Τα μυστικά των φακών

Ένα πλήθος παραμέτρων όπως η ίριδα, η εστίαση, το διάφραγμα, η δυνατότητα προσαρμογής και άλλα άλλων χαρακτηριστικών καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό τη καταλληλότητα ενός φακού κάμερας επιτήρησης και για αυτό θα πρέπει να λαμβάνονται περισσότερο υπόψη από τους επαγγελματίες εγκαταστάτες αλλά και τους τελικούς πελάτες.

Του Αριστοτέλη Λυμπερόπουλου

Μπορεί να ακούγεται κάπως οξύμωρο, αλλά συνήθως πολλοί είναι οι χρήστες που όταν επιλέγουν ένα σύστημα CCTV, δεν επιδεικνύουν την πρέπουσα  προσοχή σε διάφορες προδιαγραφές των φακών που διαθέτουν οι κάμερες. Συνήθως δε, περιορίζονται στην απαίτηση της ύπαρξης υψηλών αναλύσεων και δυνατότητα λειτουργίας σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού. Όμως οι φακοί διαθέτουν και άλλα σημαντικά χαρακτηριστικά, τα οποία με την σειρά τους μπορούν να παίξουν σημαντικό ρόλο στη σωστή και αποτελεσματική λειτουργία ενός συστήματος επιτήρησης. Ο ρόλος του φακού, είναι να αποτυπώνει με όσο το δυνατόν μεγαλύτερη ευκρίνεια την εικόνα μιας σκηνής, ώστε η αλληλουχία αυτών των εικόνων να μετασχηματίζεται σε μια ολοκληρωμένη ροή βίντεο. Το ερώτημα που τίθεται όμως, είναι το πως μπορεί να αξιολογηθεί αυτή η ευκρίνεια. Τι σημαίνει άραγε πρακτικά «ευκρίνεια μιας εικόνας» και πως βαθμονομείται αυτή;  Όμως οι φακοί των καμερών CCTV κρύβουν και άλλα μυστικά.

Προσαρμογή στο σώμα της κάμερας

Καταρχήν, ο τρόπος με τον οποίο συνδέονται οι φακοί στο σώμα της κάμερας είναι ένα προς εξέταση θέμα. Δύο είναι οι βασικοί τρόποι ενσωμάτωσης: O παλαιότερος τύπος προσαρμογής C και ο νεότερος, γνωστός και ως CS. Μπορεί μεν και στους δύο τύπους προσαρμογής, το σπείρωμα σύνδεσης να είναι το ίδιο αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι όλοι οι φακοί μπορούν να τοποθετηθούν σε όλες τις κάμερες. Οι παλαιότεροι και μεγαλύτεροι φακοί τύπου C μπορούν να τοποθετηθούν σε σώματα καμερών τύπου C αλλά και CS (με την χρήση ενός ειδικού αντάπτορα). Το αντίθετο όμως δεν μπορεί να συμβεί για τους πιο πρόσφατους και μικρότερους φακούς προσαρμογής CS. Αυτοί μπορούν φυσικά να χρησιμοποιηθούν χωρίς κανένα πρόβλημα στις κάμερες τύπου CS, αλλά αν επιχειρήσουμε να τους προσαρμόσουμε στις κάμερες τύπου C δεν θα μπορέσουν να λειτουργήσουν σωστά και δεν θα μπορέσουμε να πετύχουμε σωστή εστίαση. Οπότε χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή σε αυτό το θέμα τόσο από τους χρήστες αλλά πολύ περισσότερο από τους εγκαταστάτες.

Ρυθμίζοντας την ίριδα

Ένας απλός φακός κάμερας επιτήρησης είναι ένα κομμάτι γυαλιού ή/και πλαστικού, στο οποίο εστιάζεται το φως από το περιβάλλον στο εσωτερικό της κάμερας και συγκεκριμένα στον αισθητήρα της. Σε αυτού του είδους τους φακούς υπάρχει ένας απλός μηχανισμός ρύθμισης που δεν είναι άλλος από το δαχτυλίδι εστίασης που βρίσκεται τοποθετημένο στο σώμα της κάμερας και το οποίο ο χρήστης στρέφει μέχρι η εικόνα να αποκτήσει την επιθυμητή καθαρότητα. Στην προσπάθεια για την επίτευξη όσο το δυνατόν μεγαλύτερης ευκρίνειας, συμβάλλει και η επιλογή του κατάλληλου μόνιτορ.  Παραδείγματος χάρη, τα ποιοτικά παλαιότερα δίχρωμα μόνιτορ (ασπρο-μαύρο) δίνουν συνήθως πολύ μεγαλύτερη ευκρίνεια από τις έγχρωμες οθόνες τύπου LCD. Εκτός από τους φακούς σταθερής ίριδας υπάρχουν και οι φακοί χειροκίνητης ρύθμισης.  Σε συνθήκες σταθερού φωτισμού και οι δύο κατηγορίες λειτουργούν εξίσου ικανοποιητικά. Εκεί που υπερτερούν οι φακοί χειροκίνητης ρύθμισης, είναι σε συνθήκες μεταβαλλόμενου φωτισμού. Με τη χρήση αυτών των φακών, ο χρήστης μπορεί να ρυθμίσει την κάμερα ώστε να έχει την βέλτιστη δυνατή απόδοση.  Υπάρχει όμως και μια τρίτη κατηγορία φακών που ολοένα και περισσότερο αξιοποιείται. Οι φακοί αυτόματης ρύθμισης της ίριδας – auto–iris (AI) – που αντιδρούν – όπως υπονοεί το όνομα τους – αυτόματα σε οποιαδήποτε αλλαγή του φωτός. Αυτοί οι φακοί, χρησιμοποιούνται κυρίως στο εξωτερικό περιβάλλον όπου οι συνθήκες φωτισμού μπορεί να αλλάζουν συνεχώς και απροειδοποίητα έτσι συνήθως ο χρήστης δεν προλαβαίνει να παρέμβει για να κάνει τις απαραίτητες ρυθμίσεις.   

Στους φακούς αυτόματης ίριδας υπάρχει ενσωματωμένη η λειτουργία ALC (AutoLightControl) μέσω της οποίας ρυθμίζεται η απόκριση της κάμερας στο φως. Συγκεκριμένα, ελέγχει τον τρόπο με τον οποίο η αυτόματη ίριδα αντιδράει στις φωτεινότερες περιοχές μιας εικόνας όπως ένα φωτισμένο παράθυρο ή τους προβολείς του δρόμου. Ο χρήστης μπορεί μέσω της ρύθμισης ALC να πετύχει μεγαλύτερη λεπτομέρεια είτε στις φωτεινές περιοχές είτε στις σκοτεινότερες, ανάλογα με τις ανάγκες της εφαρμογής.

O αριθμός F–stop

Όταν καλούμαστε να επιλέξουμε έναν φακό βρισκόμαστε συχνά απέναντι στο χαρακτηριστικό αριθμό F-stop.  Ποια είναι λοιπόν εκείνα τα χαρακτηριστικά που συγκρίνει αυτό το συγκεκριμένο μέγεθος;

Πίσω λοιπόν από αυτήν την παράμετρο αποτυπώνεται το άνοιγμα του διαφράγματος του φακού. Όπως είναι προφανές από το άνοιγμα του διαφράγματος εξαρτάται σε σημαντικό ποσοστό η ποσότητα του φωτός που μπορεί να περάσει μέσα από τον φακό. Για παράδειγμα από διάφραγμα από διάφραγμα F1.0 μπορεί να περάσει τέσσερις φορές η ποσότητα του φωτός που μπορεί να περάσει από ένα φακό F2.0.

Φακοί με μικρότερους αριθμούς F χαρακτηρίζονται ως καλύτεροι κάτι το οποίο είναι σημαντικό στα συστήματα CCTV που συνήθως λειτουργούν σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού.  Στην επιλογή των φακών πρέπει να δίνεται πάντα ιδιαίτερη προσοχή στο φαινόμενοramping. Αυτό συμβαίνει κυρίως σε ένα φακό που υπό φυσιολογικές συνθήκες δίνει τιμή F3.5 αλλά όταν χρησιμοποιείται η πλήρης μεγέθυνση του πέφτει στο F 8.0, με την ανάλογη πτώση και στην ποιότητα της εικόνας. Αυτό λοιπόν εκλαϊκευμένα είναι το ramping. Οι φακοί μεγέθυνσης που το αντιμετωπίζουν αποτελεσματικά κοστίζουν πολύ περισσότερο σε σχέση με άλλους φακούς που ναι μεν προδιαγράφονται ως φακοί χαμηλού F αλλά στην πράξη δεν το αποδεικνύουν.

Χαρακτηριστικά καθορισμού της ποιότητας

Ένας γενικός κανόνας είναι ότι οι κάμερες με πιο ποιοτικά οπτικά εξαρτήματα δίνουν και καλύτερα αποτελέσματα στη ρύθμιση της ισορροπίας των χρωμάτων και της αντίθεσης. Παράλληλα ποιοτικά οπτικά εξαρτήματα έχουν πολύ βελτιωμένη συμπεριφορά σε ότι αφορά πιθανή παραποίηση χρωμάτων, ειδικότερα στις άκρες των αντικειμένων εκεί όπου διαφορετικά χρώματα συναντιούνται.

Η μεγαλύτερη ανάλυση επίσης, βοηθάει στην όσο το δυνατόν καλύτερη αποτύπωση των μικρών λεπτομερειών που συχνά όμως κάνουν τη διαφορά, ειδικά στις εφαρμογές βίντεο επιτήρησης.

Μια άλλη σημαντική λεπτομέρεια είναι η χρήση κατάλληλων φακών με δυνατότητες διόρθωσης IR, καθώς αυτοί οι φακοί βοηθούν στην μείωση φαινομένων λανθασμένης εστίασης. Αυτά τα φαινόμενα παρατηρούνται όταν γίνεται χρήση υπέρυθρου ή ηλεκτρικού φωτισμού σε συνθήκες ημέρας, όπου τότε η κάμερα αυτόματα εστιάζει σε αυτές τις τεχνητές πηγές φωτισμού και χάνεται η σωστή εστίαση.

Φακοί μεταβλητής εστίασης

Οι απαιτήσεις των συστημάτων επιτήρησης και των εφαρμογών που χρησιμοποιούνται οδηγούν συχνά στην επιλογή φακών μεταβλητής εστίασης, γνωστών και ως varifocal. Οι φακοί αυτοί δίνουν τη δυνατότητα ρύθμισης από 10 mm ως και 40 mm η οποία ρυθμίζεται χειροκίνητα από τον εγκαταστάτη στην διάρκεια της τοποθέτησης της κάμερας Το μειονέκτημα αυτής της ευελιξίας είναι ότι μερικές φορές το τελικό οπτικό αποτέλεσμα είναι χαμηλότερης ποιότητας από ένα σωστά επιλεγμένο φακό σταθερής εστίασης. Από την άλλη, υπάρχει η δυνατότητα προσαρμογής σε ένα μεγαλύτερο εύρος συνθηκών κάτι που συχνά διευκολύνει τον εγκαταστάτη.

Σε περίπτωση μεγάλης χρήσης σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού θα πρέπει αναγκαστικά να καταφεύγουμε σε λύσεις μεγαλύτερων φακών με μεγάλες δυνατότητες τηλεχειριζόμενης μεγέθυνσης (motorizedzoom). Μπορεί μεν αυτοί οι φακοί να είναι λίγο πιο δύσχρηστοι λόγω του μεγαλύτερου βάρους τους αλλά αποτελούν μια αποτελεσματική λύση σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί και στην ύπαρξη κατάλληλων σερβομηχανισμών όταν θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε τις κάμερες σε προγραμματιζόμενες λειτουργίες μεγέθυνσης και εστίασης (παραδείγματος χάρη όταν θέλουμε να ενεργοποιηθούν ύστερα από μια ένδειξη συναγερμού).

Μπορεί λοιπόν πολλές φορές να αγνοείται ακούσια η σημασία της σωστής επιλογής φακών για τις κάμερες CCTV αλλά αυτό δεν υποβαθμίζει τον ρόλο τους. Το κεφάλαιο τεχνολογία των φακών είναι ανεξάντλητο και δύσκολο να καλυφθεί καθώς υπάρχουν πολλές πτυχές. Αυτό όμως δεν σημαίνει ότι οι χρήστες πρέπει να ακολουθούν την πεπατημένη και να μην δείχνουν την ανάλογη βαρύτητα και σε αυτό το θέμα. Η γνώση των τεχνικών λεπτομερειών είναι η μόνη οδός για να αποφευχθούν λανθασμένες επιλογές φακών που θα είναι δύσκολο να διορθωθούν στο μέλλον χωρίς πολλαπλάσιο κόστος.