Warmtebeeld, geen geheimen meer

De sensor in warmtebeeldkijkers die gevoelig is voor deze warmtestraling wordt een microbolometer genoemd. Met een enorme nauwkeurigheid nemen deze sensoren temperatuurverschillen tot op grote afstand waar. Warmbloedige zoogdieren komen zo enorm goed in beeld, overdag, maar zeker ook ‘s nachts wanneer de omgevingstemperatuur op zijn laagst is. Deze temperatuurverschillen worden door het toestel vertaald in een beeld dat verschijnt op een digitaal display. In essentie is dit wat een warmtebeeldkijker doet. Er zijn echter grote kwaliteitsverschillen in de vele thermische kijkers die vandaag op de markt zijn. Om de kwaliteit van zo’n kijker correct in te schatten, is het belangrijk begrippen zoals sensor resolutie, beelden per seconde, pixel pitch en thermische gevoeligheid te begrijpen. Enkel wanneer je deze parameters kent, kan je appels met appels vergelijken, in plaats van met peren.

SENSOR RESOLUTIE

De resolutie van de thermische sensor - de microbolometer - is een van de allerbelangrijkste parameters die de kwaliteit van een warmtebeeldkijker bepaalt. Hier wordt resolutie uitgedrukt als de breedte en hoogte van een thermische sensor in pixels. Het is in feite het aantal gevoelige elementen - pixels - waaruit de sensor is opgebouwd. Sensoren met een groter aantal pixels kunnen een beter gedetailleerd beeld weergeven. Zo zal een sensor met een resolutie van 320×240 een breedte hebben van 320 pixels met een hoogte van 240 pixels. Een sensor met een hoge resolutie heeft een scherp, duidelijk definieerbaar warmtebeeld als resultaat. Sensoren met een lagere resolutie genereren sneller vervormde beelden met een grovere, onscherpere korrel van het beeld. In de instapcategorie zijn er warmtebeeldkijkers met sensoren van bijvoorbeeld 160×120. In het middensegment vinden we onder meer 320×240 sensoren terug. In het topsegment zijn resoluties van 640×480 en meer heel gewoon. Voor universeel jachtgerelateerd gebruik is een minimale resolutie van 320×240 echt wel aan te raden. Toestellen uit het topsegment met grotere sensoren zijn niet absoluut noodzakelijk, maar helpen wel om een nog beter, scherper beeld te bekomen, ook op lange afstand.

PIXEL PITCH

Een bijkomende factor gelinkt aan sensor resolutie heet pixel pitch. Dit is de afstand tussen de middens van twee naast elkaar liggende sensoren van een microbolometer. Deze afstand wordt uitgedrukt in micron (µm). Dit getal geeft ook een impressie van de pixelgrootte. Ook pixelgrootte is met name verantwoordelijk voor een detailrijker beeld. Des te kleiner de pitch, hoe meer detail je ziet. Vandaag de dag is 17 micron universeel aanvaard op de consumentenmarkt. Sensoren met een pixel pitch van 12 micron beginnen echter steeds meer de kop op te steken. Hoe meer pixels en hoe kleiner hun grootte op een thermische sensor, des te beter wordt de resolutie. Deze uitspraak geldt enkel wanneer je sensoren van dezelfde afmetingen vergelijkt. Dan hebben sensoren met een grotere pixeldichtheid effectief een betere resolutie.

BEELDEN PER SECONDE

Een ander belangrijk onderwerp bij thermische kijkers is het aantal beelden per seconde dat de sensoren genereren. Het aantal beelden per seconde is de werkingssnelheid, of frequentie, waarmee het beeld ververst wordt. Dit wordt uitgedrukt in Herz (Hz). Helemaal onderaan de ladder zijn kijkers met een werkingssnelheid van amper 9Hz oftwel 9 beelden per seconde. Dit loopt op tot 60Hz in kwaliteitskijkers. Bij deze laatste wordt het beeld maar liefst 60 keer per seconde ververst. Een hoog aantal beelden per seconde resulteert in een aangenaam, vloeiend beeld. Enkel sensoren met een frequentie van 50Hz of meer geven een constant, vloeiend beeld zonder haperingen, schokken of dergelijke, zelfs wanneer een dier zich snel voortbeweegt of uzelf als kijker zich in een rijdende auto bevindt. Bij een laag aantal beelden per seconde lijkt het beeld op een film die zich afspeelt in slow motion, alsof het beeld blijft hangen. Dit willen we vermijden. Het is trouwens interessant om te weten waarom de nuttige grens voor het aantal beelden per seconde op 60 ligt. Is een kijker met een werkingssnelheid van 100Hz niet veel beter? In theorie wel, in de praktijk echter niet omdat het menselijk oog zelf maar maximaal 60 beelden per seconde kan registreren. Sneller dan dat is verloren moeite.

THERMISCHE GEVOELIGHEID

Als kers op de taart snijden we nu de thermische gevoeligheid van een sensor aan. Steeds meer wordt met de afkorting NETD geschermd wanneer we het over warmtebeeldkijkers hebben. Maar wat is dit precies? NETD staat in het Engels voor “Noise Equivalent Temperature Difference”, beschrijft de thermische gevoeligheid van een sensor en slaat eigenlijk op de hoeveelheid ruis die weergegeven wordt bij het registeren van temperatuurverschillen. Deze parameter wordt gemeten in millikelvin (mK) en geeft weer in hoeverre het temperatuurwaarde gelijk (of net niet) is aan de ruiswaarde. Tijdens het gebruik registreert een warmtebeeldkijker namelijk niet enkel bruikbare warmtegolven maar ook ruis. Deze ruis bemoeilijkt een scherpe, heldere beeldvorming. Hoe meer ruis, hoe slechter de beeldvorming en hoe hoger de NETD-waarde in millikelvin (mK). Hoe lager de NETD-waarde, hoe minder ruis het beeld verstoord en hoe scherper dit wordt.

In de praktijk betekent dit dat als de oppervlaktetemperatuur van een object, of een dier, laag genoeg is, de aanwezige warmtestralen samenvloeien met de ruis in de omgeving. In extreme gevallen ga je zelfs geen verschil meer zien en zal het warmtesignaal van het dier dat je observeert opgaan in de omgevingsruis. Een fazant in de regen is hier een perfect voorbeeld van. De oppervlakte van het verenkleed is dermate nat en koud dat je met de meeste warmtebeeldkijkers slechts het warmste deel van het beestje zal zien, met name de kop. De rest van het dier gaat op in de omgeving. Vandaar, hoe lager de NETD-waarde van een kijker, hoe beter deze presteert. Kijkers met een NETD van (veel) minder dan 40mK behoren tot de huidige topklasse. Tussen de 40mK en 50mK is goed, tussen de 50mK en 60mK acceptabel. Van NETD’s hoger dan 60mK, zeker als deze richting 80mK gaan, is niet al te veel van te verwachten. In omstandigheden waar temperatuurverschillen minimaal zijn, - koude, regen, mist… - zal een thermische kijker met een lagere NETD altijd beter presteren dan een kijker met een hogere waarde. Met een lagere NETD heb je nu eenmaal minder ruis, meer contrast en dus een betere beeldkwaliteit.

WARMTEBEELD GEBRUIKEN

Er zijn intussen tal van mogelijkheden voor het gebruik van warmtebeeldkijkers. Puur ter observatie zijn er handkijkers waar je het jachtveld snel mee kan ‘scannen’, bijvoorbeeld bij wildtellingen, het lichtbakken… en schadebestrijding. Daarnaast zijn er voorzetkijkers die - mits gebruik van een adapter - op een conventionele richtkijker gemonteerd kunnen worden. Het handige aan dit type kijkers is dat je ze vaak door middel van een monoculair ook als observatiekijker kan gebruiken. Het derde type zijn de pure warmtebeeldrichtkijkers die afhankelijk van het type met een montage op de buks gemonteerd worden in plaats van een conventionele dagrichtkijker. Deze combineren het comfort van een gewone richtkijker met warmtebeeldcapaciteit. Een advies: Voor welk type u ook opteert, respecteer altijd de lokale wet- en regelgeving terzake.

Los van het type warmtebeeldkijker, is één van de grote voordelen van thermische technologie dat het de mogelijkheden van een camera biedt en u dus met de meeste warmtebeeldkijkers foto’s en video’s kan opnemen. Zo hebben de meeste toestellen minstens een AV-poort (om aan te sluiten op een extern scherm, een externe recorder…) terwijl er intussen heel veel merken en types voorzien zijn van een interne recorder en een eigen geheugen, net zoals een digitaal fototoestel. Tot slot bieden een aantal merken de mogelijkheid om een draadloze verbinding te maken van de warmtebeeldcamera naar andere toestellen zoals tablets en smartphones. Op deze manier kan je niet alleen de foto’s en video’s van je warmtebeeld downloaden maar in bepaalde gevallen ook de warmtebeeldcamera aansturen van op je smartphone.

DE ENE PRIJS IS DE ANDERE NIET

Niet zo heel lang geleden kostte een degelijke warmtebeeldkijker je net geen arm en been. De technologie wordt echter niet alleen steeds beter, maar ook betaalbaarder. Topmodellen dragen nog altijd prijskaartjes van 3.000 tot 5.000 EUR en meer, maar een goede middenmoter vind je al in de prijsklasse van 2.000 tot 3.000 EUR. In deze categorie vind je toestellen waar je misschien geen topprestaties van mag verwachten, maar wel een uitstekende prijs/kwaliteitsverhouding bieden die je jaren gebruiksplezier in het veld zal geven. Instapmodellen tussen de 1.000 en de 2.000 EUR geven voor bepaalde toepassingen - zoals op de Kirrung - heel aanvaardbare resultaten, maar ook niet meer dan dat. Net zoals bij dagoptiek geldt ook voor warmtebeeld dat kwaliteit een prijs heeft. Beter even doorsparen voor iets waar je écht tevreden mee bent dan snel snel een goedkoper alternatief in huis halen dat het net niet is.

CONCLUSIE

Net omdat warmtebeeldkijkers geen zichtbaar licht nodig hebben, worden deze toestellen gebruikt in alle mogelijke omstandigheden, van daglicht tot complete duisternis. Niets of niemand blijft verborgen. Daarom stelt warmtebeeld je in staat om heel snel een omgeving te scannen. Geen wonder dat dit soort kijkers zo populair is. Met de parameters hierboven beschreven, kan je nog beter en gerichter aan de slag met warmtebeeld. Zo heeft de duisternis straks helemaal geen geheimen meer.