Editoriale- Comparativa tra un visore termico e un notturno GEN 2+ CGT

Sto scrivendo questo articolo all’interno del Rifugio della Corte sopra Morbegno. A settembre, come consuetudine, mia moglie, io e le figliole trascorriamo un week-end in questo rasserenante luogo. È la nostra piccola cerimonia prima dell’inizio del periodo scolastico. La stanza è la solita: cassettoni con le coperte pesanti, appendiabiti, un letto di legno a castello, un letto matrimoniale e un piccolo lavandino. In questo momento è rischiarata unicamente dal display del netbook che ho portato con me.
Una finestrella semi-aperta svela, in parte, i rumori del bosco mentre un minuscolo abbaino mostra lo scorrere delle nuvole davanti a un cielo fitto di stelle.

Immagine: il cartello che da il benvenuto al rifugio della Corte

 

Dopo una lauta cena a base di taroz, affettati e torta ai frutti di bosco,  ho trascorso una felice serata in compagnia di Konrad (Corrado Morelli), che per anni ha gestito “La Corte”   ma che ora si gode la pensione nella baita a poche centinaia di metri dal Rifugio, tra binocoli, Defender e Telemark.

 

 

Immagine: gli affettati locali
Immagine: I taroz preparati da Elisa

 

Negli ultimi due giorni, oltre alla classica “sbinocolata”, Corrado e io, abbiamo voluto fare una comparativa tra un visore binoculare notturno  ( GEN2+), e il visore termico Zeiss DTI 3/35. Una sfida un po’ atipica, vista la differente tecnologia, ma molto interessante per chi ha ancora dei dubbi su quale strumento prediligere.

Prima di scrivere le mie impressioni personali sull’esito della serata, penso sia utile tracciare un sintetico riassunto sulle caratteristiche delle due tecnologie. Ricordo ai lettori che, a breve, in tutte le edicole, sarà disponibile lo Speciale “Visione notturna, visori notturni e termocamere” che ho curato per l’editore C&C. Quest’ultimo mio lavoro propone decine di pagine riguardanti la storia e il funzionamento dei visori notturni e termici, oltre a decine di schede tecniche dei migliori prodotti (disponibili in Italia) che ho selezionato per gli appassionati.

 

I VISORI NOTTURNI


Questi strumenti sono in grado di utilizzare le sorgenti luminose piu’ deboli (per questo spesso si chiamo visori “stellari” o “lunari”) o la semplice luce ambientale ma anche frequenze che sono impossibili da rilevare dall’occhio umano.  Esistono due tipi di visori notturni: quelli classici “optoelettronici” e i piu’ recenti digitali.

Immagine: Corrado osserva con il suo “Notturno” GEN2+ CGT

 

Come funzionano?
Un visore notturno optoelettronico è composto da un obiettivo che “raccoglie” i fotoni della luce riflessa compresa una parte di luce nell’estremità inferiore dello spettro infrarosso. I fotoni passano attraverso un tubo elettronico a vuoto (tubo intensificatore), alimentato da batterie e composto da un fotocatodo e da una piastra micro-canale.
Il fotocatodo converte i fotoni in elettroni, mentre la piastra micro-canale li moltiplica migliaia di volte. Il fascio di elettroni che esce dal tubo intensificatore si scontra con uno schermo al fosforo che si illumina, creando una immagine verde brillante piu’ sensibile dall’occhio umano. Attraverso l’oculare è possibile focalizzare l’immagine e in certi casi ingrandirla.

Le varie generazioni di visori notturni

Attualmente sono disponibili dispositivi di prima, seconda, terza e quarta generazione. Come ogni prodotto ci saranno delle differenze tra la fascia economica di una generazione e il prodotto “alpha”. Sarà quindi utile verificare con attenzione le caratteristiche di ogni dispositivo, perché strumenti della medesima generazione potrebbero fornire delle prestazioni differenti.

 

Prima generazione
Sono utili piu’ che altro per le osservazioni a breve distanza meglio, se in presenza della Luna o dell’inquinamento luminoso. Spesso sono forniti con illuminatore IR aggiuntivo per migliorarne la resa.

 

Seconda generazione
Hanno una durata superiore rispetto a un GEN 1 (2000-2500 ore al posto di 1000) Il loro IIT è ottimizzato con una MCP (piastra micro – canale) ossia un moltiplicatore di elettroni composto da una guida in vetro dotata di migliaia di fori e da un rivestimento composto da un materiale semiconduttore che può produrre elettroni secondari.
Possono funzionare bene anche senza un illuminatore IR aggiuntivo. È utile ricordarsi che non tutti i GEN2 sono uguali. Potrei, catalogarli in tre fasce: la base, la sportiva e la professionale (plus ). Sovente la differenza dipende dal rapporto definito L/P (coppie di linee per millimetro). Molti modelli standard forniscono una definizione tra i 45 e i 50 lp/mm, ma i più professionali arrivano anche a 75.

Terza generazione
Differiscono dai GEN2 principalmente per la presenza di uno strato di ioni che prolunga la vita degli IIT, infatti, forniscono sino a 10.000 ore di utilizzo. Oltre a ciò sono ottimizzati con un composto chimico che fornisce delle immagini luminose, nitide e contrastate. Per verificare le loro prestazioni è utile verificare il FOM (Figure Of Merit). Moltiplicando gli LP per il rapporto segnale/ rumore (SNR). Ad esempio, un tubo intensificatore (IIT) con un LP/mm di 70 mm e un SNR di 25, fornirà ben 1700 FOM.

Quarta generazione
Il termine GEN4 è usato principalmente dai militari degli Stati Uniti per descrivere la tecnologia filmless, quindi potreste anche incontrare sistemi definiti semplicemente “GEN3 filmless”.
Le loro eccellenti prestazioni dipendono dall’assenza della pellicola di Ioni (si chiama per questo motivo tecnologia filmless, ossia senza pellicola). Sovente godono anche di una alimentazione autocontrollata (autogated). Grazie all’uso di queste due tecnologie la differenza rispetto a un GEN3 è ben visibile. La loro risoluzione è molto elevata, spesso tre volte quella di un comune GEN3 (64 lp/mm contro i classici 12 lp/m). Con il sistema autogated, inoltre, è possibile anche ridurre l’effetto “alone” e le interferenze provocate dalle sorgenti luminose esterne. La loro durata è superiore a 10.000 ore

Sistemi digitali

Nei visori notturni digitali il fascio di luce che entra nell’obiettivo è convertito tramite un sensore CMOS. Una scheda elettronica e un software di gestione interno trasferiscono a un display LCD O OLED l’immagine, migliorandola elettronicamente e spesso ingrandendola.

La differenza principale rispetto a un visore “classico” è che nel primo la luce in entrata dipende principalmente dalla grandezza dell’obiettivo, in un visore digitale è fondamentale anche la risoluzione del sensore. Attualmente la maggior parte dei visori notturni digitali visualizza e registra video in FULL HD a 1080P e i modelli piu’ performanti a 1980 px. L’utilizzo dei CMOS, inoltre, ha consentito una serie di applicazioni alternative come la opportunità di trasferire l’immagini su display, tablet, smartphone. È anche possibile archiviare digitalmente tramite schede o micro schede di memoria, unità USB e altri dispositivi di archiviazione.  Questa tecnologia è in continuo sviluppo grazie al miglioramento incessante dei sensori CMOS, dei softwares di gestione e dei display ad altissima risoluzione.

 

Immagine: la termocamera Zeiss DTI3/35 oggetti di questa sfida

I VISORI TERMICI

Le prestazioni di un visore termico si basano sulla rilevazione del calore (raggi infrarossi) che sono emessi da un corpo o da un oggetto. Questi raggi, com’è risaputo, sono invisibili all’occhio umano.
Vi sono due tipi principali di visore: quelli in cui l’immagine visualizzata mostra “l’aura di calore” emanata dal corpo e quelli più raffinati e costosi, definiti “a scansione” che contengo un rilevatore di raggi infrarossi le cui informazioni sono raccolte da un sistema di specchi che scansionano tutta la scena inquadrata, mostrando una immagine dettaglia e di grande precisione. Il segnale termico è poi convertito in segnale elettrico e inviato, grazie al processore, allo schermo digitale che lo decodifica in una immagine.

La differenza principale tra un visore termico è un visore  notturno è che il primo è in  grado di percepire gli infrarossi emessi da un soggetto /oggetto con temperatura superiore agli zero gradi, un semplice visore notturno, invece, sfrutta la luce infrarossa (residua) che viene riflessa e che è invisibile all’occhio umano, ma che ad esempio è percepita da molti animali notturni, come  i gufi o le civette.

Le prestazioni di un visore termico dipendono da molteplici fattori: la risoluzione del sensore, la sensibilità termica, la correzione di non uniformità e, ovviamente, la qualità del display e del software di gestione delle immagini.
In base alla grandezza del loro sensore, è possibile suddividerli tra visori termici a bassa risoluzione – ≤ 160×120 (19.200 pixel) a media, 320×240 (76.800 pixel) e alta   640×480 (307.200 pixel)

Le sue caratteristiche in breve

Pixel Pitch
Il rilevatore IR di un visore termico è composto da vari pixel termici che formano una matrice regolare. La distanza in micron tra i centri di due pixel adiacenti è definita “pixel pitch”. Minore è la distanza e maggiori dettagli si percepiranno.

Sensibilità termica
La sensibilità termica varia al variare della temperatura dell’oggetto. Il rapporto segnale (crescente) e rumore (fisso) migliorerà durante la visualizzazione degli oggetti molto caldi. Purtroppo i visori termici sono utilizzati principalmente per analizzare le basse temperature termiche e il loro differenziale (ambiente o animali e uomini), per questi motivi, il contrasto termico non sarà mai molto elevato.

Contrasto termico
E’ spesso evidenziata nei cataloghi dei costruttori con l’acronimo” NETD”  Noise Equivalent Temperature Difference”. E’ la capacità che ha un rilevatore di immagini termiche di percepire differenze molto piccole nella radiazione termica della scena inquadrata, quindi: maggiore sarà il rumore e maggiore sarà il valore NETD del visore.

Rumore termico

Il circuito elettrico di un sensore infrarossi è poco complesso e consente di convertire il differente cambiamento di temperatura da pixel a pixel in un valore digitale. Per questo motivo, tutti i segnali analogici trasportano anche un certo livello di “rumore” che è generato dal sensore. È proprio il rapporto tra segnale e rumore che influisce negativamente sulla qualità di una immagine e per tale motivo con i visori termici meno performanti sarà più visibile, ciò che molti definiscono “la neve” nelle immagini.

Diametro obiettivo e apertura focale
I sensori termici necessitano di ottiche molto luminose, come ad esempio gli obiettivi aperti a F/1 o a F/1.2. Un visore termico con 50mk se usato con un obiettivo aperto a F/1.4 raggiungerà una sensibilità paragonabile a 100 mk, che diventeranno 200 mk se utilizzato con un costoso obiettivo aperto a F/1.

NUC
È la calibrazione, anche detta: “correzione della non uniformità” – E’ possibile percepirla ogni volta in cui il visore termico congelerà l’immagine emettendo un clic. Quando la scena e l’ambiente mutano, l’otturatore del visore si abbassa tra l’ottica e il rilevatore; giacché il calore della termocamera può interferire con le corrette letture di temperatura, per migliorarne la precisione, la telecamera misurerà la radiazione IR dalla propria ottica e poi regolerà l’immagine in base a tale lettura.

 

Ulteriori caratteristiche

Le immagini trasmesse da un sensore dipendono anche dalle potenzialità del software di gestione delle immagini e dalla qualità del display. Per tale motivo a parità di sensore, sarà anche utile verificare tutte le altre caratteristiche tecniche dello strumento prescelto.

 

I CONTENDENTI

ZEISS DTI 3/35

È l’unico visore termico disponibile nel catalogo Zeiss, potete leggere le mie impressioni all’interno di questo articolo https://www.binomania.it/recensione_zeiss_dti/  e vedere la video recensione presente sul canale YouTube di Binomania.
Lo Zeiss DTI 3/35 è equipaggiato con un sensore che possiede una risoluzione di 384 x 288 pixel, il suo pixel pitch è pari a 17 micron.  Il raggio di rilevamento per un oggetto di 1,6 x 0,6 m è di 1235 metri.  Possiede, inoltre, un NETD inferiore a 50 Milli Kelvin. Grazie alla filosofia ERGO CONTROL, anche lo Zeiss DTI 3/35 è bilanciato e facile da utilizzare. È composto, infatti, da pochi pulsanti che consentono rapidamente di sfruttare tutte le impostazioni, anche con una sola mano. Essendo concepito per l’uso outdoor è ovviamente impermeabilizzato (IP66) nonché in grado di funzionare tra i -10 e i + 66°.
Mi è piaciuto particolarmente il DISPLAY LCOS che possiede un frame rate di 50 Hz, è abbastanza riposante e fornisce una risoluzione di 1280x 960 pixel. Da un punto di vista ottico, posso confermare che la lunghezza focale dell’obiettivo è di 35 mm e consente un ingrandimento ottico di 2.5X. Il passaggio tra 1X e 4X, avviene con incrementi di 0.5X attraverso il pulsante dedicato. L’ingrandimento massimo è perfetto per sfruttare l’intero potere risolutivo fornito dal sensore, superare questo limite sarebbe risultato superfluo. Lo Zeiss DTI 3/35 inquadra 19 m a 1000 m (1.08°) che reputo perfetti in questi sistemi, per consentire la ripresa di un buon campo di vista quando, ad esempio, si prova a utilizzarlo nei boschi. Ho apprezzato anche la impostazione “Picture in Picture” che consente di sovrapporre l’immagine zoomata con quella inquadrata, magari a 1X. In questo modo si godrà di una vista di insieme senza perdere il dettaglio sul soggetto.
È possibile collegarlo al proprio smartphone attraverso l’applicazione ZEISS HUNTING, ed è riconoscuto come periferica esterna- tramite la porta USB-C- dai  personal computer. L’ho provato con  vari sistemi operativi: Windows 10, 7 e Linux.

 

immagine: io mentre osservo con lo Zeiss DTI3/35

 

LIVI OPTIK GEN 2+ CGT

Il visore notturno di Corrado è un “visore notturno binoculare con un diametro dell’obiettivo di quasi 70 mm, è un GEN2+ con tubo intensificatore “CGT- Commercial Grade Tube”. Ha un ingrandimento ottico pari a 5X, il rapporto focale dell’obiettivo è di F/1 ed è in grado di mostrare una figura umana a circa 400-500 metri di distanza  con condizioni di illuminazioni pari a  3·10-3 lx, m.   Non conosco le specifiche del tubo intensificatore utilizzato ma presumo che uno strumento del genere, di solito consenta una risoluzione pari a superiore ai 55 lp/mm. Insomma: un prodotto decisamente performante, anche se prodotto qualche anno fa.

 

 

LA SFIDA: TERMICO vs OPTOELETTRONICO

Abbiamo utilizzato i visori nel corso di due notti. La prima è avvenuta di fronte al rifugio della Corte, osservando i prati circostanti.  La seconda serata abbiamo utilizzato il Defender di Corrado per spostarci verso una vallata  molto buia alla ricerca di cervi e altri animali.

Immagine: Il Land Rover “Defender” di Corrado ci ha portato con grazia, potenza e maestria tra le mulattiere della zona

 

Il visore notturno Livi Optik ha mostrato una notevole potenza, penso sia uno tra i migliori che ho avuto il piacere di utilizzare negli ultimi anni. E’ doveroso, inoltre, considerare che Corrado l’ha utilizzato per molte ore e quindi le sue prestazioni erano leggermente inferiori rispetto alle prime accensioni. La luminosità è ottima e ha consentito di percepire tranquillamente delle volpi e delle lepri a 80-100 metri di distanza. Anche la nitidezza della visione, migliorata anche grazie al pannello ai fosfori che trasmetteva un piacevole colore verde, mostrava un paesaggio realistico. Le luci della illuminazione pubblica, in fondo alla valle, si palesavano come piccole ma luminose sferette dotate di un lieve alone. La visione del cielo stellato era eccellente, forse la migliore tra i visori notturni “optoelettronici” provati, giacché, pur non consentendo una ovvia puntiformità stellare, garantiva una piacevolezza nella scansione del cielo notturno che esibiva centinaia di stelle completamente invisibili a occhio nudo, seppur fossero piu’ piccole palline che oggetti ben puntiformi. Un altro lato positivo del visore notturno classico è la sua estrema semplicità d’uso, molto simile a quella di un classico binocolo. Non ci sono molte operazioni da compiere se non l’accensione e la regolazione della messa a fuoco; inoltre, grazie al sistema binoculare integrato, la profondità di campo era eccezionale. Ho potuto percepire nettamente le distanze tra gli alberi circostanti, le baite e la vallata. La sensazione percepita era di estrema naturalezza. Inoltre l’ampio diametro dell’obiettivo in grado di fornire 5X, a mostrato i soggetti piu’ vicini con una chiarezza di dettaglio “da binocolo crepuscolare”.

Immagine: io e Corrado, durante la sfida

 

La termocamera Zeiss DTI3/35, tuttavia, era piu’ abile nello svelare le sagome (termiche) dei soggetti, tanto che, per scovare con il LiviOptik alcune lepri, abbiamo dovuto usare come riferimento il visore termico che mostrava perfettamente gli animali nascosti nell’erba dei prati. In questo caso, era meglio scansionare la zona anche a solo 1X, 1.5X per trovare il soggetto e poi eventualmente ingrandire sino a 4X.

È palese, infatti, la facilità con cui il visore termico Zeiss DTI 3/35 ha mostrato gli animali in piena notte e in totale assenza di luce. Un termico si riesce a spingere laddove anche il piu’ performante visore notturno inizia a vacillare. Corrado è rimasto così impressionato dal contrasto e dalla nitidezza forniti dallo Zeiss DTI 3/35, tanto che, alla fine della “due giorni” ha confessato di poter rinunciare ai suoi visori notturni classici per acquistare un termico di nuova generazione.

È abbastanza difficile esprimere le impressioni d’uso quando si inizia a osservare con uno strumento del genere. Di primo acchito, infatti, si è spaesati dalla visione termica, molto differente dalla classica visione notturna “con fotocatodo” ma quando si inizia a scansionare una radura a notte fonda, e senza luna, non si può che apprezzarne le potenzialità.

Oltretutto, abbiamo appurato sul campo, come le prestazioni del visore notturno calino drasticamente con l’arrivo della foschia o della nebbia, un fattore che in realtà non inficia la visione di un termico, anzi l’aggiornamento del nuovo firmware dello Zeiss DTI 3/35 ha apportato un miglioramento del contrasto proprio in queste circostanze, tanto che la visione degli animali presenti a lunghissima distanza, con un po’ di umidità che veleggiava tra le due valli, ha certificato, se ancora ce ne fosse bisogno, le performance di una termocamera rispetto a un classico “notturno stellare”.

Sono abbastanza sicuro che nei prossimi anni vedremo sempre meno binocoli crepuscolari: il futuro è la visione termica e per tale motivo, la maggior parte delle aziende entrerà in questo settore per proporre soluzioni sempre piu’ aggiornate e performanti.

In estrema sintesi vediamo insieme i pregi e i difetti dei due sistemi di visione notturna

Immagine: un pessimo scatto ottenuto con lo smartphone che testimonia la comparativa effettuata la prima notte

 

 PREGI E DIFETTI

Pregi del visore termico

  • Estremamente efficace di notte senza l’ausilio di luce
  • Mostra con facilità anche soggetti poco contrastati
  • Rileva le variazioni di calore anche in presenza di nebbia, foschia, fogliame rado e rovi.
  • Può essere utilizzato anche di giorno

Difetti dei visori termici

  • La traccia termica del soggetto non è naturale come quella del visore notturno
  • Il freddo elevato o le osservazioni, ad esempio, in zone rocciose in pieno sole possono diminuire le prestazioni di un visore termico
  • Non è possibile osservare dietro i vetri
  • Come tutti i prodotti elettronici possono essere soggetti a malfunzionamenti anche software

 

 

Immagini: in queste due fotografie si nota benissimo la differenza tra contrasto e nitidezza di una termocamera rispetto (in questo caso) a un visore notturno digitale

Pregi dei visori notturni

  • Nelle migliori condizioni osservative possibili, le immagini fornite da un visore notturno di alta qualità sono estremamente dettagliate. I visori termici possiedono ancora dei sensori1 troppo piccoli per mostrare dettagli su soggetti lontani centinaia di metri.
  • Possono migliorare le loro prestazioni grazie a un illuminatore IR aggiuntivo
  • L’immagine è piu’ naturale
  • Si possono utilizzare dietro i vetri.
  • Con l’avvento dei visori termici nel settore venatorio, iniziano a trovarsi ottimi visori notturni a prezzi inferiori rispetto anni fa.

 

Difetti dei visori notturni

  • Hanno bisogno di una fonte di luce per mostrare delle immagini utilizzabili
  • Gli animali o le persone rimangono nascoste dal fogliame
  • La nebbia e la foschia ne diminuiscono notevolmente le prestazioni.
  • I soggetti poco contrastati sono difficilmente percepibili
  • Anche i visori notturni digitali sono soggetti all’esaurimento delle batterie o a eventuali malfunzionamenti software
Immagine: i prati de La Corte poco prima del crepuscolo. Serata molto impegnativa per un visore notturno: nuvoloso e senza luna

 

 IN SINTESI

 

Pare indubbio che se avessimo avuto la necessità di identificare a distanza medio-breve alcuni animali, senza badare alla “naturalezza” delle immagini fornite, il visore termico sarebbe stato il prodotto piu’ preformante.
Di contro, ritengo che per un certo tipo di osservazione, il visore notturno, conceda ancora di osservare dettagli di animali molto distanti con maggior naturalezza rispetto alla traccia termica “costruita” tramite i pixel degli attuali sensori. Grazie alle torce IR aggiuntive di ultima generazione , inoltre,  èpossibile dare nuova vita ai vecchi visori notturni

Sussistono poi ulteriori fattori da mettere in gioco, come l’esperienza dell’utilizzatore, il budget a disposizione, se la zona è soggetta a foschia e nebbia, se si possiede già un performante illuminatore IR e altro ancora. RItengo che la sfida non sia ancora del tutto chiusa. Ci sarà modo di compiere ulteriori comparative durante l’anno. E voi cosa preferite? La termocamera o il visore notturno?
Potete commentare qui di seguito. Buone osservazioni a tutti

 

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Mi chiamo Piergiovanni Salimbeni, sono un giornalista indipendente iscritto all’Ordine Professionale dei Giornalisti della Lombardia. Sono nato il 17 Febbraio del 1975 e nel 1997 ho iniziato le mie prime collaborazioni editoriali con alcuni mensili nazionali. Mi sono laureato presso l’Università Statale di Milano con una tesi riguardante i danni da inquinamento elettromagnetico e le antenne di Radio Vaticana. Da quasi venti anni mi occupo di test strumentali, ho iniziato con i telescopi astronomici, per poi specializzarmi nelle ottiche naturalistiche. Nel 2012 ho inaugurato le prime recensioni riguardanti i prodotti per la visione notturna. Mi sono specializzato nell’utilizzo dei visori notturni optoelettronici per poi passare ad analizzare i primi visori digitali notturni e i prodotti per la visione termica. Dopo aver curato lo speciale Visione Notturna per la rivista CacciaMagazine e aver creato il gruppo Facebook “Visori termici, visori notturni e fototrappolaggio” ho deciso di lavorare a questo nuovo progetto editoriale per separare questo genere di recensioni dal mio sito www.binomania.it  dedicato ai binocoli, agli spotting scope e ai telescopi astronomici.

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