La catena 4K – Sorgenti: videocamere per la videosorveglianza

[Continua da: La catena 4K – Introduzione]

Partendo dal principio, ossia dalla produzione o dalle sorgenti, possiamo subito dire come non sia un grosso problema oggi creare, generare o riprendere contenuti 4K: la computer grafica e le apparecchiature di ripresa hanno raggiunto questo livello da anni. Ci concentreremo in questo articolo sulle sorgenti 4K in ambito security, mentre nei successivi ci dedicheremo al mondo conference, alle schede video e alle ottiche per i sensori 4K.

Le sorgenti 4K nella videosorveglianza

4k sorveglianzaNei settori di pertinenza di IntegrationMag, oltre alle videocamere PTZ per conference, videoconferenza o collaboration, che non vedono molti esempi di tecnologie 4K (prevalentemente per ragioni di funzionalità e impegno di banda), il 4K è un tema abbastanza “caldo” per il settore della videosorveglianza. Qui, come è ovvio che sia, l’attenzione tecnologica che l’ultra-definizione consente è un valore molto prezioso e avrà necessariamente un futuro di sicura affermazione nel mercato. Anche qui però vediamo alcune limitazioni o precauzioni che rendono l’impiego di videocamere di sorveglianza 4K una scelta per cui fare alcune riflessioni.

La maggior parte di videocamere 4K adottano sensori da 12,1MP, di gran lunga superiori ai sensori da 10MP e con enormi benefici in termini di qualità, profondità colore e definizione nello zoom (caratteristica fondamentale per queste applicazioni). La maggior parte delle videocamere da 10MP offrono frame rate piuttosto bassi e una sensibilità alla luminosità piuttosto bassa, fattori che hanno ridotto considerevolmente la portata di successo di questi prodotti. Risulterebbe quindi evidente che tecnologie 4K, con 12,1MP, grande sensibilità alla luminosità e alti frame rate sono la manna dal cielo per la videosorveglianza. Almeno finché non si incontrano difficoltà per lo storage delle riprese acquisite e per  l’impiego di banda richiesto delle videocamere. In alcuni casi soluzioni per queste difficoltà, e per permettersi tale qualità, possono corrispondere a costi spesso proibitivi per le applicazioni meno demanding o per i budget più contenuti.

Analogamente però a ciò che succede con sorgenti FullHD, la maggiorparte delle videocamere 4K riescono a trasmettere un segnale anche a soli 4Mbps, limitando in qualche caso la necessità di adeguare l’infrastruttura di rete o il sistema di storage. Con alcune cautele e come diceva Friedrick in Frankenstein Junior “Si .. può .. fare!!!”

Non sempre però è possibile o necessario installare una rete di sole videocamere 4K. Potrebbe essere sufficiente installare delle 4K per le zone il cui livello di attenzione è massimo, mentre videocamere HD o SD possono fare benissimo il loro lavoro a complemento delle videocamere a risoluzione maggiore. In questi casi sarà opportuno adottare qualche accortezza in più.

Una risorsa di approfondimento interessante in tal senso la troviamo in questo White Paper di Bosch [PDF, LINK], nel quale viene esposta molto esaustivamente la piattaforma CPP6 (Common Product Platform 6), arrivata allo stato dell’arte attuale partendo dalla piattaforma CPP3 che già nel 2008 impiegava il codec H-264 per segnali HDIn massima sintesi la CPP6 è una piattaforma in grado di offrire un enorme potenza di processamento e storage, una considerevole flessibilità nella gestione dei formati e dei frame rate ed una funzionalità di Video Analisi (IVA, Intelligent Video Analysis) estremamente avanzata partendo da un’architettura ben definita delle videocamere. Ciò che ci interessa osservare nello specifico di questo articolo è che la CPP6 consente di uniformare i design di progettazione delle videocamere, sia per l’housing della videocamera sia per i sensori, e di creare riferimenti standard per l’integrazione tra le videocamere (Bosch) con sistemi di Video Management, di registrazione, eccetera, di terze parti.

Esempio di architettura di una videocamera secondo lo standard CPP6

Esempio di architettura di una videocamera secondo lo standard CPP6

Come abbiamo accennato prima e come vedremo nei prossimi articoli, un fattore di “rischio” della catena 4K è appunto la commistione di molteplici formati, risoluzioni e frequenze di aggiornamento. La piattaforma CPP6 è, a nostro giudizio, un ottimo esempio di sistema in grado di gestire in maniera razionale, libera e ottimizzata questi fattori entro un limite di codifica impostato a 250 mega pixel al secondo e un frame rate massimo di ben 120fps. Per citare l’esempio esposto nel white paper, il CPP6 consente all’utente di “selezionare una combinazione arbitraria di frame rate e risoluzioni” che potrebbero essere uno stream unico 4K a 30fps (che generano 249MP/s), 8 segnali a 1080p15 (249MP/s), 3 stream a 5MP/s a 30 fps, 1080p15, 720p60 (in totale 238MP/s), e così via. Ciò che si può osservare, tuttavia, è che quando siamo in presenza di un segnale 4K, nel CPP6, non sono disponibili altri formati, anche se richiedono risorse di gran lunga inferiori).

La DINION IP ultra 8000 MP

La DINION IP ultra 8000 MP

Tornando nel mondo reale e rimanendo su questo brand, citiamo la videocamera 4K “principe” di Bosch, nell’ambito della conformità alla CPP6, la DINION IP ultra 8000 MP. Questa videocamera è una 12MP in 4K UHD a 30fps. La videocamera è disponibile in due versioni, con ottica a con un’apertura tra 70 e 120° e con ottica da 4,8 a 9,8° per riprese a lunga gittata. Ciò che ci interessa qui citare sono alcune caratteristiche che definiscono bene l’approccio tecnologico di Bosch al 4K.

  • Gestione del bitrate: grazie alla tecnologia proprietaria Bosch Intelligent Dynamic Noise Reduction (IDNR) è possibile ridurre fino al 50% il bitrate finale, sia per lo storage che per l’impegno di rete
  • Grazie all’architettura CPP6 riesce a gestire frame rate fino a 30fps a 4K UHD
  • I sensori montati sulla videocamera consento di restituire il senso alla definizione e alla profondità colore di una videocamera 4K in condizioni di illuminazione ambientale scarsa. La Dinion è infatti in grado di riprendere a 0,36lx a colori (e a 0,12lx in bianco e nero)
AXIS P1428-E

AXIS P1428-E

Anche Axis Communications ha presentato nel primo quadrimestre 2014 la sua prima videocamera 4K, la AXIS P1428-E, una 8,3MP a 30fps con risoluzioni a partire da a 320×240 a 3840×2160. Ciò che ci sentiamo di sottolineare per questo prodotto è la funzione Edge Recording, ossia la registrazione interna su scheda micro SD, e la funzione Digital Autotracking insieme all’operatività di Virtual PTZ che consente di controllare aree particolarmente vaste (e qui il 4K celebra la propria importanza) rilevando gli oggetti in movimento, zoommando sull’oggetto e seguendolo all’interno dell’area monitorata.

Una cosa che vorremmo evidenziare però è la questione delle ottiche. Come vedremo in seguito nell’articolo dedicato alle ottiche, prima ancora dei sensori i quali non a caso sono il secondo step in una videocamera, è proprio la qualità dell’ottica a rendere credibile o apprezzabile la tecnologia 4K di tutta la filiera di segnale successiva. Un’ottica non adeguata alla definizione e profondità del 4K abbassa moltissimo la qualità di tutta la catena, in maniera analoga a ciò che accadeva quando si parlava di FullHD: una buona ottica di una videocamera FullHD può dare risultati qualitativamente più apprezzabili rispetto a una 4K “farlocca”, così come un bel segnale in SD spesso dava enorme filo da torcere a immagini FullHD generate da ottiche e tecnologie mediocri.

WV-SFV781L_D_LUno dei brand che più ha curato e valorizzato la componente ottica di tutta la loro offerta di telecamere è senza ombra di dubbio Panasonic. Nell’ambito videosorveglianza citiamo dunque la dome WV-SFV781L, un prodotto con un’ottica F1.6 True 4K di altissima qualità e ricco di numerosissime funzionalità e caratteristiche degne di nota.

Evidenziando le caratteristiche più legate alla risoluzione e alla qualità delle immagini 4K, innanzitutto segnaliamo la risoluzione risoluzione: 12 MP 4.000×3.000 a 15 fps, mentre a 3.840 x 2.160 è in grado di lavorare fino a 30 fps. Anche la sensibilità alla luminosità è particolarmente performante vantando un  0,3 lx a colori e 0,04 lx in B/N; inoltre, la videocamera incorpora un LED ad infrarossi che consente di riprendere in condizioni di zero lx garantendo un’ottima definizione e nitidezza dei particolari e riducendo al minimo l’alone biancastro che si genera in queste condizioni. Per contenere il bitrate e la dimensione dei file per lo storage, fino a 7 volte inferiori ad altre videocamere 4K, la SFV781L grazie alla funzione Variable Image Quality on Specified area (VIQS) è in grado di assegnare a 8 aree dell’immagine ripresa la massima qualità e minor compressione a discapito qualitativo delle aree di minor interesse. Ultima funzionalità che menzioniamo è quella di Pan e Tilt virtuale, Virtual PTZ di cui parleremo meglio nell’articolo sulle sorgenti in ambito congressuale, corporate ed eventi. Questa videocamera è infatti in grado di generare movimenti virtuali sull’asse verticale e orizzontale sfruttando lo zoom e l’alta risoluzione del sensore e di inserirle in un massimo di 5 PiP (Picture in Picture), sia in tempo reale nel monitoraggio di una zona sia quando si riproduce il registrato. Questa funzione rivela inoltre un utilità molto importante, ossia la possibilità di zoommare in digitale, virtualmente e in tempo reale, sulle aree dell’inquadratura che ci interessa tenere sotto controllo mentre i registratori continuano a salvare il program originario.

Esempio di Virtual PTZ

La prossima settimana continueremo il percorso del segnale 4K con le videocamere per il congressuale, eventi e il corporate. Stay tuned!

Aziende citate, in ordine alfabetico:

 [L’articolo prosegue con: “La catena 4K – Sorgenti e videocamere per il congressuale, eventi e il corporate“]

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