Det är viktigt att välja rätt bildfrekvens för din tillämpning, men det kan vara svårt att förstå när du ska använda 10, 15, 20, 30 eller till och med 60 bilder per sekund.
I den här guiden förklarar vi:
- Vilken hastighet rör sig människor i och hur förhåller sig det till bildfrekvensen.
- Gående: Vilka risker har du när du fångar en person som går med 1, 10 och 30 FPS.
- Löpning: Vad har du för risker när du fångar en person som springer med 1, 10 och 30 FPS.
- Huvudvridning: Vad har du för risker när du fångar en person som springer med 1, 10 och 30 FPS? Hur många fler tydliga huvudbilder får du av en person vid 1, 10 och 30FPS.
- Spela kort: Vad missar du när du fångar kort som delas ut vid 1, 10 och 30FPS.
- Slutarhastighet vs. bildfrekvens: Hur många bilder får du när du fångar kort som delas ut vid 1, 10 och 30FPS? Hur hänger dessa två ihop?
- Bandbredd vs bildfrekvens: Hur mycket ökar bandbredden när bildfrekvensen ökar?
- Genomsnittlig bildfrekvens: Vad är branschgenomsnittet?
Som en föregångare måste du känna till hastigheten hos objekt, oftast människor.
Hastighet hos människor
Desto snabbare ett objekt rör sig, desto större är sannolikheten att du missar en åtgärd. Du känner till ”hastigheten” med bildfrekvensen (1 bild per sekund, 10 bilder per sekund, 30 osv.), men hur många bilder behöver du för att få en tillförlitlig bildtagning?
En person som går i lugnt tempo rör sig ~4 fot per sekund och går genom detta 20′ breda FOV på ~5 sekunder:
För en person som springer rör sig vårt objekt genom det 20′ breda FOV på ~1.5 sekunder, vilket innebär att han täcker ~16 fot på bara en sekund:
Få meddelande om videoövervakning – Senaste nytt
Få meddelande om videoövervakning – Senaste nytt
För att ta ett exempel, om du bara har 1 bild per sekund, kan en person lätt förflytta sig 4 till 16 fot under den tidsramen. Vi måste ha detta i åtanke när vi utvärderar valet av bildfrekvens.
Varande exempel
När vårt objekt går genom FOV, ser vi hur långt han rör sig från en bild till nästa. I strömmen med 30 FPS fullbordar han inte ett helt steg, utan rör sig bara några centimeter mellan bilderna.
I strömmen med 10 FPS har han rört sig några centimeter mer, men är fortfarande fångad i samma steg.
I exemplet med 1 FPS har han dock rört sig ~4′ mellan bilderna, vilket stämmer överens med vår uppmätta gånghastighet på ~4′ per sekund.
Running Examples
Med vårt försöksperson som sprintar genom FOV, fångar 30 FPS-strömmen honom fortfarande mitt i steget:
Medans han i 10 FPS-strömmen har förflyttat sig ~2-3′ mellan bilderna.
I exemplet med 1 FPS rensar motivet nästan hela synfältet mellan bildrutorna, med endast en del av kroppen synlig när han går in till vänster och bakfoten synlig när han går ut.
I exemplet med 1 FPS fångas endast en bild av motivet, och han rensar resten av bildfältet mellan bilderna, med endast hans bakfot synlig i den andra bilden.
Fångst av ansikten
Att försöka få en tydlig bild av ansiktet kan vara svårt när människor rör sig, eftersom de naturligt flyttar på sitt huvud ofta. I den här demonstrationen lät vi motivet skaka huvudet fram och tillbaka när de gick i en korridor för att visa effekten av olika bildfrekvenser. Ta en titt:
Märk att vid 1 FPS fångas endast 1-2 tydliga huvudbilder, men vid 10 FPS får du många fler. Slutligen, vid 30 FPS kan du få en eller två till, men det är ingen större förbättring.
Spelkort
I det här testet delade vår försöksperson ut en serie spelkort från ess till fem med kameran inställd på standard slutartid (1/30).
I 30- och 10 FPS-exemplen kan vi se varje kort när det tas bort från toppen av kortleken och placeras på bordet. I exemplet med 1 FPS ser vi dock bara korten som dyker upp på bordet, inte givarens rörelser, eftersom bildfrekvensen är för låg.
Slutarhastighet vs bildfrekvens
Bildfrekvensen orsakar inte oskärpa. Detta är en missuppfattning. Kamerans automatiska slutartidskontroll gör det.
Vid hantering av korten Ess till 5 igen höjde vi kamerans minsta slutartid till 1/4000 av en sekund. Bilden nedan jämför rörelseoskärpan i dealerns hand och kort, där 2-kortet är mycket mer läsbart i exemplet med snabb slutartid.
1/4000s slutartid eliminerade helt alla spår av rörelseoskärpa. Slutarhastigheterna 1/1000 och 1/2000 sekund minskar oskärpan avsevärt, men den var fortfarande märkbar kring dealerns fingrar och kortets kanter när man tittade på inspelningarna bild för bild.
Om du har oskärpa har du ett problem med konfigurationen av slutarhastigheten, inte ett problem med bildfrekvensen.
Långsamma slutare och bildfrekvens
På den andra sidan vill ibland användarna eller kamerafabrikanterna att den maximala slutaren ska vara inställd på en hastighet som är långsammare än bildfrekvensen (t.ex, en 1/4s slutare för en 1/30s kamera). Detta orsakar inte bara oskärpa av rörliga objekt, utan man förlorar också bilder.
Bildfrekvensen per sekund kan aldrig vara högre än antalet exponeringar per sekund. Om du har en 1/4s slutare öppnas och stängs slutaren/exponeringen endast 4 gånger per sekund (dvs. 1/4s + 1/4s + 1/4s + 1/4s + 1/4s = 1s). Eftersom detta bara sker 4 gånger kan du bara ha 4 bilder under den sekunden.
Vissa tillverkare förfalskar bilder med långsam slutare, genom att helt enkelt kopiera samma bild om och om igen. Om du till exempel har en slutare på 1/15s kan du bara ha 15 exponeringar och därmed 15 bilder. För att få det att se ut som om du har 30 bilder kan varje bild skickas två gånger i rad.
Bandbredd vs bildfrekvens
Bildfrekvensen påverkar bandbredden, men för moderna codecs, som H.264 och H.265, är den mindre än linjär. Så om du ökar bildfrekvensen med 10x (t.ex. från 1 till 10 FPS) är ökningen av bandbredden sannolikt mycket mindre, ofta bara 2-3 gånger mer bandbredd. Detta är något som vi ser fel regelbundet i branschen.
Anledningen till detta är komprimering mellan bildrutor, vilket minskar bandbreddsbehovet för delar av scener som förblir desamma över olika bildrutor (för mer information om komprimering mellan och inom bildrutor, se vår CODEC-tutorial).
För att illustrera detta ytterligare tog vi mätningar med 30, 10 och 1 FPS för att demonstrera förändringen av bithastighet i en kontrollerad miljö i vårt konferensrum. De genomsnittliga bithastigheterna var följande:
- 1 FPS var 0,179 Mb/s
- 10 FPS, med 10x fler ramar, förbrukade 4x mer bandbredd än 1 FPS (0,693 Mb/s)
- 30 FPS, med 3x fler ramar, förbrukade dubbelt så mycket bandbredd som 10 FPS och med 30x fler ramar, 7x så mycket bandbredd som 1 FPS (1.299 Mb/s)
Dessa mätningar gjordes med 1 I bild per sekund, den vanligaste inställningen i professionell videoövervakning (för mer information om detta, se: Test: H.264 I vs P Frame Impact).
För mer information om detta, se våra rapporter som testar bandbredd vs bildfrekvens och 30 vs 60 FPS.
Genomsnittliga bildfrekvenser som används
Den genomsnittliga bildfrekvensen i branschen är ~15 FPS, vilket återspeglar att den här nivån ger tillräckligt med bilder för att fånga de flesta handlingar granulärt och samtidigt minimera lagringskostnaderna.
Som framgår av föregående avsnitt kan en övergång från 10 FPS eller 15 FPS till 30 FPS avsevärt öka lagringskostnaderna men endast marginellt förbättra de detaljer som fångas. Detta genomsnitt har ökat från 10 – 15 FPS under de senaste åren med många som hänvisar till förbättringar av komprimering och mer prisvärd lagring.