Výběr správné snímkové frekvence pro vaši aplikaci je důležitý, ale pochopit, kdy byste měli použít 10, 15, 20, 30 nebo dokonce 60 snímků za sekundu, může být nejasné.
V této příručce vysvětlujeme:
- Jakou rychlostí se pohybují lidé a jak to souvisí se snímkovou frekvencí.
- Chůze:
- Běh:
- Točení hlavou: Jaká máte rizika při zachycení osoby běžící při 1, 10 a 30FPS:
- Přehrávání karet: Kolik dalších jasných záběrů hlavy získáte při zachycení osoby při 1, 10 a 30FPS.
- Přehrávání karet:
- Rychlost závěrky v závislosti na snímkové frekvenci:
- Šířka pásma vs. snímková frekvence: Jak spolu souvisí?
- Průměrná použitá snímková frekvence:
Rychlost lidí
Čím rychleji se objekt pohybuje, tím větší je pravděpodobnost, že vám unikne nějaká akce. Znáte „rychlost“ pomocí snímkové frekvence (1 snímek za sekundu, 10 snímků za sekundu, 30 atd.), ale kolik snímků potřebujete pro spolehlivé zachycení?“
Člověk jdoucí volným tempem urazí ~4 stopy za sekundu, projde tímto 20′ širokým FOV za ~5 sekund:
Pokud člověk běží, náš objekt projde 20′ FOV za ~1 sekundu.5 sekund, což znamená, že urazí ~16 stop za pouhou jednu sekundu:
Získejte oznámení o nejnovějších zprávách z videodohledu
Získejte oznámení o nejnovějších zprávách z videodohledu
Pokud máte k dispozici například pouze 1 snímek za sekundu, může se osoba v tomto časovém rámci snadno pohybovat o 4 až 16 stop. To musíme mít na paměti při vyhodnocování volby snímkové frekvence.
Příklady chůze
Když náš objekt prochází FOV, sledujeme, jak daleko se pohybuje od jednoho snímku k druhému. V proudu 30 FPS nedokončí celý krok, mezi jednotlivými snímky se posune jen o několik centimetrů.
V proudu 10 FPS se posunul o několik centimetrů více, ale stále je zachycen ve stejném kroku.
V příkladu s rychlostí 1 FPS však mezi snímky pokročil o ~4′, což odpovídá námi naměřené rychlosti chůze ~4′ za sekundu.
Příklady běhu
Při sprintu našeho subjektu přes FOV ho proud 30 FPS stále zachycuje uprostřed kroku:
Zatímco v proudu 10 FPS urazil mezi snímky ~2-3′.
V příkladu se snímkovou frekvencí 1 FPS však subjekt mezi snímky vyklidí téměř celé zorné pole, přičemž při vstupu je vidět pouze část jeho těla vlevo a při výstupu zadní noha.
V příkladu s 1 FPS je zachycen pouze jeden snímek subjektu, který mezi snímky vyčistí zbytek FOV, přičemž na druhém snímku je vidět pouze jeho zadní noha.
Zachycení obličejů
Snažit se získat jasný záběr obličeje může být obtížné, když se lidé pohybují, protože přirozeně často posouvají hlavu. V této ukázce jsme nechali objekt kroutit hlavou sem a tam při chůzi po chodbě, abychom ukázali vliv různých snímkových frekvencí. Podívejte se:
Všimněte si, že při snímkové frekvenci 1 FPS jsou zachyceny pouze 1-2 jasné záběry hlavy, ale při 10 FPS jich získáte mnohem více. A konečně při 30 FPS jich možná získáte o jeden nebo dva více, ale není to o mnoho lepší.
Hrací karty
V tomto testu náš subjekt rozdával sérii hracích karet od esa po pětku s fotoaparátem nastaveným na výchozí rychlost závěrky (1/30).
V příkladech s 30 a 10 FPS vidíme každou kartu, jak je vyjmuta z horní části balíčku a položena na stůl. V příkladu s 1 FPS však vidíme pouze karty objevující se na stole, nikoli pohyby krupiéra, protože snímková frekvence je příliš nízká.
Rychlost závěrky v závislosti na snímkové frekvenci
Snímková frekvence nezpůsobuje rozmazání. To je mylná představa. Dělá to automatická regulace rychlosti závěrky fotoaparátu.
Znovu jsme při řešení karet Ace až 5 zvýšili minimální rychlost závěrky fotoaparátu na 1/4000 sekundy. Následující obrázek porovnává rozmazání pohybu v ruce rozdávajícího a na kartě, přičemž karta 2 je v příkladu s vysokou rychlostí závěrky mnohem čitelnější.
1/4000s rychlost závěrky zcela odstranila všechny stopy po rozmazání pohybu. Rychlosti závěrky 1/1000 a 1/2000 sekundy výrazně snižují rozmazání, ale při prohlížení záznamů po jednotlivých snímcích bylo stále patrné kolem prstů prodejce a okrajů karet.
Pokud máte rozmazání, máte problém s konfigurací rychlosti závěrky, nikoliv se snímkovou frekvencí.
Pomalá závěrka a snímková frekvence
Na druhou stranu, někdy uživatelé chtějí nebo výrobci fotoaparátů nastaví ve výchozím nastavení maximální rychlost závěrky pomalejší než snímková frekvence (např, závěrka 1/4s pro fotoaparát se snímkovou frekvencí 1/30s). To způsobuje nejen rozmazání pohybujících se objektů, ale také ztrátu snímků.
Snímková frekvence za sekundu nemůže být nikdy vyšší než počet expozic za sekundu. Pokud máte 1/4s závěrku, závěrka / expozice se otevře a zavře pouze 4krát za sekundu (tj. 1/4s + 1/4s + 1/4s + 1/4s = 1s). Protože k tomu dojde pouze 4krát, můžete mít v této sekundě pouze 4 snímky.
Někteří výrobci falšují snímky s pomalou závěrkou, jednoduše kopírují stejný snímek stále dokola. Například pokud máte závěrku 1/15s, můžete mít pouze 15 expozic, a tedy 15 snímků. Aby to vypadalo, že máte 30 snímků, může být každý snímek odeslán dvakrát za sebou.
Šířka pásma vs. snímková frekvence
Snímková frekvence ovlivňuje šířku pásma, ale u moderních kodeků, jako jsou H.264 a H.265, je méně než lineární. Pokud tedy zvýšíte snímkovou frekvenci 10x (např. z 1 na 10 FPS), nárůst šířky pásma bude pravděpodobně mnohem menší, často jen 2-3x větší. To je něco, co se v průmyslu pravidelně zaměňuje.
Důvodem je mezisnímková komprese, která snižuje potřebu šířky pásma pro části scén, které zůstávají stejné napříč snímky (více informací o mezisnímkové a vnitrosnímkové kompresi naleznete v našem tutoriálu CODEC).
Pro další ilustraci tohoto bodu jsme provedli měření rychlostí 30, 10 a 1 FPS, abychom demonstrovali změnu přenosové rychlosti v kontrolovaném prostředí v naší konferenční místnosti. Průměrné přenosové rychlosti byly následující:
- 1 FPS byla 0,179 Mb/s
- 10 FPS s 10x více snímky spotřebovalo 4x větší šířku pásma než 1 FPS (0,693 Mb/s)
- 30 FPS s 3x více snímky spotřebovalo dvojnásobnou šířku pásma než 10FPS a s 30x více snímky 7x větší šířku pásma než 1FPS (1.299 Mb/s)
Tato měření byla provedena s 1 I snímkem za sekundu, což je nejběžnější nastavení v profesionálním videodohledu (více o tom viz: Test: H.264 I vs. P Frame Impact).
Více o tom viz naše zprávy testující šířku pásma v závislosti na snímkové frekvenci a 30 vs. 60 FPS.
Průměrná použitá snímková frekvence
Průměrná průmyslová snímková frekvence je ~15 FPS, což odráží, že tato úroveň poskytuje dostatek snímků pro granulární zachycení většiny akcí při minimalizaci nákladů na ukládání.
Jak je uvedeno v předchozí části, přechod z 10 FPS nebo 15 FPS na 30 FPS může znatelně zvýšit náklady na úložiště, ale jen nepatrně zlepšit zachycené detaily. Tento průměr se v posledních letech zvýšil z 10 – 15 FPS, přičemž mnozí uvádějí zlepšení komprese a cenově dostupnější úložiště
.