Ho perso il conto di quante volte un cliente mi ha chiamato frustrato perché la sua telecamera PTZ trasformava ogni zoom in un pasticcio sfocato.
Durante lo zoom continuo, una telecamera PTZ ben progettata deve mantenere l'immagine nitida da 1X a 40X senza sfocature visibili o focus hunting. Ciò richiede un movimento sincronizzato dell'obiettivo, algoritmi di autofocus predittivi e motori passo-passo ad alta precisione che lavorano insieme in tempo reale per mantenere un piano focale bloccato durante l'intera transizione.
Prestazioni della telecamera PTZ con zoom continuo e messa a fuoco
In questo articolo spiegherò esattamente come le nostre telecamere ottengono questa esperienza di zoom “fluido come la seta”. Condividerò anche un metodo di test pratico che potrete utilizzare per verificare personalmente le prestazioni parfocali di qualsiasi telecamera PTZ. Che siate integratori di sistemi o project manager, questa guida vi aiuterà a distinguere le prestazioni ottiche reali dalle chiacchiere del marketing.
L'immagine rimane chiara e stabile durante l'intero processo di zoom da 1X a 40X?
Ogni volta che mostro uno zoom full-range a un nuovo cliente, la prima cosa che osserva è il temuto momento in cui l'immagine diventa morbida.
Sì, le nostre telecamere PTZ mantengono una messa a fuoco chiara e stabile per tutta la gamma di zoom da 1X a 40X. Ciò è possibile grazie alle curve di tracciamento della messa a fuoco calibrate in fabbrica che sincronizzano i gruppi di lenti dello zoom e della messa a fuoco, in modo che l'immagine non perda mai nitidezza durante la transizione.
Test di chiarezza della telecamera PTZ con zoom da 1X a 40X
Che cos'è una curva di tracciamento della messa a fuoco?
Lo zoom non consiste solo nel muovere un pezzo di vetro. All'interno di un modulo obiettivo PTZ sono presenti due gruppi di lenti separati. Uno controlla lo zoom. L'altro controlla la messa a fuoco. Se questi due gruppi si muovono in modo indipendente, si ottiene una sfocatura ogni volta che si effettua lo zoom.
Una curva di tracciamento della messa a fuoco risolve questo problema. Prima che ogni modulo dell'obiettivo lasci la nostra fabbrica, lo sottoponiamo a un processo di calibrazione. I nostri ingegneri registrano l'esatta posizione fisica in cui il gruppo di lenti di messa a fuoco deve trovarsi per ogni singola posizione dello zoom. Questi dati diventano una tabella di ricerca memorizzata nel firmware della telecamera.
Quando si invia un comando di zoom, la fotocamera non esegue prima lo zoom e poi la messa a fuoco. Entrambi i gruppi di lenti si muovono contemporaneamente. Il firmware sa già dove dovrà trovarsi il gruppo di messa a fuoco nel millisecondo successivo. Pertanto, l'immagine rimane nitida per l'intera gamma di zoom.
Perché è importante per lo zoom ottico 40X
A bassi livelli di zoom, come 2X o 5X, la maggior parte delle fotocamere è in grado di tenere il passo. La profondità di campo è ampia. I piccoli errori di messa a fuoco sono invisibili. Ma a 40X, la profondità di campo diventa estremamente ridotta. Anche un minimo disallineamento tra lo zoom e i gruppi di messa a fuoco crea una sfocatura visibile.
È qui che le telecamere PTZ economiche falliscono. Si affidano a una curva di messa a fuoco generica che non corrisponde alle reali caratteristiche ottiche di ogni singolo obiettivo. Il nostro approccio è diverso. Ogni obiettivo viene calibrato individualmente.
Impatto sul mondo reale
| Scenario | PTZ economici (curva generica) | Fedeltà-Secu PTZ (curva calibrata) |
|---|---|---|
| Zoom 1X → 10X | Leggera sfocatura, si riprende in 0,5s | Nessuna sfocatura visibile |
| Zoom 10X → 25X | Sfocatura evidente, caccia per 1-2s | Nessuna sfocatura visibile |
| Zoom 25X → 40X | Forte sfocatura, può non riuscire a mettere a fuoco | Breve microregolazione, nitida in <0,1s |
Per qualcuno come David, che ha bisogno di zoomare su una targa a 500 metri di distanza, quei 1-2 secondi di sfocatura significano che il veicolo è già sparito. La nostra curva calibrata elimina questo divario.
Il ruolo della compensazione della temperatura
Ecco qualcosa di cui la maggior parte dei produttori non parla mai. Il vetro ottico cambia il suo indice di rifrazione al variare della temperatura. In luoghi come il Texas, dove le temperature di mezzogiorno possono superare i 45°C, la curva della traccia di messa a fuoco che funzionava perfettamente a 20°C subirà una deriva.
Il nostro firmware legge i dati da un sensore di temperatura interno e applica microcorrezioni in tempo reale alla curva di messa a fuoco. In questo modo la fotocamera rimane precisa sia che si geli in un inverno canadese sia che si cuocia in un'estate mediorientale.
Come si elimina il “jitter” o sfocatura momentanea durante i cambi di focale ad alta velocità?
Una volta ho osservato la telecamera di un concorrente che cercava di seguire una persona in corsa con lo zoom. L'immagine sembrava avere le convulsioni.
Eliminiamo il jitter e la sfocatura momentanea combinando tre tecnologie di messa a fuoco automatica - AF a contrasto, AF a rilevamento di fase (PDAF) e AF assistito da AI - con motori passo-passo a 256 micropassi. Questo approccio a tre livelli blocca la messa a fuoco in meno di 0,1 secondi e mantiene il movimento del motore fluido anziché a scatti.
Sistema di messa a fuoco anti-jitter della telecamera PTZ
Comprendere le tre modalità di messa a fuoco automatica
Nessun metodo di messa a fuoco automatica funziona perfettamente in ogni situazione. Per questo motivo le nostre fotocamere utilizzano tre metodi contemporaneamente. Ognuno di essi gestisce una parte diversa del problema.
Contrasto AF analizza la nitidezza dei bordi dei pixel nell'immagine. Funziona misurando il contrasto. Quando il contrasto è massimo, l'immagine è a fuoco. Questo metodo è molto preciso per le scene statiche. Ma è lento perché deve “cercare” avanti e indietro per trovare il picco.
AF a rilevamento di fase (PDAF) calcola la differenza di fase della luce in ingresso. È in grado di determinare in quale direzione deve spostarsi la messa a fuoco e di quanto, il tutto con un'unica misurazione. È veloce. Si aggancia al piano focale corretto entro 0,1 secondi. Ma è meno preciso dell'AF a contrasto per la messa a punto.
AF assistita da AI aggiunge intelligenza ai metodi ottici. Invece di concentrarsi su ciò che ha più contrasto, identifica le forme umane e quelle dei veicoli nell'inquadratura. Poi dice al sistema di messa a fuoco di dare priorità a questi oggetti.
| Metodo AF | Velocità | Precisione | Il miglior caso d'uso |
|---|---|---|---|
| Contrasto AF | Lento (0,3-0,8s) | Molto alto | Scene statiche, messa a punto finale |
| Rilevamento di fase AF | Molto veloce (<0,1s) | Moderato | Blocco iniziale durante l'avvio dello zoom |
| AF assistita da AI | Veloce (0,1-0,3s) | Alto (consapevole dell'obiettivo) | Soggetti in movimento, sfondi complessi |
Come lavorano insieme
Quando si avvia uno zoom, il PDAF scatta per primo. La messa a fuoco è quasi immediata. Poi subentra l'AF a contrasto per la messa a punto finale. Nel frattempo, l'AI-AF monitora costantemente la scena. Se una persona passa dietro un albero e riappare, AI-AF dice al sistema di ignorare l'albero e di agganciare nuovamente la persona.
Questo approccio stratificato significa che non si vede mai la “caccia” della fotocamera, quella fastidiosa ricerca della messa a fuoco avanti e indietro che fa pulsare l'immagine dentro e fuori la nitidezza.
Il lato hardware: motori a 256 micropassi
Gli algoritmi software sono solo metà della storia. Se il motore che muove l'obiettivo di messa a fuoco è rozzo, l'immagine continua ad avere dei tremolii. Molte telecamere PTZ a basso costo utilizzano motori passo-passo di base con 16 o 32 micropassi. Ogni passo è un salto piccolo ma visibile.
I nostri motori utilizzano Suddivisione a 256 micropassi 1. Ciò significa che l'obiettivo si muove con incrementi estremamente ridotti. Il movimento è lineare e fluido, non graduale. Il risultato è che non c'è alcun balbettio visibile durante la regolazione della messa a fuoco.
Anche in questo caso c'è un vantaggio. Questi motori sono quasi silenziosi. In scenari di sorveglianza segreta in cui è attivo il monitoraggio audio, non si sente il movimento dell'obiettivo.
È possibile vedere un video campione delle prestazioni parafocali durante uno zoom rapido?
Ricevo questa richiesta almeno una volta alla settimana e, onestamente, credo che sia la domanda più intelligente che un acquirente possa fare.
Forniamo campioni video integrali e non modificati che mostrano uno zoom continuo da 1X a 40X in condizioni diurne e notturne. Si tratta di registrazioni grezze, non di clip di marketing. È possibile richiederli direttamente inviando un'e-mail a sales05@loyalty-secu.com, indicando il proprio caso d'uso specifico.
Richiesta di campioni video di telecamere PTZ parfocali
Perché i video grezzi sono più importanti delle schede tecniche
Le schede tecniche possono dire qualsiasi cosa. “Obiettivo parafocale”. “Autofocus a zero lag”. “Blocco istantaneo”. Sono solo parole. L'unico modo per verificare le prestazioni dell'obiettivo parfocale è guardare un filmato reale della fotocamera che esegue uno zoom continuo dal grandangolo al teleobiettivo.
Ecco cosa cercare in un video di esempio:
Criteri di valutazione chiave
Consistenza del focus. Osservare l'oggetto da colpire durante l'intera gamma di zoom. Rimane nitido? Oppure si ammorbidisce in determinate posizioni dello zoom e poi si riprende? Un vero lente parafocale 2 manterrà il soggetto a fuoco per tutto il tempo.
Niente caccia. Cercare l'effetto “respiro”, ovvero l'immagine che entra ed esce rapidamente dalla messa a fuoco. Questo è un segno che l'algoritmo di messa a fuoco automatica è in difficoltà. Le buone fotocamere non lo fanno.
Stabilità dell'esposizione. Alcune fotocamere modificano le impostazioni di esposizione durante la regolazione della messa a fuoco automatica. Ciò provoca uno sfarfallio dell'immagine tra il chiaro e lo scuro. Le nostre fotocamere disaccoppiano i sistemi di esposizione e messa a fuoco, per cui la luminosità rimane costante.
Come eseguire il proprio test
Se ricevete un'unità campione da noi, ecco un semplice test che potete eseguire voi stessi:
- Montare la fotocamera su un treppiede stabile.
- Posizionare un bersaglio ad alto contrasto (come una carta di risoluzione stampata) a 20 metri.
- Impostare la fotocamera in modalità autofocus continuo.
- Bloccare l'esposizione e il guadagno in manuale in modo che non cambino.
- Inviare un comando di zoom continuo da 1X a 40X. Non fermarsi a metà.
- Registrare l'intero processo.
- Quindi ridurre lo zoom da 40X a 1X. Registrare anche questo.
- Rivedere il filmato fotogramma per fotogramma.
Come appaiono i buoni risultati
| Metrica di prova | Scarse prestazioni | Buone prestazioni |
|---|---|---|
| Cornici fuori fuoco | >10% di fotogrammi totali | <1% di fotogrammi totali |
| Focus eventi di caccia | 3+ per ciclo di zoom | 0 per ciclo di zoom |
| Tempo di recupero AF dopo l'avvio dello zoom | >0,5 secondi | <0,1 secondi |
| Ripetibilità della posizione di messa a fuoco | Varia a seconda del ciclo | Identico per ogni ciclo |
Se lo desiderate, posso inviarvi una serie di video di prova grezzi con le condizioni di prova utilizzate. Basta inviarmi un'e-mail all'indirizzo sales05@loyalty-secu.com e indicarmi l'applicazione di destinazione. La demo sarà adattata al vostro scenario.
Il mio VMS può ricevere avvisi di “sfocatura da movimento” durante l'azione di zoom della telecamera?
Questa domanda si pone spesso ai clienti che utilizzano Milestone o Blue Iris ed è una preoccupazione valida.
No, un VMS correttamente configurato non dovrebbe attivare falsi avvisi di sfocatura durante lo zoom. Le nostre telecamere utilizzano flag di metadati interni per segnalare al VMS che è in corso un'azione di zoom, e la transizione fluida della messa a fuoco riduce al minimo le variazioni a livello di pixel che in genere attivano gli avvisi di sfocatura.
Avviso di sfocatura del movimento VMS durante lo zoom PTZ
Perché i sistemi VMS generano falsi allarmi durante lo zoom
La maggior parte dei sistemi di gestione video rileva il movimento confrontando fotogrammi consecutivi. Quando una telecamera PTZ esegue uno zoom, ogni pixel del fotogramma cambia. Il VMS lo considera come un evento di movimento massiccio. Alcune piattaforme VMS avanzate monitorano anche la nitidezza dell'immagine. Se l'immagine si ammorbidisce durante uno zoom, il VMS può segnalarlo come “sfocatura da movimento” o “manomissione della telecamera”.”
Non si tratta di un difetto della telecamera. È un problema di configurazione del VMS. Ma diventa un problema reale per gli integratori di sistemi come David. Se il VMS inonda l'operatore di falsi avvisi ogni volta che la telecamera esegue uno zoom, l'operatore inizia a ignorare gli avvisi. E poi si perde quelli veri.
Come le nostre telecamere risolvono questo problema
Le nostre telecamere PTZ supportano Profilo ONVIF S 3 e Profilo T 4. Attraverso questi protocolli, la telecamera invia al VMS metadati che includono lo stato PTZ corrente. Quando la telecamera sta zoomando attivamente, il VMS può leggere questi metadati e sopprimere temporaneamente l'analisi basata sul movimento.
Ma i metadati da soli non bastano. La vera soluzione è quella ottica. Poiché la transizione della messa a fuoco è così fluida, le variazioni di livello dei pixel tra fotogrammi consecutivi durante uno zoom sono minime. Non ci sono picchi di sfocatura improvvisi. Non c'è un fotogramma in cui l'intera immagine diventa morbida. Quindi, anche se il VMS non legge i metadati, i cambiamenti effettivi dell'immagine sono abbastanza piccoli da non far scattare la maggior parte degli algoritmi di rilevamento della sfocatura.
Suggerimenti pratici per la configurazione del VMS
Ecco alcune impostazioni che consiglio ai clienti che integrano le nostre telecamere con le più diffuse piattaforme VMS:
Milestone XProtect: Utilizzare la regola evento “PTZ patrolling” per sopprimere le analisi durante i comandi di zoom attivi. Abilitare lo streaming dei metadati ONVIF.
Iris blu: Impostare la sensibilità del rilevamento del movimento su “media” e attivare l'opzione “ignora movimento PTZ” nelle proprietà della telecamera. In questo modo Blue Iris ignora le variazioni di pixel correlate ai comandi PTZ.
VMS ONVIF generico: Assicurarsi che il VMS legga il canale dei metadati di stato PTZ. La maggior parte delle piattaforme moderne lo supporta, ma spesso è disabilitato per impostazione predefinita.
L'immagine più grande: Il pensiero a livello di sistema
È una cosa che dico sempre ai miei clienti. Una telecamera PTZ non funziona in modo isolato. Fa parte di un sistema. La telecamera, il VMS, la rete e lo storage devono lavorare insieme. Quando progettiamo le nostre telecamere, pensiamo all'intera catena del segnale, non solo all'ottica. Ecco perché testiamo ogni release del firmware con Milestone, Blue Iris e altre importanti piattaforme VMS prima di spedirlo.
Se state costruendo un sistema e siete preoccupati per i falsi allarmi, inviatemi il modello e la versione del vostro VMS. Vi invierò una guida alla configurazione specifica per il vostro sistema.
Conclusione
Una messa a fuoco fluida durante lo zoom continuo non è magia, è ingegneria. Le curve di messa a fuoco calibrate, l'autofocus a triplo strato, i motori di precisione e l'integrazione intelligente del VMS lavorano insieme per offrire immagini nitide e stabili da 1X a 40X.
1. Microstepping del motore passo-passo per un movimento fluido dell'obiettivo. ︎ 2. Design della lente parafocale per mantenere la messa a fuoco attraverso lo zoom. ︎ 3. Profilo ONVIF S per il controllo delle telecamere PTZ e i metadati. ︎ 4. Profilo T ONVIF per l'analisi del movimento e il rilevamento delle manomissioni. ︎ 5. Calibrazione della curva di tracciamento della messa a fuoco per obiettivi zoom parfocali. ︎ 6. Compensazione della temperatura dell'indice di rifrazione nel vetro ottico. ︎ 7. Autofocus ibrido che combina i vantaggi di PDAF e CDAF. ︎ 8. Riduzione della profondità di campo ai livelli di zoom del teleobiettivo. ︎ 9. Sensibilità di rilevamento del movimento del VMS durante le operazioni PTZ. ︎ 10. Riduzione del rumore del motore passo-passo per la sorveglianza segreta. ︎