ビデオ監視のためのフレーム レート ガイド

アプリケーションに適したフレーム レートを選択することは重要ですが、10、15、20、30、あるいは 60 フレーム/秒をいつ使用すべきかを理解することは、曖昧な場合があります。

このガイドでは、次のことを説明します。

• 人の移動速度とフレームレートとの比較
• 歩くこと。 1、10、および 30FPS で歩く人をキャプチャした場合、どのようなリスクがあるでしょうか。
• Head Turning: 1、10、30FPSで走っている人をキャプチャした場合、どのようなリスクがあるか。
• Head Turning: 1、10、30FPSで人物の明確なヘッドショットをあと何枚撮れるか。
• Playing cards: 1、10、および30FPSで配られるカードをキャプチャして、何を逃すか。 この 2 つはどのように関係しているのでしょうか。
• Bandwidth vs Frame Rate: フレーム レートの上昇に伴い、帯域幅はどの程度上昇するのでしょうか。

前段階として、オブジェクト、最も一般的な人の速度を知る必要があります。

Speed of People

オブジェクトが速く動くほど、アクションを見逃す可能性が高くなります。 フレーム レートで「速度」を知ることができますが (1フレーム/秒、10フレーム/秒、30フレームなど)、信頼性の高いキャプチャには何フレーム必要でしょうか。

ゆったりしたペースで歩く人は、1 秒間に 4 フィート、この 20 フィートの広い視野を 5 秒で歩きます。5 秒間で、つまり、わずか 1 秒間で 16 フィートをカバーします:

たとえば、1 秒間に 1 フレームだけなら、その時間枠で人は簡単に 4 ～ 16 フィートを移動できます。 5965>

Walking Examples

被写体が FOV 内を歩いているとき、あるフレームから次のフレームにどれだけ移動したかを確認します。

10 FPS ストリームでは、彼はさらに数インチ移動しましたが、まだ同じストライドで捕捉されています。

しかし、1 FPS の例では、彼はフレーム間で約 4 分間前進しており、これは私たちが測定した毎秒約 4 分の歩行速度と一致しています。

実行例

FOV 内を疾走する被写体を 30 FPS ストリームで見ると、彼はまだ歩みの途中で止まっています:

一方、10 FPS のストリームでは、彼はフレーム間で ~2-3′ 距離移動した。

しかし、1 FPS の例では、被写体はフレーム間でほぼ全視野をクリアし、左から入るときに体の一部だけが見え、出るときに後ろ足が見えている状態になっています。

1 FPS の例では、被写体は 1 フレームのみキャプチャされ、フレーム間の FOV の残りはクリアされ、2 フレーム目では後ろ足だけが見えます。

顔のキャプチャ

人が動くと自然に頭を頻繁に動かすので、顔をはっきりと撮影することは難しいことがあります。 このデモでは、廊下を歩いている被写体に首を前後に振ってもらい、フレームレートの違いによる影響を見せています。

1FPSでは1～2枚のヘッドショットが撮影されるだけですが、10FPSでは多くのヘッドショットが撮影されていることにご注目ください。

Playing Cards

このテストでは、カメラがデフォルトのシャッタースピード（1/30）に設定されている状態で、被写体がエースから5までの一連のトランプを配りました。

シャッタースピードとフレームレートの関係

フレームレートはブレの原因にはならない。 これは誤解です。

再びエースから5番までのカードを扱い、カメラの最低シャッタースピードを1/4000秒に上げてみました。 下の画像はディーラーの手とカードのモーションブラーを比較したもので、速いシャッタースピードの例では2のカードがより判読しやすくなっています。 1/1000秒や1/2000秒のシャッタースピードはブレを大幅に軽減しますが、録画をフレームごとに見ると、ディーラーの指やカードの端のあたりでまだ目立ちます。

ブレがある場合は、フレームレートの問題ではなく、シャッタースピードの設定の問題です。 1/30秒のカメラに1/4秒のシャッターを切るなど)。 これは動く物体のブレを引き起こすだけでなく、フレームを失います。

秒あたりのフレームレートは、秒あたりの露光回数より高くなることはありません。 1/4sシャッターの場合、シャッター/露光は1秒間に4回しか開閉しません（つまり、1/4s + 1/4s + 1/4s + 1/4s=1s）。

メーカーによっては、スローシャッターでフレームを偽造し、同じフレームを何度もコピーしている場合があります。 例えば、1/15秒シャッターの場合、15回しか露光できないので、15フレームになります。 30 フレームあるように見せるには、各フレームを 2 回連続で送信します。

Bandwidth vs Frame Rate

フレームレートは帯域幅に影響しますが、H.264 や H.265 など、最近のコーデックの場合、線形ではなくなります。 そのため、フレーム レートを 10 倍 (たとえば、1 から 10 FPS) にした場合、帯域幅の増加ははるかに少なく、多くの場合、帯域幅は 2 ～ 3 倍にしかなりません。 この理由は、フレーム間圧縮にあり、フレーム間で同じであるシーンの部分の帯域幅のニーズを低減します (フレーム間およびフレーム内圧縮の詳細については、コーデック チュートリアルを参照してください)。 平均ビットレートは次のとおりです。

• 1 FPS は 0.179 Mb/s
• 10 FPS では、10 倍のフレームで、1 FPS (0.693 Mb/s) の 4 倍の帯域幅を消費した
• 30 FPS は 3倍のフレームで 10FPS の倍の帯域幅、30倍のフレームでは 1FPS (1. 660 MHz) の 7 倍の帯域幅を消費した
• 1 FPS では、3 倍のフレームを使用して、2 倍の帯域幅になった
• 10 FPS では、3 倍のフレームで、3 倍のフレームを消費し、3 倍のフレームの 7 倍の帯域幅を消費した。299 Mb/s）

これらの測定は、プロのビデオ監視で最も一般的な設定である 1 I フレーム/秒で行われました（これについては、テスト: H.264 を参照してください）。

これについては、帯域幅対フレーム レートのテストおよび 30 対 60 FPS のレポートを参照してください。

使用される平均フレーム レート

業界の平均フレーム レートは ~15 FPS で、このレベルは、ストレージ コストを最低限に抑えながらほとんどの行動を詳細に捕らえるのに十分なフレーム数を提供することを反映しています。

前のセクションで示したように、10 FPS または 15 FPS から 30 FPS に移行すると、ストレージ コストは著しく増加しますが、キャプチャされる詳細はわずかに向上するだけです。 この平均値は、圧縮の改善とより手頃な価格のストレージを理由に、過去数年の間に 10 ～ 15 FPS から増加しています。