Przewodnik po częstotliwości odświeżania obrazu w monitoringu wizyjnym

Na przykład, jeśli masz tylko 1 klatkę na sekundę, osoba może łatwo poruszyć się od 4 do 16 stóp w tym przedziale czasu. Musimy o tym pamiętać podczas oceny wyboru częstotliwości odświeżania.

Przykłady chodzenia

Jak nasz obiekt przechodzi przez FOV, widzimy, jak daleko porusza się od jednej klatki do następnej. W strumieniu 30 FPS, nie wykonuje on pełnego kroku, poruszając się tylko o kilka cali pomiędzy klatkami.

W strumieniu 10 FPS, poruszył się on o kilka cali więcej, ale nadal jest uchwycony w tym samym kroku.

Jednakże, w przykładzie 1 FPS, poruszał się ~4′ pomiędzy klatkami, co jest zgodne z naszą zmierzoną prędkością chodzenia ~4′ na sekundę.

Przykłady biegania

Przy naszym obiekcie biegnącym sprintem przez FOV, strumień 30 FPS wciąż łapie go w połowie kroku:

Podczas gdy w strumieniu 10 FPS, przebył on ~2-3′ między klatkami.

Jednakże w przykładzie 1 FPS, obiekt oczyszcza prawie całe pole widzenia pomiędzy klatkami, z tylko częścią ciała widoczną jak wchodzi z lewej strony i tylną stopą widoczną jak wychodzi.

W przykładzie 1 FPS, tylko jedna klatka obiektu jest przechwycona, z nim oczyszczającym resztę FOV między klatkami, z tylko jego tylną stopą widoczną w drugiej klatce.

Przechwytywanie twarzy

Próba uzyskania wyraźnego ujęcia twarzy może być trudna, gdy ludzie się poruszają, ponieważ naturalnie często przesuwają głowę. W tej demonstracji fotografowana osoba potrząsała głową w przód i w tył, idąc korytarzem, aby pokazać wpływ różnych częstotliwości odświeżania obrazu. Przyjrzyj się:

Zauważ, że przy 1 FPS przechwytywane są tylko 1-2 wyraźne ujęcia głowy, ale przy 10 FPS otrzymujesz ich znacznie więcej. Wreszcie, przy 30 FPS, można uzyskać jeden lub dwa więcej, ale nie jest to duża poprawa.

Granie w karty

W tym teście, nasz obiekt rozdał serię kart do gry od asa do piątki z aparatem ustawionym na domyślny czas otwarcia migawki (1/30).

W przykładach 30 i 10 FPS, możemy zobaczyć każdą kartę, jak jest ona usuwana z wierzchu talii i umieszczana na stole. Jednak w przykładzie 1 FPS, widzimy tylko karty pojawiające się na stole, a nie ruchy krupiera, ponieważ liczba klatek na sekundę jest zbyt niska.

Szybkość migawki a liczba klatek na sekundę

Szczęstotliwość klatek na sekundę nie powoduje rozmycia. Jest to błędne przekonanie. Robi to automatyczna regulacja czasu otwarcia migawki aparatu.

Rozpatrując ponownie karty od Ace do 5, podnieśliśmy minimalny czas otwarcia migawki aparatu do 1/4000 sekundy. Poniższy obraz porównuje rozmycie ruchu w dłoni krupiera i na karcie, z 2 kartą znacznie bardziej czytelną w przykładzie z szybką migawką.

1/4000s prędkość migawki całkowicie wyeliminowała wszystkie ślady rozmycia ruchu. Prędkości migawki 1/1000 i 1/2000 sekundy znacznie zmniejszają rozmycie, ale nadal było ono zauważalne wokół palców sprzedawcy i krawędzi kart podczas oglądania nagrań klatka po klatce.

Jeśli masz rozmycie, masz problem z konfiguracją prędkości migawki, a nie z ilością klatek na sekundę.

Powolna migawka i ilość klatek na sekundę

Z drugiej strony, czasami użytkownicy chcą lub producenci aparatów domyślnie ustawiają ich maksymalną migawkę na prędkość wolniejszą niż ilość klatek na sekundę (np, migawka 1/4s dla aparatu 1/30s). Nie tylko powoduje to rozmycie poruszających się obiektów, ale również utratę klatek.

Rozdzielczość klatek na sekundę nigdy nie może być większa niż liczba ekspozycji na sekundę. Jeśli masz migawkę 1/4s, migawka / ekspozycja otwiera się i zamyka tylko 4 razy na sekundę (tj. 1/4s + 1/4s + 1/4s + 1/4s = 1s). Ponieważ dzieje się to tylko 4 razy, możesz mieć tylko 4 klatki w tej sekundzie.

Niektórzy producenci fałszują klatki z wolną migawką, po prostu kopiując tę samą klatkę w kółko. Na przykład, jeśli masz migawkę 1/15s, możesz mieć tylko 15 ekspozycji, a co za tym idzie, 15 klatek. Aby sprawić wrażenie, że masz 30 klatek, każda klatka może być wysłana dwa razy z rzędu.

Przepustowość vs Liczba klatek

Przepustowość ma wpływ na przepustowość, ale dla nowoczesnych kodeków, takich jak H.264 i H.265, jest mniej niż liniowa. Więc jeśli zwiększysz liczbę klatek na sekundę 10x (np. z 1 do 10 FPS), wzrost przepustowości będzie prawdopodobnie znacznie mniejszy, często tylko 2-3 razy większy. Jest to coś, co widzimy błędnie regularnie w branży.

Powodem tego jest kompresja międzyramkowa, która zmniejsza zapotrzebowanie na pasmo dla części scen, które pozostają takie same w różnych klatkach (więcej na temat kompresji między- i wewnątrzramkowej, zobacz nasz samouczek CODEC).

Podkreślając ten punkt dalej, wykonaliśmy pomiary 30, 10 i 1 FPS, aby zademonstrować zmianę przepływności w kontrolowanym otoczeniu w naszej sali konferencyjnej. Średnie przepływności były następujące:

• 1 FPS wynosił 0,179 Mb/s
• 10 FPS, z 10x większą liczbą klatek, zużył 4x więcej pasma niż 1 FPS (0,693 Mb/s)
• 30 FPS, z 3x większą liczbą klatek, zużył dwukrotnie więcej pasma niż 10FPS i, z 30x większą liczbą klatek, 7x więcej pasma niż 1FPS (1.299 Mb/s)

Pomiary te zostały wykonane przy 1 I klatce na sekundę, co jest najczęstszym ustawieniem w profesjonalnym monitoringu wideo (więcej na ten temat: Test: H.264 I vs P Frame Impact).

Więcej informacji na ten temat można znaleźć w naszych raportach testujących zależność przepustowości od liczby klatek na sekundę oraz 30 vs 60 FPS.

Średnia używana liczba klatek na sekundę

Średnia branżowa liczba klatek na sekundę wynosi ~15 FPS, co świadczy o tym, że ten poziom zapewnia wystarczającą liczbę klatek, aby uchwycić większość działań w sposób ziarnisty przy jednoczesnej minimalizacji kosztów pamięci masowej.

Jak pokazano w poprzedniej sekcji, przejście z 10FPS lub 15 FPS do 30FPS może znacząco zwiększyć koszty pamięci masowej, ale tylko nieznacznie poprawić przechwycone szczegóły. Średnia ta wzrosła z 10-15 FPS w ciągu ostatnich lat, przy czym wiele osób powołuje się na poprawę kompresji i bardziej przystępne cenowo pamięci masowe.

.