NETD: la sensibilità termica di una telecamera
Il criterio di Johnson ti dice quanti pixel cadono sul bersaglio. Il NETD ti dice se quel bersaglio si distingue dallo sfondo.
Sono due limiti diversi, e il più stringente vince. Una telecamera con ottica lunga e sensore fine può avere pixel a sufficienza su una persona a quattrocento metri, e non vederla comunque perché la differenza di temperatura fra quella persona e il muro alle sue spalle è sotto la soglia di rumore.
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Cosa misura
NETD sta per Noise Equivalent Temperature Difference, differenza di temperatura equivalente al rumore. È la differenza di temperatura fra due punti della scena che produce nell’immagine un segnale pari al rumore del sensore.
In altre parole: la più piccola differenza termica che la telecamera riesce ancora a distinguere dal proprio rumore di fondo. Sotto quella soglia il bersaglio c’è, ma annega nella grana dell’immagine.
Si esprime in millikelvin (mK). Un millikelvin è un millesimo di grado, e la scala Kelvin ha la stessa ampiezza del grado Celsius, quindi 50 mK sono cinque centesimi di grado.
Più basso è il valore, migliore è il sensore. È l’unico parametro delle termiche in cui il numero piccolo è quello buono, e per questo genera confusione.
Quali valori aspettarsi
| Valore | Fascia | Cosa ci fai |
|---|---|---|
| oltre 80 mK | economica | scene ad alto contrasto, distanze brevi |
| 50-80 mK | standard | perimetrali con buon differenziale termico |
| 30-50 mK | professionale | uso generale, anche condizioni sfavorevoli |
| 20-30 mK | alta gamma | lunghe distanze, contrasti deboli |
| sotto 20 mK | specialistica | ricerca, diagnostica, sensori raffreddati |
Sono ordini di grandezza per sensori non raffreddati, cioè i microbolometri che equipaggiano quasi tutte le telecamere di sicurezza. I sensori raffreddati scendono molto più in basso, ma costano un ordine di grandezza in più e hanno parti in movimento che si usurano.
Il punto che quasi tutti saltano
Un NETD senza condizioni di prova non significa niente.
Il valore dipende da tre parametri che devono essere dichiarati insieme al numero.
L’apertura dell’ottica. Un NETD misurato con ottica f/1.0 è migliore di quello misurato con f/1.4 a parità di sensore, perché arriva più energia. Il rapporto è di circa il doppio: 30 mK a f/1.0 corrispondono a circa 60 mK a f/1.4. Confrontare due datasheet con aperture diverse senza accorgersene è l’errore più comune.
La temperatura di scena. Di norma si misura a 30 °C. A temperature di scena più basse il segnale è minore e il NETD peggiora.
La frequenza di quadro. Più bassa è, più tempo ha il sensore per integrare il segnale e migliore risulta il valore. Le misure standard sono a 30 o 60 Hz.
Un datasheet che dichiara “NETD < 50 mK” senza altro dice poco. Uno che dichiara “NETD < 50 mK @ f/1.0, 30 °C, 30 Hz” sta dando un dato utilizzabile.
C’è poi una distinzione che vale la pena conoscere: il valore dichiarato può essere tipico, cioè una media di produzione, oppure garantito, cioè un limite rispettato da ogni esemplare. Sono due informazioni diverse e i datasheet più completi le distinguono.
Il compromesso con il passo del pixel
C’è una tensione fisica che spiega perché non esistono sensori perfetti.
Ridurre il passo del pixel allunga la portata, perché ogni pixel copre meno scena. Ma un pixel più piccolo raccoglie meno energia, quindi a parità di tecnologia il NETD peggiora.
Il passaggio da 17 a 12 micron guadagna il 42% di portata geometrica e in genere perde qualcosa in sensibilità. I costruttori recuperano con materiali e elettronica migliori, ma il compromesso resta.
Significa che il sensore con il passo più fine non è automaticamente il migliore: lo è se il tuo problema è la distanza in condizioni di buon contrasto. Se il problema è vedere bersagli poco contrastati, conta più il NETD.
Come si traduce in campo
Il NETD è una misura di laboratorio. Quello che vedi dipende da quanto contrasto termico produce la scena reale.
Una persona che cammina su un prato in una notte serena d’inverno produce un differenziale di diversi gradi: qualsiasi sensore la vede. La stessa persona ferma davanti a un muro di mattoni che ha accumulato sole tutto il giorno può produrre meno di mezzo grado, e lì la differenza fra un sensore da 80 mK e uno da 30 mK è la differenza fra un allarme e un’immagine vuota.
Le condizioni difficili si somigliano tutte: crepuscolo estivo, superfici che rilasciano calore accumulato, pioggia che uniforma le temperature, nebbia. Se l’impianto deve funzionare anche lì, il NETD conta più della portata dichiarata.
Domande frequenti
Cosa significa NETD?
Noise Equivalent Temperature Difference: la minima differenza di temperatura che la telecamera distingue dal proprio rumore, espressa in millikelvin.
Un NETD più basso è meglio?
Sì. È l’unico parametro delle termiche in cui il numero piccolo è quello buono.
Che valori sono considerati buoni?
Sotto i 50 mK per un uso professionale, sotto i 30 mK per condizioni difficili, sempre a parità di condizioni di prova.
Il NETD influenza la portata?
Indirettamente ma in modo determinante. Il criterio di Johnson dà il limite geometrico; il NETD stabilisce se a quella distanza il bersaglio emerge dallo sfondo. Il limite più stringente è quello che comanda.
Perché due telecamere con lo stesso NETD si comportano diversamente?
Quasi sempre perché i valori sono misurati con aperture o temperature di scena diverse, oppure perché uno è tipico e l’altro garantito.
Termini collegati
- Criterio di Johnson e DRI — il limite geometrico, da leggere insieme al NETD
- Risoluzione e passo del pixel — il compromesso fra portata e sensibilità
- Termografia — il principio fisico su cui si basa la misura