Det er vigtigt at vælge den rigtige billedfrekvens til din applikation, men det kan være uklart, hvornår du skal bruge 10, 15, 20, 30 eller endda 60 billeder pr. sekund.
I denne vejledning forklarer vi:
- Hvilken hastighed bevæger mennesker sig med, og hvordan kan det sammenlignes med billedfrekvenser.
- Gåen: Hvilke risici har du, når du optager en person, der går, med 1, 10 og 30 FPS.
- Løb: Hvad har du, når du optager en person, der løber ved 1, 10 og 30FPS.
- Hoveddrejning: Hvor mange flere klare hovedskud får du af en person ved 1, 10 og 30FPS.
- Spiller kort: Hvad går du glip af ved at fange kort, der bliver delt ud ved 1, 10 og 30FPS.
- Shutterhastighed vs. billedhastighed: Hvordan hænger disse to sammen?
- Båndbredde vs. billedfrekvens: Hvor meget stiger båndbredden med stigninger i billedfrekvensen?
- Gennemsnitlige billedfrekvenser anvendt: Hvad er gennemsnittet i branchen?
Som en forløber skal du kende hastigheden af objekter, typisk mennesker.
Hastighed af mennesker
Desto hurtigere et objekt bevæger sig, jo større er sandsynligheden for, at du går glip af en handling. Du kender “hastigheden” med billedfrekvensen (1 billede pr. sekund, 10 billeder pr. sekund, 30 osv.), men hvor mange billeder skal du bruge for at få en pålidelig optagelse?
En person, der går i et roligt tempo, tilbagelægger ~4 fod pr. sekund og går gennem dette 20′ brede FOV på ~5 sekunder:
For en person, der løber, går vores emne gennem det 20′ brede FOV på ~1.5 sekunder, hvilket betyder, at han tilbagelægger ~16′ på bare ét sekund:
Få besked om aktuelle nyheder om videoovervågning
Få besked om aktuelle nyheder om videoovervågning
For eksempel, hvis du kun har 1 billede pr. sekund, kan en person nemt bevæge sig 4 til 16 fod i den tidsramme. Det skal vi huske på, når vi evaluerer valget af billedfrekvens.
Eksempler på gåture
Når vores emne går gennem FOV’et, ser vi, hvor langt han bevæger sig fra det ene billede til det næste. I 30 FPS-strømmen fuldfører han ikke et fuldt skridt og bevæger sig kun nogle få centimeter mellem billederne.
I 10 FPS-strømmen har han bevæget sig nogle få centimeter mere, men er stadig fanget i det samme skridt.
I 1 FPS-eksemplet har han imidlertid bevæget sig ~4′ mellem billederne, hvilket falder i tråd med vores målte ganghastighed på ~4′ i sekundet.
Løbende eksempler
Med vores forsøgsperson, der springer gennem FOV, fanger 30 FPS-strømmen ham stadig midt i skridtet:
Mens han i 10 FPS-strømmen har bevæget sig ~2-3′ mellem billederne.
Men i 1 FPS-eksemplet rydder motivet næsten hele synsfeltet mellem billederne, idet kun en del af hans krop er synlig, da han træder ind til venstre, og hans bagfod er synlig, da han går ud.
I 1 FPS-eksemplet optages kun ét billede af personen, mens han rydder resten af FOV mellem billederne, og kun hans bagfod er synlig i det andet billede.
Fangst af ansigter
Det kan være svært at få et tydeligt billede af ansigtet, når folk bevæger sig, fordi de naturligt flytter hovedet ofte. I denne demonstration fik vi personen til at ryste hovedet frem og tilbage, mens han gik ned ad en gang for at vise virkningen af forskellige billedfrekvenser. Tag et kig:
Bemærk, at der ved 1 FPS kun optages 1-2 klare hovedbilleder, men ved 10 FPS får du mange flere. Endelig får du ved 30 FPS måske en eller to mere, men det er ikke nogen stor forbedring.
Spilkort
I denne test delte vores forsøgsperson en række spillekort fra es til fem med kameraet indstillet til standard lukkerhastighed (1/30).
I eksemplerne med 30 og 10 FPS kan vi se hvert kort, når det fjernes fra toppen af kortspillet og lægges på bordet. I eksemplet med 1 FPS ser vi dog kun kortene, der vises på bordet, og ikke dealerens bevægelser, da billedfrekvensen er for lav.
Slutterhastighed vs. billedfrekvens
Billedfrekvensen giver ikke sløring. Dette er en misforståelse. Det gør kameraets automatiske lukkerhastighedsstyring.
Ved behandling af kortene es til 5 igen hævede vi kameraets mindste lukkerhastighed til 1/4000 sekund. På billedet nedenfor sammenlignes bevægelsesudslæt i dealerens hånd og kortet, hvor kortet med 2 er meget mere læseligt i eksemplet med den hurtige lukkerhastighed.
1/4000s lukkerhastighed eliminerede fuldstændigt alle spor af bevægelsesudslæt. 1/1000 og 1/2000 sekunders lukkerhastigheder reducerer sløret betydeligt, men det var stadig mærkbart omkring forhandlerens fingre og kortets kanter, når man kiggede på optagelserne billede for billede.
Hvis du har sløring, har du et problem med lukkerhastighedskonfigurationen, ikke et problem med billedfrekvensen.
Langsom lukker og billedfrekvens
På den anden side ønsker brugerne nogle gange, eller kamerafabrikanterne indstiller deres maksimale lukkerhastighed som standard til en hastighed, der er langsommere end billedfrekvensen (f.eks, en lukker på 1/4s til et kamera på 1/30s). Dette medfører ikke kun sløring af objekter i bevægelse, men man mister også billeder.
Billedfrekvensen pr. sekund kan aldrig være højere end antallet af eksponeringer pr. sekund. Hvis du har en 1/4s lukker, åbnes og lukkes lukkeren/eksponeringen kun 4 gange pr. sekund (dvs. 1/4s + 1/4s + 1/4s + 1/4s + 1/4s = 1s). Da dette kun sker 4 gange, kan du kun få 4 billeder i det sekund.
Nogle producenter forfalsker billeder med langsom lukker, idet de simpelthen kopierer det samme billede igen og igen. Hvis du f.eks. har en lukker på 1/15s, kan du kun have 15 eksponeringer og dermed 15 billeder. For at få det til at se ud som om, du har 30 billeder, kan hvert billede sendes to gange i træk.
Båndbredde vs. billedfrekvens
Båndbredden påvirker båndbredden, men for moderne codecs, som H.264 og H.265, er den mindre end lineær. Så hvis du øger billedfrekvensen med 10x (f.eks. fra 1 til 10 FPS), vil stigningen i båndbredden sandsynligvis være langt mindre, ofte kun 2-3 gange mere båndbredde. Dette er noget, vi ser fejle jævnligt i branchen.
Grunden til dette er inter-frame-komprimering, som reducerer båndbreddebehovet for dele af scener, der forbliver de samme på tværs af frames (for mere om inter- og intra-frame-komprimering, se vores CODEC-tutorial).
For at illustrere dette punkt yderligere, foretog vi målinger med 30, 10 og 1 FPS for at demonstrere ændringen i bitrate i kontrollerede omgivelser i vores konferencerum. De gennemsnitlige bitrater var som følger:
- 1 FPS var 0,179 Mb/s
- 10 FPS, med 10x flere frames, brugte 4x mere båndbredde end 1 FPS (0,693 Mb/s)
- 30 FPS, med 3x flere frames, brugte dobbelt så meget båndbredde som 10FPS og, med 30x flere frames, 7x så meget båndbredde som 1FPS (1.299 Mb/s)
Disse målinger blev foretaget med 1 I frame per sekund, den mest almindelige indstilling i professionel videoovervågning (for mere herom, se: Test: H.264 I vs P Frame Impact).
For mere om dette, se vores rapporter, der tester båndbredde vs. billedhastighed og 30 vs. 60 FPS.
Gennemsnitlige anvendte billedhastigheder
Den gennemsnitlige billedhastighed i branchen er ~15 FPS, hvilket afspejler, at dette niveau giver nok billeder til at fange de fleste handlinger granulært, samtidig med at lageromkostningerne minimeres.
Som vist i det foregående afsnit kan det at gå fra 10 FPS eller 15 FPS til 30 FPS markant øge lageromkostningerne, men kun marginalt forbedre de registrerede detaljer. Dette gennemsnit er steget fra 10 – 15 FPS i løbet af de seneste år, idet mange nævner forbedringer i komprimering og mere overkommelig lagring.