Strumentazione
Instrumentation
Strumentazione abottata dal nostro gruppo di ricerca, attraverso la quale si eseguono tutte le rilevazioni contenute in questo sito. Tale strumentazione rappresenta l'armamentario tecnico messo a disposizione ai ricercatori che collaborano al progetto, senza il quale non sarebbe possibile questo tipo di ricerca. Le apparecchiature sotto elencate sono state acquistate dagli autori (Daniele e Gabriele Cataldi) nel corso di molti anni e soprattutto a seguito di ricerche personali. Si tratta, in molti casi, di strumentazioni di difficile reperimento. L'elenco è in continuo aggiornamento.
Reflex digitale - Digital Reflex Canon EOS 400 D
Antenna a bobina - Antenna Coil
Autocostruzione antenna a bobina - Antenna Coil
Elenco della nostra strumentazione
| strumentazione_utilizzata.doc |
Sopra, due immagini scattate con una Canon ESO 400D + filtro IR-Pass da 1000 nm. Si noti la differenza con la foto a colori (spettro visibile), dove è visibile un'intensa velatura chiara sulla montagna in lontananza, dovuta all'umidità relativa contenuta nell'atmosfera terrestre, che sbiadisce gli oggetti più distanti. In Infrarosso, tale effetto viene annullato, infatti questo spettro luminoso (essendo più stretto) diffrange in maniera nettamente inferiore, determinando una visione più contrastata. Gli alberi appaiono bianchi, infatti la clorofilla contenuta all'interno delle foglie è in grado di riflettere una grande quantità di luce infrarossa. Utilizzando il filtro da 1000 nm, la luce infrarossa appare bianca (gradazioni di grigio), un'immagine simile a quella ottenibile con le normali apparecchiature ultrasensibili - L'effetto striato del cielo (in infrarosso) è dovuto alla lunga esposizione della fotografia (7 minuti). ISO: 1600 - f: 4.5 - F: 70 mm - (foto: Daniele Cataldi - 4 Gennaio 2011)
Nei grafici sovrastanti è possibile osservare gli spettri di sensibilità delle CCTV camera presenti in commercio, nella quale rien-tra anche la nostra Sony ad alta sensibilità da 0.00045 lux.
è interessante notare come, praticamente tutte le CCTV camera abbiamo la massima sensibilità nell'infrarosso a 875 nanometri (nm). La nostra CCTV è sensibile all'intera gamma di frequenze elettromagnetiche presenti nello schema, così come appare. Si tratta infatti di una camera ultrasensibile con CCD a colori, anche se in ipersensibilità l’automatismo dell’apparecchiatura disinserisce la visione a colori, tagliando fuori lo spettro visibile, e divenendo una telecamera ad infrarossa.
è interessante notare come, praticamente tutte le CCTV camera abbiamo la massima sensibilità nell'infrarosso a 875 nanometri (nm). La nostra CCTV è sensibile all'intera gamma di frequenze elettromagnetiche presenti nello schema, così come appare. Si tratta infatti di una camera ultrasensibile con CCD a colori, anche se in ipersensibilità l’automatismo dell’apparecchiatura disinserisce la visione a colori, tagliando fuori lo spettro visibile, e divenendo una telecamera ad infrarossa.
Fotografia infrarossa - prime sperimentazioni
Sotto, alcune foto scattate da Daniele Cataldi, durante i primi anni di sperimentazione delle riprese fotografiche con filtri infrarossi, si notino le differenze spettrali in luce visibile e in infrarosso.
Webcam e CCTV Ultrasensibili
Un progetto aperto veramente a tutti
Negli ultimi anni, a fianco all'utilizzo dell'ormai sperimentata CCTV Camera ultrasensibile da 0.00045 lux, abbiamo cominciato ad utilizzare anche delle webcam di tipo commerciale. Tali sensori, anche se molto rumorosi e meno sensibili delle CCTV ad alta sensibilità, contengono un numero di pixel solitamente più elevato e sono quindi adatti allo studio degli L.T.P.A.
Parliamo, infatti, di una resa di immagini 4 o 5 volte più grandi di quelle fornite dalle sensibilissime CCTV Camere. Questo dato è molto interessante ed importante perché ci consente di riprendere fenomeni luminosi altrimenti non visibili con sensori più piccoli (640x480 pixel). La webcam che utilizza il nostro gruppo di ricerca fornisce immagini con una risoluzione di 1.3 megapixel (1280x1024 pixel) e quindi in grado di rilevare dettagli molto fini dei fenomeni luminosi che possono comparire nel cielo. Inoltre va considerato un fatto non da sottovalutare, e cioè che i sensori di queste webcam sono a colori e quindi è possibile catturare immagini a colori dei fenomeni ripresi. Altro punto a favore riguarda una “certa” permeabilità che questi strumenti hanno nei confronti della luce infrarossa nella banda N.I.R. (radiazione infrarossa posta vicina allo spettro visibile), riuscendosi a spingere sino a 800-900 nm di lunghezza d’onda. I CCD e i CMOS sono infatti sensibili a componenti infrarosse e ultraviolette che i nostri occhi non percepiscono. La gamma di frequenze d’onda coperte (in media) da una comune webcam è la seguente: 380/800-900 nm, sino ad arrivare a 1050 nm per sensori CMOS, e 1150 per sensori CCD.
Il nostro invito è rivolto a tutti gli appassionati che intendono cimentarsi nella ricerca e nello studio degli L.T.P.A. utilizzando una normale webcam da 1.3 megapixel. Contattandoci direttamente, è possibile partecipare al progetto ed essere inseriti nell’elenco delle persone o gruppi che offrono la loro esperienza ed operatività (stazione osservativa) per la ricerca.
Parliamo, infatti, di una resa di immagini 4 o 5 volte più grandi di quelle fornite dalle sensibilissime CCTV Camere. Questo dato è molto interessante ed importante perché ci consente di riprendere fenomeni luminosi altrimenti non visibili con sensori più piccoli (640x480 pixel). La webcam che utilizza il nostro gruppo di ricerca fornisce immagini con una risoluzione di 1.3 megapixel (1280x1024 pixel) e quindi in grado di rilevare dettagli molto fini dei fenomeni luminosi che possono comparire nel cielo. Inoltre va considerato un fatto non da sottovalutare, e cioè che i sensori di queste webcam sono a colori e quindi è possibile catturare immagini a colori dei fenomeni ripresi. Altro punto a favore riguarda una “certa” permeabilità che questi strumenti hanno nei confronti della luce infrarossa nella banda N.I.R. (radiazione infrarossa posta vicina allo spettro visibile), riuscendosi a spingere sino a 800-900 nm di lunghezza d’onda. I CCD e i CMOS sono infatti sensibili a componenti infrarosse e ultraviolette che i nostri occhi non percepiscono. La gamma di frequenze d’onda coperte (in media) da una comune webcam è la seguente: 380/800-900 nm, sino ad arrivare a 1050 nm per sensori CMOS, e 1150 per sensori CCD.
Il nostro invito è rivolto a tutti gli appassionati che intendono cimentarsi nella ricerca e nello studio degli L.T.P.A. utilizzando una normale webcam da 1.3 megapixel. Contattandoci direttamente, è possibile partecipare al progetto ed essere inseriti nell’elenco delle persone o gruppi che offrono la loro esperienza ed operatività (stazione osservativa) per la ricerca.
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UFOCapture UFOAnalyzer
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Immagini termiche
In alto potete osservare il rapporto che esiste tra la radianza spettrale e l'emissione termica di un corpo. Tale rapporto vi permette di calcolare l'emissione elettromagnetica in nanometri (nm) di un corpo che ha una determinata temperatura, ricordando che l'uomo è in grado di osservare radiazioni luminose comprese tra 380 e 750 nm. Un filtro IR-Pass da 1000 nm, ad esempio, è permeabile alla radiazione infrarossa emessa da corpi che hanno una temperatura superiore ai 277°C (550°K).
Luminosità e Luce Infrarossa
L'illuminazione è ovviamente il principale fattore da considerare per riprendere delle buone immagini. Così come il nostro occhio vede meglio o peggio in base alla luminosità, così farà la telecamera.
Cos'è la luce infrarossa?
La luce che ci circonda può avere lunghezze d'onda assai variabili che si misurano in nanometri (nm). L'occhio umano percepisce solamente lo spettro che va da 400 a 700 nm all'interno del quale stanno i colori. Al di fuori di questo spettro la luce non è più visibile all'occhio umano: al di sotto dei 400 nm, cioè al di sotto del violetto si ha il campo ultravioletto, mentre al di sopra dei 700 nm, cioè al di sopra del rosso, si entra nel campo dell'infrarosso.
A differenza dell'occhio umano il sensore delle telecamere è però in grado di reagire alla luce infrarossa e basta quindi sistemare nell'ambiente un apparecchio in grado di generare luce infrarossa, perchè per la telecamera diventi perfettamente giorno. Ovviamente per il nostro occhio sarà sempre buio pesto.
Cosa sono i LUX
La luminosità di un ambiente, cosi' come la luminosità' minima delle telecamere infrarosso, si esprime in Lux. E' un parametro importante per la decisione del dispositivo piu' adatto al nostro scopo, in base all'ambiente in cui sara' installato. Per darci un'idea di cosa voglia dire in pratica 0,1 Lux oppure 3 Lux, forniamo questa tabella:
Luce solare diretta: 50,000 lux
Luce del giorno con cielo coperto: 1,000-5000 lux
Interno ufficio: 200–500 lux
Illuminazione corridoi e zone di lavoro esterne: 50-100 lux
Illuminazione pubblica su strada: 10 lux
Notte luna piena: 0.3 lux
Notte senza luna con cielo stellato: 0.001 lux
La luce che colpisce l'obiettivo delle telecamere, non è però quella dell'ambiente, in quanto molto raramente la telecamera sarà rivolta direttamente verso la sorgente luminosa. Bisogna più precisamente considerare la riflessione della luce sulla superficie ripresa dalla telecamera. Gli oggetti, a seconda della loro natura, riflettono una parte della luce che li colpisce e ne assorbono la rimanenza. Questa tabella vi da un'idea della percentuale di riflessione di alcuni materiali comuni, potrete ricavare per similitudine il valore dei materiali non elencati.
Asfalto: 5%
Terra: 7%
Volto umano: 18...25%
Alberi: 20%
Mattoni rossi: 25...35%
Cemento: 40%
Palazzi: 40%
Erba: 40%
Pittura chiara: 75%
Struttura in alluminio: 65%
Neve: 85%...95%
Finestra di vetro: 70%
Utilizzando le 2 tabelle qui sopra è facile ricavare la luminosità che investe l'obiettivo della telecamera. Basta prendere il valore di luminosità ambiente (considerate la situazione di minor luce possibile) e calcolarne la percentuale riflessa dall'oggetto che viene ripreso.
Esempio: Volete riprendere un esterno di notte illuminato da lampione che poniamo fornisca 10 lux. I 10 lux del lampioncino diventano 4 se state riprendendo un giardino d'erba (rifl. 40%), ma si riducano a soli 0,5 lux se riprendete un posteggio asfaltato (rifl. 5%).
La luminosità minima delle telecamere
Se leggete la tabella dei dati tecnici delle telecamere nelle nostre inserzioni troverete indicato un valore di luminosità minima richiesta per fornire una ripresa accettabile. Le telecamere bianco/nero riescono a riprendere anche in condizioni di quasi buio, in genere 0.1 Lux o anche meno, mentre le telecamere a colori sono più esigenti e richiedono di solito almeno 1 Lux.
Quasi tutte le nostre telecamere ad infrarossi hanno la funzione Giorno/Notte, ovvero sono in grado di "trasformarsi" in telecamere bianco/nero al sopraggiungere delle tenebre, mentre restano normali telecamere a colori durante il giorno o in presenza di luce.
La posizione della telecamera
L'illuminazione dell'ambiente va tenuta in considerazione nel posizionamento delle telecamere. Così come è necessario tenere in considerazione la presenza della telecamera quando si installa un nuovo punto luce. In linea di massima la posizione migliore per la fonte luminosa è sopra la telecamera, in modo che il fascio luminoso corra parallelo alla linea di ripresa. Anche la posizione a fianco della telecamera può dare ottimi risultati.
E' da evitarsi la presenza di fonti luminose rivolte verso la telecamera, in quanto provocano un effetto abbagliamento. E' anche bene evitare che la telecamera sia rivolta verso superfici molto riflettenti, come specchi o muri bianchi, in quanto essi rifletterebbero un grande quantità di luce verso la telecamera, causando un problema molto simile ad una fonte luminosa diretta.
Quanto esposto e valido per ogni tipo di fonte luminosa, come faretti alogeni, lampade ad incandescenza, neon etc., ed anche per gli illuminatori ad infrarossi.
Gli illuminatori ad infrarossi
Al buio completo nessuna telecamera, come nessun occhio umano può vedere. Si deve ricorrere agli illuminatori ad infrarossi, che illuminano l'area con luce infrarossa, invisibile all'occhio umano, ma visibilissima per la telecamera. La tecnologia attualmente utilizzata e' quella a LED. I LED sono sempre i più preferiti perché hanno una lunghissima durata e consumano poca corrente.
Contrariamente a quanto si può credere, i LED non risultano totalmente invisibili nell'ambiente scuro, ma assumono, se guardati di fronte, una lieve luminescenza rossastra. E' possibile tuttavia mascherarli con una pellicola a specchio che riduce un pochino l'efficienza, ma li rende totalmente invisibili.
Gli illuminatori sono comandati da un foto-diodo interno che provvede ad accenderli automaticamente al calare delle tenebre e spegnerli di giorno.
La posizione più corretta per il fissaggio dell'illuminatore è sopra o a fianco la telecamera. E' anche possibile installare l'illuminatore distante dalla telecamera, se risulta conveniente per il cablaggio, ma non bisogna mai rivolgerlo verso la telecamera stessa perché la abbaglierebbe. Ottimi sono anche gli illuminatori integrati con la telecamera, permettendo di avere tutto in un unico dispositivo con il miglior posizionamento possibile dei led infrarosso, ovvero in circolo attorno all'obiettivo.
La capacità di illuminazione
Agli illuminatori viene per comodità dato un valore di portata di illuminazione in metri. Si tratta però di un valore assai indicativo in quanto dipende da molti fattori quali la sensibilità della telecamera, la focale ed il diaframma dell'obiettivo, la rifrazione luminosa dell'ambiente circostante e la trasparenza dell'aria. A questo va aggiunto che l'ultima parte dell'area di illuminazione sarà un progressivo scomparire dell'immagine e per questo non sempre sfruttabile.
Per questi motivi è bene considerare un ampio margine di tolleranza nella valutazione della portata che vi serve, anche dell'ordine del 30% e oltre. Se il vostro bersaglio si trova ad esempio a 30 metri, scegliendo un illuminatore da 50 metri non sbaglierete.
Spostamento del fuoco
La luce infrarossa viene deviata dalla lente dell'obiettivo in modo un po' diverso della luce naturale. Il punto focale della lente usata all'infrarosso sarà quindi un po' spostato rispetto a quello suo naturale, per un fenomeno che viene chiamato in inglese "focus shift".
E' possibile, per questo motivo che il fuoco dell'obiettivo sia un po' meno preciso durante la ripresa notturna.
Cos'è la luce infrarossa?
La luce che ci circonda può avere lunghezze d'onda assai variabili che si misurano in nanometri (nm). L'occhio umano percepisce solamente lo spettro che va da 400 a 700 nm all'interno del quale stanno i colori. Al di fuori di questo spettro la luce non è più visibile all'occhio umano: al di sotto dei 400 nm, cioè al di sotto del violetto si ha il campo ultravioletto, mentre al di sopra dei 700 nm, cioè al di sopra del rosso, si entra nel campo dell'infrarosso.
A differenza dell'occhio umano il sensore delle telecamere è però in grado di reagire alla luce infrarossa e basta quindi sistemare nell'ambiente un apparecchio in grado di generare luce infrarossa, perchè per la telecamera diventi perfettamente giorno. Ovviamente per il nostro occhio sarà sempre buio pesto.
Cosa sono i LUX
La luminosità di un ambiente, cosi' come la luminosità' minima delle telecamere infrarosso, si esprime in Lux. E' un parametro importante per la decisione del dispositivo piu' adatto al nostro scopo, in base all'ambiente in cui sara' installato. Per darci un'idea di cosa voglia dire in pratica 0,1 Lux oppure 3 Lux, forniamo questa tabella:
Luce solare diretta: 50,000 lux
Luce del giorno con cielo coperto: 1,000-5000 lux
Interno ufficio: 200–500 lux
Illuminazione corridoi e zone di lavoro esterne: 50-100 lux
Illuminazione pubblica su strada: 10 lux
Notte luna piena: 0.3 lux
Notte senza luna con cielo stellato: 0.001 lux
La luce che colpisce l'obiettivo delle telecamere, non è però quella dell'ambiente, in quanto molto raramente la telecamera sarà rivolta direttamente verso la sorgente luminosa. Bisogna più precisamente considerare la riflessione della luce sulla superficie ripresa dalla telecamera. Gli oggetti, a seconda della loro natura, riflettono una parte della luce che li colpisce e ne assorbono la rimanenza. Questa tabella vi da un'idea della percentuale di riflessione di alcuni materiali comuni, potrete ricavare per similitudine il valore dei materiali non elencati.
Asfalto: 5%
Terra: 7%
Volto umano: 18...25%
Alberi: 20%
Mattoni rossi: 25...35%
Cemento: 40%
Palazzi: 40%
Erba: 40%
Pittura chiara: 75%
Struttura in alluminio: 65%
Neve: 85%...95%
Finestra di vetro: 70%
Utilizzando le 2 tabelle qui sopra è facile ricavare la luminosità che investe l'obiettivo della telecamera. Basta prendere il valore di luminosità ambiente (considerate la situazione di minor luce possibile) e calcolarne la percentuale riflessa dall'oggetto che viene ripreso.
Esempio: Volete riprendere un esterno di notte illuminato da lampione che poniamo fornisca 10 lux. I 10 lux del lampioncino diventano 4 se state riprendendo un giardino d'erba (rifl. 40%), ma si riducano a soli 0,5 lux se riprendete un posteggio asfaltato (rifl. 5%).
La luminosità minima delle telecamere
Se leggete la tabella dei dati tecnici delle telecamere nelle nostre inserzioni troverete indicato un valore di luminosità minima richiesta per fornire una ripresa accettabile. Le telecamere bianco/nero riescono a riprendere anche in condizioni di quasi buio, in genere 0.1 Lux o anche meno, mentre le telecamere a colori sono più esigenti e richiedono di solito almeno 1 Lux.
Quasi tutte le nostre telecamere ad infrarossi hanno la funzione Giorno/Notte, ovvero sono in grado di "trasformarsi" in telecamere bianco/nero al sopraggiungere delle tenebre, mentre restano normali telecamere a colori durante il giorno o in presenza di luce.
La posizione della telecamera
L'illuminazione dell'ambiente va tenuta in considerazione nel posizionamento delle telecamere. Così come è necessario tenere in considerazione la presenza della telecamera quando si installa un nuovo punto luce. In linea di massima la posizione migliore per la fonte luminosa è sopra la telecamera, in modo che il fascio luminoso corra parallelo alla linea di ripresa. Anche la posizione a fianco della telecamera può dare ottimi risultati.
E' da evitarsi la presenza di fonti luminose rivolte verso la telecamera, in quanto provocano un effetto abbagliamento. E' anche bene evitare che la telecamera sia rivolta verso superfici molto riflettenti, come specchi o muri bianchi, in quanto essi rifletterebbero un grande quantità di luce verso la telecamera, causando un problema molto simile ad una fonte luminosa diretta.
Quanto esposto e valido per ogni tipo di fonte luminosa, come faretti alogeni, lampade ad incandescenza, neon etc., ed anche per gli illuminatori ad infrarossi.
Gli illuminatori ad infrarossi
Al buio completo nessuna telecamera, come nessun occhio umano può vedere. Si deve ricorrere agli illuminatori ad infrarossi, che illuminano l'area con luce infrarossa, invisibile all'occhio umano, ma visibilissima per la telecamera. La tecnologia attualmente utilizzata e' quella a LED. I LED sono sempre i più preferiti perché hanno una lunghissima durata e consumano poca corrente.
Contrariamente a quanto si può credere, i LED non risultano totalmente invisibili nell'ambiente scuro, ma assumono, se guardati di fronte, una lieve luminescenza rossastra. E' possibile tuttavia mascherarli con una pellicola a specchio che riduce un pochino l'efficienza, ma li rende totalmente invisibili.
Gli illuminatori sono comandati da un foto-diodo interno che provvede ad accenderli automaticamente al calare delle tenebre e spegnerli di giorno.
La posizione più corretta per il fissaggio dell'illuminatore è sopra o a fianco la telecamera. E' anche possibile installare l'illuminatore distante dalla telecamera, se risulta conveniente per il cablaggio, ma non bisogna mai rivolgerlo verso la telecamera stessa perché la abbaglierebbe. Ottimi sono anche gli illuminatori integrati con la telecamera, permettendo di avere tutto in un unico dispositivo con il miglior posizionamento possibile dei led infrarosso, ovvero in circolo attorno all'obiettivo.
La capacità di illuminazione
Agli illuminatori viene per comodità dato un valore di portata di illuminazione in metri. Si tratta però di un valore assai indicativo in quanto dipende da molti fattori quali la sensibilità della telecamera, la focale ed il diaframma dell'obiettivo, la rifrazione luminosa dell'ambiente circostante e la trasparenza dell'aria. A questo va aggiunto che l'ultima parte dell'area di illuminazione sarà un progressivo scomparire dell'immagine e per questo non sempre sfruttabile.
Per questi motivi è bene considerare un ampio margine di tolleranza nella valutazione della portata che vi serve, anche dell'ordine del 30% e oltre. Se il vostro bersaglio si trova ad esempio a 30 metri, scegliendo un illuminatore da 50 metri non sbaglierete.
Spostamento del fuoco
La luce infrarossa viene deviata dalla lente dell'obiettivo in modo un po' diverso della luce naturale. Il punto focale della lente usata all'infrarosso sarà quindi un po' spostato rispetto a quello suo naturale, per un fenomeno che viene chiamato in inglese "focus shift".
E' possibile, per questo motivo che il fuoco dell'obiettivo sia un po' meno preciso durante la ripresa notturna.
Sito editoriale dell'LTPA Observer Project
