Het kiezen van de juiste framesnelheid voor uw toepassing is belangrijk, maar het kan onduidelijk zijn wanneer u 10 of 15 of 20 of 30 of zelfs 60 frames per seconde moet gebruiken.
In deze gids leggen we uit:
- Welke snelheid hebben mensen en hoe verhoudt zich dat tot beeldsnelheden.
- Wandelen: Welke risico’s heeft u bij het vastleggen van een lopend persoon bij 1, 10 en 30FPS.
- Lopen: Welke risico’s heeft u bij het vastleggen van een lopende persoon bij 1, 10 en 30FPS.
- Hoofd Draaien: Hoeveel meer duidelijke hoofdopnames krijgt u van een persoon bij 1, 10 en 30FPS.
- Kaarten spelen: Wat mist u bij het vastleggen van kaarten die worden gedeeld bij 1, 10 en 30FPS.
- Sluitertijd vs. Frame Rate: Hoe zijn deze twee gerelateerd?
- Bandbreedte vs. Frame Rate: Hoeveel stijgt de bandbreedte als de frame rate toeneemt?
- Gemiddelde gebruikte Frame Rates: Wat is het industriegemiddelde?
Als voorloper moet je de snelheid van objecten weten, meestal mensen.
Snelheid van mensen
Hoe sneller een object beweegt, hoe meer kans je hebt om een actie te missen. Je kent de ‘snelheid’ met de beeldsnelheid (1 beeld per seconde, 10 beelden per seconde, 30, enz.), maar hoeveel beelden heb je nodig voor een betrouwbare opname?
Een persoon die in een rustig tempo loopt, legt ~4 voet per seconde af, waarmee hij in ~5 seconden door dit 20′ brede beeldveld loopt:
Voor een persoon die loopt, doorloopt ons onderwerp het 20′ beeldveld in ~1.5 seconden, wat betekent dat hij ~16 voet aflegt in slechts één seconde:
Get Notified of Video Surveillance Breaking News
Get Notified of Video Surveillance Breaking News
Als je bijvoorbeeld maar 1 beeldje per seconde hebt, kan een persoon zich in dat tijdsbestek gemakkelijk 4 tot 16 voet verplaatsen. We moeten dit in gedachten houden bij het evalueren van de keuze van framerate.
Loop voorbeelden
Als ons onderwerp door de FOV loopt, zien we hoe ver hij van het ene frame naar het volgende beweegt. In de 30 FPS-stream maakt hij geen volledige pas, maar beweegt hij slechts enkele centimeters tussen de frames.
In de 10 FPS-stream heeft hij enkele centimeters meer bewogen, maar wordt hij nog steeds in dezelfde pas vastgelegd.
In het voorbeeld met 1 FPS is hij echter ~4′ opgeschoven tussen de frames, wat overeenkomt met onze gemeten loopsnelheid van ~4′ per seconde.
Loopvoorbeelden
Terwijl ons onderwerp door de FOV sprint, vangt de 30 FPS-stream hem nog midden in zijn pas:
Terwijl hij in de 10 FPS-stream ~2-3′ heeft afgelegd tussen de frames.
In het voorbeeld met 1 FPS heeft het onderwerp bijna het hele beeldveld tussen de frames doorlopen, waarbij slechts een deel van zijn lichaam zichtbaar is als hij links binnenkomt en zijn achterste voet als hij buitenkomt.
In het voorbeeld met 1 FPS wordt slechts één beeld van het onderwerp vastgelegd, waarbij hij de rest van het beeldveld tussen de beelden opheft en alleen zijn achterste voet zichtbaar is in het tweede beeld.
Gezichten vastleggen
Proberen een duidelijke gezichtsopname te maken kan moeilijk zijn wanneer mensen bewegen, omdat ze hun hoofd van nature vaak bewegen. In deze demonstratie lieten we de persoon zijn hoofd heen en weer schudden terwijl hij door een gang liep, om de impact van verschillende beeldsnelheden te laten zien. Kijk maar eens:
Merk op, bij 1 FPS, worden slechts 1-2 duidelijke hoofdopnamen gemaakt, maar bij 10 FPS, krijg je er veel meer. Tot slot, bij 30 FPS, krijg je er nog een of twee, maar het is niet veel van een verbetering.
Playing Cards
In deze test, ons onderwerp gedeeld een reeks van speelkaarten van aas tot vijf met de camera ingesteld op standaard sluitertijd (1/30).
In de 30 en 10 FPS voorbeelden, kunnen we elke kaart zien als het wordt verwijderd uit de top van het dek en geplaatst op de tafel. In het voorbeeld met 1 FPS zien we echter alleen de kaarten op tafel verschijnen, niet de bewegingen van de dealer, omdat de beeldsnelheid te laag is.
Sluitertijd versus beeldsnelheid
Framesnelheid veroorzaakt geen onscherpte. Dit is een misvatting. De automatische sluitertijdregeling van de camera doet dat wel.
Het opnieuw behandelen van de kaarten Ace tot en met 5, we hebben de minimale sluitertijd van de camera verhoogd tot 1/4000 van een seconde. De onderstaande afbeelding vergelijkt de bewegingsonscherpte in de hand van de dealer en in de kaart, waarbij de kaart 2 veel beter leesbaar is in het voorbeeld met de snelle sluitertijd.
1/4000s sluitertijd elimineerde volledig alle sporen van bewegingsonscherpte. De sluitertijden van 1/1000 en 1/2000 seconde verminderen de onscherpte aanzienlijk, maar deze was nog steeds merkbaar rond de vingers van de dealer en de randen van de kaarten wanneer de opnamen frame-voor-frame werden bekeken.
Als u onscherpte hebt, hebt u een probleem met de sluitertijdconfiguratie, niet met de framerate.
Slow Shutter en Frame Rate
Aan de andere kant, soms willen gebruikers of camerafabrikanten hun maximale sluitertijd standaard instellen op een snelheid die langzamer is dan de framerate (bijv, een 1/4s sluiter voor een 1/30s camera). Dit veroorzaakt niet alleen onscherpte van bewegende objecten, maar je verliest ook frames.
De beeldsnelheid per seconde kan nooit hoger zijn dan het aantal belichtingen per seconde. Als je een 1/4s sluiter hebt, gaat de sluiter / belichting maar 4 keer per seconde open en dicht (dus 1/4s + 1/4s + 1/4s + 1/4s = 1s). Aangezien dit slechts 4 keer gebeurt, kunt u slechts 4 frames in die seconde hebben.
Sommige fabrikanten vervalsen frames met een langzame sluiter, door eenvoudigweg hetzelfde frame steeds opnieuw te kopiëren. Bijvoorbeeld, als u een sluitertijd van 1/15s hebt, kunt u slechts 15 belichtingen hebben en dus 15 frames. Om het te laten lijken alsof je 30 frames hebt, kan elk frame twee keer achter elkaar worden verzonden.
Bandbreedte vs Framerate
Framerate heeft invloed op de bandbreedte, maar voor moderne codecs, zoals H.264 en H.265, is het minder dan lineair. Dus als je de framerate met 10x verhoogt (bijv. van 1 naar 10 FPS), zal de toename in bandbreedte waarschijnlijk veel minder zijn, vaak slechts 2-3 keer meer bandbreedte. Dit is iets wat we regelmatig in de industrie fout zien gaan.
De reden hiervoor is inter-frame compressie, die de bandbreedtebehoefte vermindert voor delen van scènes die hetzelfde blijven over frames heen (voor meer over inter- en intra frame compressie, zie onze CODEC tutorial).
Illustratie van dit punt verder, we namen 30, 10, en 1 FPS metingen om de verandering in bitrate te demonstreren in een gecontroleerde setting in onze conferentieruimte. De gemiddelde bitrates waren als volgt:
- 1 FPS was 0,179 Mb/s
- 10 FPS, met 10x meer frames, verbruikte 4x meer bandbreedte dan 1 FPS (0,693 Mb/s)
- 30 FPS, met 3x meer frames, verbruikte het dubbele van de bandbreedte van 10FPS en, met 30x de frames, 7x de bandbreedte van 1FPS (1.299 Mb/s)
- 30 FPS, met 3x meer frames, verbruikte het dubbele van de bandbreedte van 10FPS en, met 30x de frames, 7x de bandbreedte van 1FPS (1.299 Mb/s).299 Mb/s)
Deze metingen zijn gedaan met 1 I frame per seconde, de meest gebruikelijke instelling bij professionele videobewaking (voor meer hierover, zie: Test: H.264 I vs P Frame Impact).
Voor meer hierover, zie onze rapporten waarin bandbreedte vs framerate en 30 vs 60 FPS worden getest.
Gebruikte gemiddelde framerates
De gemiddelde industriele framerate is ~15 FPS, wat aangeeft dat dit niveau genoeg frames biedt om de meeste acties granulair vast te leggen terwijl de opslagkosten tot een minimum worden beperkt.
Zoals in de vorige sectie is aangetoond, kan het overschakelen van 10 FPS of 15 FPS naar 30 FPS de opslagkosten aanzienlijk verhogen, maar de vastgelegde details slechts marginaal verbeteren. Dit gemiddelde is de afgelopen jaren gestegen van 10 – 15 FPS, waarbij velen verbeteringen in de compressie en betaalbaardere opslag noemen.