il sensore più grande ha anche fotositi più grandi (tipicamente 2,4 µm contro 1,4 µm), che raccolgono più luce per pixel e offrono 1-2 EV di sensibilità in più con poca luce. Ecco perché un dome da 4 MP da 1/1.8" supera un dome da 8 MP da 1/2.8" nelle scene scarsamente illuminate nonostante la risoluzione nominale inferiore.

Le schede tecniche riportano la dimensione del sensore nella prima riga. Se un dome è indicato come «4 MP» senza dimensione del sensore, presuma 1/3", cioè un'unità economica. I dome premium da 4 MP sono sempre da 1/1.8" o 1/2".

Livelli di risoluzione: 2 MP, 4 MP, 5 MP, 8 MP, densità di pixel per metro

La densità di pixel per metro (PPM) è l'unica metrica di risoluzione utile per la sorveglianza. Esprime quanti pixel orizzontali coprono un metro della scena a una data distanza. EN 62676-4 fissa soglie: 25 PPM per il rilevamento, 62 PPM per l'osservazione, 125 PPM per il riconoscimento, 250 PPM per l'identificazione. La tabella seguente mostra i PPM a 5 m, 10 m e 20 m per un dome da 2,8 mm in quattro livelli di risoluzione, con HFOV di 108° (sensore da 1/2.7").

Come leggere la tabella: un dome da 4 MP con 2,8 mm fornisce un dettaglio di livello riconoscimento (125+ PPM) solo fino a ~7,5 m. Oltre, si hanno riprese di livello osservazione, senza volti identificabili. Per estendere la distanza di identificazione, aumenti la risoluzione (passi a 8 MP) o restringa l'obiettivo (passi a un dome da 4 mm o 6 mm). Per approfondire questo compromesso, legga megapixel contro distanza.

Distanze DORI per modelli tipici di dome

Le distanze DORI (Detection, Observation, Recognition, Identification) pubblicate dai produttori seguono le definizioni di densità di pixel di EN 62676-4. Di seguito i valori DORI ufficiali di tre grandi produttori, ciascuno per un tipico modello di dome da 4 MP.

Li usi come riferimenti di progetto, non come promesse assolute: il DORI reale dipende dal livello di luce, dal contrasto, dalla sfocatura da movimento e dalla compressione del codec. Per la sua combinazione di modello e scena, il calcolatore DORI fornisce le quattro distanze per qualsiasi abbinamento obiettivo-risoluzione, e l'approfondimento sul DORI spiega come sono state ricavate le soglie.

Grado antivandalo IK10, IP66/IP67, temperatura di esercizio

I gradi ambientali determinano se un dome sopravvive dove lo si monta. Vanno letti tre standard distinti: IK (urto), IP (polvere/acqua) e temperatura di esercizio.

I gradi IK (IEC 62262) misurano l'energia d'urto in joule. IK08 = 5 J (1,7 kg da 30 cm); IK10 = 20 J standard o 50 J rinforzato (5 kg da 40 cm, equivalente a un forte colpo di mazza da baseball). Specifichi IK10 per: scuole, carceri, trasporto pubblico, stadi, esterni al piano terra e ovunque la telecamera sia raggiungibile da una persona in piedi sul pavimento. Gli uffici interni e i soffitti oltre i 3,5 m possono usare IK08 o involucri da interno non classificati.

I gradi IP (IEC 60529) sono due cifre: la prima per i solidi, la seconda per i liquidi. IP66 = a tenuta di polvere + potenti getti d'acqua (ugello da 12,5 mm, 100 kPa, distanza di 3 m, nessuna penetrazione dannosa). IP67 = a tenuta di polvere + immersione temporanea a 1 m di profondità per 30 minuti. IP66 basta per il 95% degli scenari esterni, comprese pioggia battente e lavaggio con getti. IP67 serve solo dove sono possibili ristagni d'acqua o allagamenti (ingressi di seminterrati, pareti di banchine, lavorazione alimentare). IP68 (immersione continua) è raro e superfluo al di fuori di applicazioni in piscina o marine.

Temperatura di esercizio. I dome standard funzionano da -10°C a +50°C. I dome per ambienti freddi (da -40°C a +60°C) includono un riscaldatore interno che assorbe 4-8 W quando attivo e richiede PoE+ (30 W) o 12 VDC ausiliari. Per installazioni nel Nord Europa, in Canada o in regioni alpine, specifichi la variante a -40°C: la cupola di un dome standard può incrinarsi a -25°C e il suo filtro di taglio IR con otturatore LCD non commuta in modo affidabile sotto i -15°C.

Specifica combinata per esterno. Una base sicura per dome da esterno in un contesto pubblico è: IP66 + IK10 + da -30°C a +60°C + PoE 802.3af (o PoE+ se dotato di riscaldatore). Verifichi tutti e tre nella scheda tecnica; i produttori a volte soddisfano due su tre e omettono in silenzio il terzo.

Altezze di montaggio per soffitto, parete e pendente

L'altezza di montaggio cambia sia l'area coperta sia la densità di pixel sul piano del bersaglio. Usi queste altezze di riferimento come punti di partenza del progetto.

Interno, soffitto, dome a incasso. 2,4-3,0 m. Sotto i 2,4 m il dome è esposto al vandalismo anche all'interno; oltre i 3,0 m un dome da 2,8 mm supererà la portata di identificazione al perimetro del suo FOV. Per l'acquisizione dei volti agli ingressi, imposti il dome a 2,7 m e a 0,5-1,5 m dalla porta verso l'interno, inclinato di 10° verso il basso.

Interno, montaggio a parete, dome su staffa. 3,0-4,0 m, con un'inclinazione di 15-25° verso il basso. Il montaggio a parete è la scelta giusta quando l'installazione a soffitto è poco pratica (controsoffitti senza accesso al plenum, canali di intralcio) o quando si vuole una vista direzionale invece di uno sguardo a 360° verso il basso. Un dome a parete a 3,5 m con obiettivo da 4 mm e inclinazione di 20° copre una zona di 6 m di larghezza × 12 m di lunghezza con dettaglio di livello riconoscimento.

Esterno, montaggio a parete, gronda o fascia. 3,5-4,5 m. Monti sotto lo sporto della gronda per riparare la cupola da pioggia diretta e sole, il che riduce l'abbagliamento e prolunga la vita della cupola. Inclini di 20-30° verso il basso per una tipica vista di vialetto o cortile.

Esterno, montaggio pendente, palo o trave. 4-8 m, con 6 m come punto ideale per parcheggi e piazzali. Oltre gli 8 m, un dome da 2,8 mm al suolo scende sotto i 125 PPM (riconoscimento) anche con sensore da 4 MP: passi a un obiettivo da 6 mm o 8 mm e accetti il FOV più stretto, oppure salga a un sensore da 8 MP. Per pali molto alti (10-12 m), i dome PTZ pendenti sono più economici di quattro o cinque dome fissi.

Campo di inclinazione. Ogni dome ha un'inclinazione massima, di solito 75-80° dall'orizzontale. Questo crea un cono cieco di 10-15° direttamente sotto l'unità. Un dome a 3 m di altezza ha un cerchio cieco di 0,8-1,0 m di diametro al suolo; a 6 m il cerchio cieco cresce a 1,6-2,0 m. Pianifichi le telecamere adiacenti in modo da coprire in modo incrociato queste zone; veda punti ciechi del CCTV.

Errori comuni di FOV nei dome

Cinque errori spiegano la maggior parte delle installazioni di dome che rendono meno del dovuto. Ognuno è correggibile in fase di progetto e costoso da correggere dopo l'installazione.

Come dimensionare un dome: esempio svolto

Scenario: un'area di vendita larga 8 m × lunga 12 m, con soffitto a 3,0 m. Il cliente vuole riprese di livello riconoscimento di ogni visitatore e accetta il livello osservazione negli angoli in fondo. Il budget permette un dome.

Passo 1: scegliere la posizione di montaggio. Monti il dome al centro, a 4 m dalla porta d'ingresso e a 4 m da ciascuna parete laterale. Il dome è a 3,0 m di altezza, guarda dritto verso il basso con una vista a 360° alla cupola (useremo il FOV circolare naturale del dome).

Passo 2: calcolare il FOV necessario. La distanza in diagonale dal dome all'angolo lontano della stanza è √((8/2)² + (12-4)²) ≈ √(16 + 64) ≈ 8,9 m. Per coprirlo con un dome puntato verso il basso a 3 m di altezza serve un HFOV abbastanza ampio perché il raggio proiettato al suolo sia di almeno 8,9 m. HFOV ≈ 2 · arctan(8,9 / 3,0) ≈ 144°, troppo ampio per un dome standard. O si riposiziona il dome (sulla parete di fondo, inclinato in avanti), oppure si accetta che un dome da 2,8 mm copra a livello riconoscimento solo i primi 8-10 m.

Passo 3: scegliere l'obiettivo. Un dome da 4 MP con obiettivo da 2,8 mm su un sensore da 1/2.7" fornisce ~108° di HFOV. A 3 m di altezza copre al suolo un cerchio di raggio 3 · tan(54°) ≈ 4,1 m, cioè un cerchio di 8,2 m di diametro. I primi 4 m × 8 m della stanza sono ben coperti; gli ultimi 4 m × 8 m stanno appena fuori dal raggio di riconoscimento. I PPM a 5 m di distanza al suolo sono 186 (riconoscimento+); a 8 m sono 116 (appena sotto il riconoscimento).

Passo 4: verificare rispetto ai requisiti del cliente. Il cliente voleva il riconoscimento di ogni visitatore. La soluzione con un solo dome dà il riconoscimento solo fino a 7,5 m. Per rispettare l'incarico, aggiunga un secondo dome sul retro della stanza (posizione speculare, a 4 m dalla parete di fondo) oppure passi a un dome varifocale da 4 MP con lunghezza focale di 4 mm e sposti il dome sulla parete di fondo rivolto verso l'ingresso: si ottengono 84° di HFOV e 200+ PPM per tutta la lunghezza di 12 m.

Passo 5: replicare il calcolo. Inserisca planimetria, posizione del dome e scelta dell'obiettivo nel calcolatore FOV per visualizzare la copertura su una pianta 2D; incroci i PPM a distanza con il calcolatore DORI; scelga il modello esatto dal catalogo telecamere. Per le basi dei calcoli sul FOV, veda il campo visivo spiegato, e cerchi ogni termine sconosciuto nel glossario.