Este artículo no se centra en explicar qué es el Wide Dynamic Range (WDR) y cuáles son los beneficios del uso de esta tecnología de CCTV, que son sobradamente conocidos, sino que se centra en cómo se calcula el valor del WDR en decibelios (dB), y cómo dicho cálculo no está estandarizado y recae en el propio fabricante. Por ello, debemos ser críticos cuando nos encontremos con cámaras con valores de WDR muy elevados en decibelios (dB) y fijarnos que las características de la cámara avalan los niveles de WDR indicados por el fabricante.

Se utiliza el término de rango dinámico para designar la variación de luminancia que existe en la escena que se quiere capturar, y designa también la mayor o menor capacidad de las cámaras CCTV para obtener numéricamente esa variación. El rango dinámico de una escena condiciona el valor de exposición, siendo ésta más difícil de calcular cuánto más amplio sea el rango que se intenta capturar.

En la práctica las escenas más complejas de exponer son aquellas con un rango dinámico muy grande, con gran variación entre la zona más iluminada y la zona menos iluminada, como ocurre en:

• Escenas exteriores con grandes cambios de luz y sombras a lo largo del día
• Accesos con luz directa en determinadas horas del día
• Portales en los que las cámaras miran hacia la puerta de la calle
• En la entrada principal de un negocio

El WDR (Wide Dynamic Range) en CCTV se refiere a la capacidad de una cámara para manejar escenas con una amplia gama de niveles de iluminación. En situaciones de alto contraste, donde hay áreas muy brillantes y áreas muy oscuras en la misma escena, el WDR permite que la cámara capture detalles tanto en las áreas iluminadas como en las sombras. Esto se logra mediante técnicas como la combinación de múltiples exposiciones o el ajuste dinámico de la exposición para adaptarse a las diferentes condiciones de iluminación dentro de la misma escena. El objetivo del WDR en CCTV es garantizar que la cámara pueda capturar detalles claros y nítidos en toda la imagen, lo que es crucial para la vigilancia y la seguridad, especialmente en entornos con cambios de iluminación frecuentes o condiciones de alto contraste.

Normalmente, se diferencia entre cámaras con WDR Digital (DWDR) o WDR real (también diferenciado como True WDR):

• El DWDR utiliza algoritmos en lugar de sensores para ajustar áreas demasiado oscuras y brillantes en una imagen. En lugar de depender del sensor de imagen, el chip de procesamiento digital (DSP) manipula cada píxel individualmente y calcula la exposición en consecuencia. Sin embargo, esta técnica tiene el inconveniente de que puede hacer que la imagen sea más granulada debido a la intensa manipulación de píxeles.
• El WDR real combina mejoras tanto de hardware como de software. Utiliza sensores de imagen y un DSP para proporcionar una iluminación uniforme en todas las áreas de la imagen. Una cámara con WDR verdadero realiza dos exposiciones (algunos fabricantes utilizan hasta 4) en cada fotograma de video. La primera, a baja velocidad (para capturar la máxima luz), captura la imagen en condiciones de luz normales. La segunda exposición se toma a alta velocidad para capturar menos luz en general y obtener una imagen con fuerte luz en el fondo. La cámara combina las dos exposiciones para formar una imagen equilibrada y bien iluminada.

La calidad del WDR se mide mediante en decibelios (dB). Cuanto mayor sea la cantidad de dB, mejor será la calidad de imagen de la cámara. Pero… ¿Cómo se calcula dicha cantidad de dB? Este es el problema que cada fabricante lo calcula como le es más beneficioso.

Si nos atenemos a la definición, el WDR mide la diferencia entre el nivel máximo de luz (por ejemplo, la luz directa del sol) y el nivel mínimo de luz (por ejemplo, la oscuridad de una habitación) que la cámara puede capturar sin saturar la imagen ni perder detalles en las sombras. Al expresarlo en decibelios (dB) tenemos que la fórmula que nos da el valor del WDR es:

WDR(dB)= 20·log (Nivel máximo de luz/Nivel mínimo de luz)

La problemática de verificar el dato del WDR facilitado por el fabricante, reside en que mientras que todos los fabricantes nos dan la sensibilidad de las cámaras, el nivel mínimo de luz que la cámara puede captar, en luxes; el dato del nivel máximo de luz que sin saturación la cámara puede captar, raramente se facilita.

Algunos fabricantes optan por utilizar una fórmula diferente para el cálculo del WDR, basado en el tiempo máximo y mínimo de exposición, de tal forma que para dichos fabricantes el cálculo es:

WDR (dB) = 20*log(2^(12+log2(Tiempo máximo de exposición/Tiempo mínimo de exposición)))

Nos encontramos ante una aproximación de cálculo del WDR basada en el hecho práctico que el WDR real se consigue mediante dos o más (en función del fabricante) exposiciones de una misma escena. Una exposición con duración amplia y otra con duración mínima. Esta aproximación de cálculo establece que la relación entre los niveles de luz máximo y mínimo, es proporcional a los tiempos máximo y mínimo de exposición. Estos tiempos, vienen marcados por el dato del shutter, proporcionado por el fabricante de modo que el tiempo máximo es en cámaras de 30 imágenes por segundo, de 1/60 s y el tiempo mínimo, puede llegar a 1/120.000 segundos. Con esta fórmula de calcular el WDR y en base a los tiempos de exposición es fácil conseguir WDR teóricos de aproximadamente 150 dB.

¿Cómo discernir ante esta situación qué cámara tiene un mejor WDR?

Basándonos en el concepto base del WDR, esto es, una medida del rango de iluminación abarcable por la cámara. Una cámara tendrá un buen WDR siempre que:

Tenga una buena sensibilidad, ya que esta determina la mínima cantidad de iluminación que la cámara puede captar.

Sin embargo, el nivel máximo de luz que una cámara puede captar sin saturar, es algo más complicado de establecer, ya que depende del tamaño del sensor y la velocidad del obturador (shutter):

• Tamaño del sensor: Los sensores más grandes tienden a captar más luz sin saturar en comparación con sensores más pequeños, ya que tienen una mayor superficie receptora de luz.
• Velocidad del obturador (shutter): La velocidad del obturador determina cuánto tiempo la luz llega al sensor. Una velocidad de obturador más rápida permite menos luz, mientras que una velocidad más lenta permite más luz.

Por ello, siempre que nos encontremos con una cámara de CCTV con WDR real, con independencia de que nos faciliten su valor en decibelios, es una buena práctica observar otros parámetros de la cámara, como son la sensibiulidad, el tamaño del sensor y la velocidad del obturador (shutter), para ver si el valor teórico proporcionado por el fabricante es coherente. Especialmente si el valor de WDR es especialmente alto.

Un factor que podemos utilizar para asegurarnos de que la cámara en cuestión, con independencia del valor de WDR proporcionado por el fabricante, supera los 120 dB, es que ese valor coincide con el l rango dinámico del ojo humano. Es decir que, si la imagen de la cámara no se ve, mejor o igual de cómo nosotros lo veríamos, el WDR de esa cámara, posiblemente, no alcance el valor de 120 dB.

Artículo publicado el LinkedIn el 21/04/2024, para acceder al artículo pulsar aquí.