Molti non sanno che mettere a fuoco una telecamera è una operazione molto importante in un impianto per la videosorveglianza. Soprattutto quando si hanno obiettivi autoiris (AI) o galvanometrici (DC). Dato che il punto di fuoco rimane costante con il variare della luce, ma la lunghezza focale varia con in variare dell’apertura focale. Quindi, è bene tenere presente che una messa a fuoco, senza particolari attenzioni, durante il giorno può essere sufficiente, mentre di notte la scena risulterebbe sfocata.
In pratica, basterebbe mettere a fuoco la telecamera durante la notte, quando il diaframma (IRIS) sia completamente aperto, ma questo comporterebbe del lavoro notturno dispendioso e non necessario. Allora, basta dotarsi di un vetrino da saldatore, quelli che nelle eclissi solari si usano anche per vedere il sole.
Ponendo il vetrino davanti all’obiettivo, si ha l’effetto di visione notturna della telecamera, quindi il diaframma (IRIS) si apre totalmente, ora basta porre un oggetto luminoso, tipo una lampada ad incandescenza ad una distanza media della visione desiderata della telecamera e metterla a fuoco. Bloccare le viti dell’obiettivo e quindi verificare l’esito della messa a fuoco durante il giorno e la notte.

In fase preliminare di progettazione di un sistema di videosorveglianza una delle prime domande che ci si pone è: “Digital Video  Recorder (VDR) o Network Video Recorder (NVR)?” Abbandonando a priori ogni altra tecnologia passata, del tipo: Video Recording Time Laps (VHS)

Vediamo di analizzare in primis quali sono le caratteristiche di base di uno e dell’altro sistema.

Dital Video  Recorder (DVR)

E’ un apparato atto alla registrazione delle immagini video su supporto digitale. Di norma è basato su un PC con Software Windows o Linux, con ingressi video analogici (PAL o NTSC), normalmente da 1/4/8/16/24 e 32 ingressi. Il Video segnale in ingresso viene compresso attraverso delle schede di video compressione. Il segnale video digitalizzato viene reso disponibile per l’archiviazione sul supporto, di solito Hard Disk IDE, S-ATA o SCSI.
Diverse modalità di compressione video si sono susseguite negli ultimi anni, dalla compressione di tipo Jpeg, a Motion Jpeg, a Wavelet ed ora nella maggior parte dei casi si utilizza la compressione video MPEG-4. Avrete notato che non ho citato la compressione video MPEG-2, questa nei sistemi di videosorveglianza è stata decisamente ignorata o per lo meno utilizzata in rarissimi casi. Probabilmente non perchè di bassa qualità, ma per il suo framerate (4CIF@25fps=5.000Kbps), che non si sposava con il costo degli Hard Disk e la tecnologia dei PC del momento. Le prestazioni di un DVR possono andare dai 25/50 ai 400fps (immagini per secondo) disponibili comprensivamente per l’apparato e da suddividersi per il numero di telecamere collegate e registrate. Questo significa che un appartato con una velocità complensiva di registrazione di 25fps, potrà registrare al massimo 2,5fps per 10 telecamere collegate. Per registrare fino a 25fps in un DVR da 16 ingressi bisogna avere una velocità di registrazione complessiva di almeno 400fps. Da notare che in molti DVR la velocita di registrazione e la compressione dell’immagine è la stessa utilizzata per la trasmissione su rete.

Network Video Recorder (NVR)

Non lo definirei “un apparato” ma un “sistema di registrazione”, dato che fanno parte di esso diversi apparati, tra cui: le telecamere IP, i video codec, gli switch di rete ed il server di registrazione. Di norma il server di registrazione è una PC di ottime prestazioni ed elevate caratteristiche finalizzate alla registrazione di dati video streaming, che varia di potenza di calcolo dai 120Mbps ai 280Mbps. Un sistema di video registrazione NVR di norma può essere utilizzato sia in piccoli sistemi, anche con una sola telecamera IP, risultando estremamente conveniente se l’infrastruttura di rete è già esistente, ancor di più quando esisteste anche un server che possa accettare il software di video registrazione digitale. Un sistema di registrazione su IP non necessariamente è basato su telecamere IP, dato che il segnale video analogico può essere facilmente digitalizzato da un apparato di video codifica (semplicemente detto “codec”). L’utilizzo di codec esterni alla telecamera permettono di utilizzare liberamente telecamere analogiche con prestazioni diverse, oltre a poter integrare impianti esistenti di tipo tradizionale. Un codec video può codificare le immagini e renderle disponibili con uno streaming video di tipo Unicast o Multicast (rimando ad un prossimo post l’approfondimento). Gli streaming video disponibili in rete vengono presi e registrati dal Video network Recorder che provvedera ad indicizzarli per essere poi richiamati in un secondo momento.
Un NVR di ottime capacità permette di registrare anche fino a 70 telecamere (Video Stream) in contemporanea alla velocità di 25fps e compressione D1 (4CIF), per un baudrate di 4Mbps è necessaria una potenza di calcolo del server di almeno (280Mbps). Il che significa che se si registra ad un framerate di 12,5fps e baudrate di 2Mbps a parità di qualità di registrazione D1 (4CIF) si possono registrare anche fino 140 telecamere in contemporanea. (approfondimenti successivi verranno dedicati ai sistemi video su IP)

INCONTRI CON LA PAROLA

No. 254 – Sotto i riflettori (Romani 13, 12-14)

Le telecamere ci hanno cambiato la vita, non è vero? Si possono usare per documentare fatti di famiglia, notizie nei telegiornali, produrre film e persino inserirle nel corpo umano per diagnosticare malattie. Oppure usarle all’insaputa della gente nei programmi “candid camera”, quelli con la telecamera nascosta. Le vittime della “candid camera” sono persone che fanno cose buffe, totalmente ignari che una telecamera li sta filmando e milioni di persone li stanno guardando. Se chi è filmato lo sapesse, non farebbe mai quelle cose che sta facendo e non direbbe mai quello che sta dicendo. Ovvio, le immagini riprese dalle telecamere nascoste non sono sempre divertenti e buffe – ci possono essere filmati incriminanti che documentano reati gravissimi, e quanti purtroppo ne abbiamo visti in televisione. Chissà quante volte le persone condannate da un filmato compromettente si saranno dette: “Se solo avessi saputo che mi stavano filmando…!”

Dio ha qualcosa da dirti a questo riguardo nella lettera ai Romani, capitolo 13, versetti 12 e seguenti – dove ci incoraggia a vivere come se fossimo sempre sotto i riflettori, con le telecamere puntate su di noi. Dio dice così: «La notte è avanzata, il giorno è vicino. Gettiamo via perciò le opere delle tenebre e indossiamo le armi della luce. Comportiamoci onestamente, come in pieno giorno: non in mezzo a gozzoviglie e ubriachezze, non fra impurità e licenze, non in contese e gelosie. Rivestitevi invece del Signore Gesù Cristo e non seguite la carne nei suoi desideri».

Vivi, Dio ti dice, come se fosse sempre pieno giorno, dove tutti possono vedere quello che stai facendo. Vivi come se i riflettori fossero continamente puntati su di te e le telecamere accese. Credete che certe persone le cui telefonate erano intercettate, avrebbero detto quello che stavano dicendo, se lo avessero saputo? Credete che certi personaggi influenti avrebbero incontrato individui di dubbia reputazione se fossero stati a conoscenza che una telecamera li stava filmando e quelle immagini sarebbero finite in tribunale? O che certi sms sarebbero stati spediti se chi li ha mandati avesse saputo che il cellulare sarebbe finito in altre mani? Credete che uomini pubblicamente conosciuti sarebbero andati con quella donna se avessero saputo che le loro foto avrebbero fatto il giro del mondo? E quello che non fanno i tribunali lo fa internet e YouTube.

Una delle paure più tremende della vita è la paura di essere scoperti. Per usare le parole del libro dei Proverbi: «L’empio fugge anche se nessuno lo insegue» (Proverbi 28,1). Quando infrangi la legge, devi guardare continuamente lo specchietto retrovisore. Se devi continuamente guardare lo specchietto retrovisore, non puoi mai rilassarti e goderti il viaggio. Viaggia libero e sereno solo chi non ha alcun motivo di aver paura – perché non ha niente da nascondere.

Dio vuole che tu viva in maniera trasparente, senza quel logorio paralizzante causato da scheletri nell’armadio, da segreti imbarazzanti che cerchi di occultare. Stai vivendo in maniera tale da non aver nulla da temere se una telecamera è nascosta nella tua automobile o tra le pareti della tua stanza o nel tuo ufficio o inserita nel tuo cellulare? Hai qualcosa di cui preoccuparti se una telecamera ti filma ventiquattro ore al giorno?

Ricordati che sei guardato, sei registrato più di quello che tu pensi. E non dal Grande Fratello di una rete televisiva, che è una montatura. La Bibbia dice che ci sarà un «giorno in cui Dio giudicherà i segreti degli uomini per mezzo di Gesù Cristo» (Romani 2,16). Gesù dice: «Non v’è nulla di nascosto che non debba essere svelato, e di segreto che non debba essere manifestato» (Matteo 10,26). E Dio ci ammonisce in maniera molto chiara: «Sappiate che il vostro peccato vi raggiungerà» (Numeri 32,23).

Quindi non illudere te stesso pensando che puoi farla franca. Vivi come se fossi sempre sotto i riflettori e l telecamera ti stesse filmando. Perché, di fatto, è così. E goditi la gloriosa serenità conosciuta solo da quelli che vivono queste liberanti parole: «Comportiamoci onestamente, come in pieno giorno».

Vi accompagno con la preghiera, sempre con riconoscenza e affetto

don Luciano

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La progettazione di un sistema di videosorveglianza deve prevedere diverse conoscenze, che vanno dalla fotografia alle reti di comunicazione, passando per la meccanica per arrivare alle implicazioni legate alla legge sulla privacy. Forse, uno dei settori tecnologici che incontrano la più vasta gamma di interazione tra tecnologie diverse.

Un sistema di videosorveglianza, prevede di avere conoscenze in materia meccanica per la scelta dei materiali per una corretta installazione. Per prevenire sia il degrado dovuto alle intemperie, sia una stabilità della posizione della telecamera. Le vibrazioni continue possono influire sulla posizione preimpostata e quindi nel tempo potrebbe influire con i sistemi di Motion Detection o di analisi immagini correlati alla telecamera stessa. 
Il braccio e la custodia della telecamera sono due parti fondamentali del sistema, dato che devono proteggere sia dalle intemperie che dai tentativi non autorizzati di spostamento dell’angolo di visione. Quindi, la scelta deve essere eseguita seguendo dei criteri ben precisi, al fine di garantire la massima stabiltà e disponibilità nelle diverse condizioni di esercizio.
Un’altro fattore determinante della buona riuscita del progetto è il palo di sostegno. In molti casi ho visto utilizzare pali di sostegno che normalmente vengono utilizzati per l’illuminazione. Questi pali, non hanno una buona stabilità, quindi, in situazioni di vento o vibrazioni le stesse vengono amplificate, per arrivare alla telecamera. Dobbiamo pensare che l’operatore non dovrà visionare solo ed esclusivamente quella telecamera, quindi l’oscillazione in contemporanea di diverse telecamere visionate non sarebbe un bell’esercizio per gli occhi di nessuno. Un palo di tipo circolare di diametro 20cm è un buon palo per essere utilizzato per altezze anche fino a 6m o una robusta staffa a parete.
Superato il fattore meccanico dell’installazione bisogna pensare al posizionamento e alla corretta angolazione per ottenere una ottiva visione dell’area da supervisionare. Tenendo presente che l’illuminazione naturale ed artificiale variano durante l’arco della giornata e dell’anno. Quindi, dovranno essere evitate il più possibile posizioni di visione verso l’orizzonte o verso fonti di luce con forte intensità.
Un immagine stabile, priva di oscillazioni e con variazioni di luce non repentine è la situazione ideale per essere utilizzata dai sistemi di registrazione, trasmissione digitale e analisi immagini. Un immagine poco stabile è causa di maggiore attività del encoder video, quindi in caso di utilizzo di un sistema di codifica con VBR (Variabile Bit Rate), si ha sempre l’utilizzo di tutta la banda disponibile, vanificando ogni effetto del VBR.

A volte i sistemi di controllo dei varchi cittadini, possono essere di valido ausilio nel controllare il flusso di vetture non autorizzate. Questo tipo di applicazioni, molto diffuse nei centri storici per regolare il traffico vengono realizzati utilizzando dei pali interrati, detti dissuasori. Questi, normalmente fuori terra, quando si avvicina il mezzo autorizzato al passaggio si abbassano e scompaiono nell’asfalto.

Malgrado tutto, semafori e cartelli di divieto…capitano dei piccoli incidenti. Ho trovato questo su YouTube non conosco la provenienza, ma rende l’idea di come funziona, anche quando qualcuno tenta di attraversare il varco senza autorizzazione.

Se sei un gruppo musicale emergente, di solito non si hanno dei soldi a sufficenza per produrre un video musicale. Allora qualcuno con un po di inventiva e tanta pazienza, si è fatto immortalare da diverse telecamere di videosorveglianza, in banche, supermercati, pompe di benzina, strade, hotel, locali e bar…Per poi utilizzare il materiale raccolto per produrre un video musicale. Questa si che è un idea geniale. Chi sa se un giorno potrebbe essere sfruttata per produrre video matrimoniali o dichiarazioni d’amore. Quest’ultima sarebbe ancora più geniale. Presentarsi nel centro commerciale dove si è conosciuta la ragazza, fare la dichiarazione di matrimonio e richiedere la videoregistrazione. Non posso sapere cosa potrebbe pensare il responsabile, ma provare non nuoce. E se poi ci riuscite? Fatemelo sapere. In bocca al lupo.

Quanti di voi si sono posti la domanda: “Che cosa è meglio un sensore CCD o un sensore CMOS?”. Forse questa è tipo la domanda del tipo: “Che cosa viene prima la gallina o l’uomo?”. Nessuno ha una risposta certa, benché possa sembrare in apparenza semplice e scontata.

Le due tecnologie CCD (charge coupled device) e CMOS (complementary metal oxide semiconductor) sono due tecnologie diverse e non è semplice metterle a confronto, dato che ognuna ha caratteristiche intrinseche diverse l’una da l’altra. Tendenzialmente il mercato, spinto soprattutto dalle aspettative dei consumatori, ha messo in evidenza i vantaggi di una e dell’altra tecnologia, dando per scontato che l’una sia superiore all’altra.

Entrambi le tecnologie convertono la luce in carica elettrica che viene poi processata come segnale elettrico analogico. In un sensore CCD, ogni carica del pixel viene trasferita su di un numero limitato di nodi, per poi essere convertito in un valore di tensione, memorizzato e trasferito in modalità analogica al resto della telecamera. Mentre, nel sensore CMOS, ogni pixel ha una propria conversione di carica e il sensore stesso include un amplificatore di segnale, un correttore di rumore ed un circuito di digitalizzazione, quindi l’uscita è direttamente digitalizzata.

Malgrado entrambi le tecnologie fossero state studiate negli stessi anni, fra il 1960 e il 1970, l’industria ha potuto produrre da subito sensori CCD con buone risoluzioni, il che ha determinato la scelta del tipo di sensore più diffuso negli ultimi anni. Come del resto negli stessi anni è stato con il segnale PAL e NTSC, proprio durante i giochi olimpici di Monaco.

Entrambi le tecnologie offrono ottime prestazioni d’immagine, quando queste sono state egregiamente progettate. Il CCD è ancora molto utilizzato, soprattutto in quei settori dove è richiesta un’elevata qualità di immagine a dispetto della grandezza del sensore. Mentre, il sensore CMOS è maggiormente apprezzato, dove è necessario avere bassi consumi e dimensioni ridotte. Anche se, il mercato consumer attualmente ha installato sensori CCD, dove è richiesta una dimensione ridotta ed alta qualità, mentre installa CMOS dove è richiesta elevata qualità senza problemi di dimensioni, contraddicendo completamente quanto detto fino ad ora.

Ancora una volta l’industria di massa fa la sua scelta ed influenza il mercato, a dispetto di quanti possono pensare che sia scontato dire: che il mercato influenzi sempre l’industria. Il fatto è che la produzione di massa dei chip CCD risulta ancora molto più economica di quella dei sensori CMOS.

Possiamo quindi concludere che: i sensori CCD e CMOS sono complementari fra di loro, le loro caratteristiche intrinseche possono spingere a scegliere uno a l’altro, dipende dalle applicazioni stesse.

Per molti installatori e progettisti coinvolti nella realizzazione di sistemi di videosorveglianza, reperire informazioni che riguardano le basi della tecnica video non è facile, soprattutto perchè, a mio giudizio, non vi è una diffusa ed adeguata preparazione in questo campo di applicazioni. In molti casi, sia nella progettazione che nella realizzazione, avvengono errori sistematici, causati soprattutto dalla non adeguata preparazione della filiera che ha interessato il progetto stesso.
La naturale conseguenza, quando si vuole risolvere un problema, è di cercare una strategia e metterla in atto. Personalmente, penso che l’informazione tecnica è il principio di base perché un progetto si realizzi nel migliore dei modi. E’ per questo che il Blog sarà sempre provvisto di materiale e documenti utili a migliorare e diffondere la conoscenza tecnica.