įžanga
Kadrų dažnis, matuojamas kadrais per sekundę (fps), nustato, kiek vaizdų fotoaparatas užfiksuoja per sekundę. Du įprasti kadrų dažniai yra 30 kadrų per sekundę ir 60 kadrų per sekundę. Nors abu filmuoja sklandų vaizdą, jie turi skirtingas savybes, turinčias įtakos judesio aiškumui, našumui esant prastam apšvietimui, pralaidumo reikalavimams ir bendrai vartotojo patirčiai. Svarbu suprasti skirtumą renkantis kameros modulį tokioms reikmėms kaip apsauga, pramoninė apžiūra, medicininė endoskopija ar robotika.
Pagrindai: 30 kadrų per sekundę ir{1}}kadrų per sekundę
30 kadrų per sekundę– Kas sekundę fotoaparatas užfiksuoja 30 skirtingų vaizdų. Tai yra televizijos, filmų ir daugelio internetinių kamerų standartas. Jis yra pakankamai sklandus daugumai žmonių ir buvo naudojamas dešimtmečius.
60 kadrų per sekundę– Fotoaparatas užfiksuoja 60 vaizdų per sekundę. Tai du kartus didesnis nei 30 kadrų per sekundę duomenų perdavimo greitis. Jis sukuria pastebimai sklandesnį judesį, ypač greitai judančių objektų arba slenkant fotoaparatą.
Skirtumas išryškėja, kai žiūrite tą pačią sceną greta. 60 kadrų per sekundę vaizdo įrašas atrodo sklandžiau, o 30 kadrų per sekundę vaizdo įrašas gali šiek tiek trūkčioti greitų judesių metu.
Judėjimo aiškumas
Pagrindinis 60 kadrų per sekundę privalumas yra judesio aiškumas. Kai objektas greitai juda per kadrą, didesnis kadrų dažnis užfiksuoja daugiau tarpinių pozicijų, todėl sumažėja judesio neryškumas ir mikčiojimas.
30 kadrų per sekundę– Priimtinas lėtam arba vidutiniam judėjimui. Pavyzdžiui, vaikštantis žmogus, nedideliu greičiu judantis konvejeris arba stacionari apsaugos kamera.
60 kadrų per sekundę– Būtinas greitam judėjimui. Pavyzdžiui, lenktyninis dronas, roboto ranka, dideliu greičiu renkanti dalis, arba sporto kamera, fiksuojanti teniso padavimą.
Naudojant 4k kameros modulį, 60 kadrų per sekundę greitis užtikrina itin sklandų 4K vaizdo įrašą, bet už dvigubą duomenų perdavimo spartą, palyginti su 30 kadrų per sekundę.
Našumas prasto apšvietimo sąlygomis
Kadrų dažnis tiesiogiai veikia ekspozicijos laiką. Kad išlaikytų tam tikrą ryškumą, fotoaparatas turi ilgiau laikyti užraktą atidarytą, kai kadrų dažnis mažesnis.
30 kadrų per sekundę– Kiekvienas kadras gali būti eksponuojamas iki maždaug 33 milisekundžių (1/30 sekundės). Tai leidžia daugiau šviesos pasiekti jutiklį ir pagerina veikimą esant prastam apšvietimui.
60 kadrų per sekundę– Kiekvienas kadras gali būti eksponuojamas tik iki maždaug 16 milisekundžių (1/60 sekundės). Tai perpus sumažina šviesos surinkimo galimybę, todėl vaizdas tomis pačiomis apšvietimo sąlygomis bus tamsesnis arba triukšmingesnis.
Todėl tam tikram jutikliui ir objektyvui 30 kadrų per sekundę kameros modulis veiks geriau esant silpnai aplinkai nei ta pati kamera, veikianti 60 kadrų per sekundę greičiu. Daugelis fotoaparatų automatiškai sumažina kadrų dažnį esant silpnam apšvietimui, kad tai kompensuotų.
Pralaidumas ir saugykla
Didesnis kadrų dažnis generuoja daugiau duomenų, o tai turi įtakos perdavimo pralaidumui ir saugojimo reikalavimams.
30 kadrų per sekundę– 1080p fotoaparato USB modulyje, kuriame naudojamas MJPEG glaudinimas, duomenų perdavimo sparta yra maždaug perpus mažesnė nei 60 kadrų per sekundę. Tai lengviau padaryti naudojant USB 2.0 sąsajas ir sunaudojama mažiau vietos saugykloje.
60 kadrų per sekundę– Reikia dvigubo pralaidumo. USB kameros modulis turi naudoti USB 3.0 arba didelės spartos MIPI sąsają, kad būtų galima apdoroti 60 kadrų per sekundę greičiu 1080p arba 4K. Saugojimo reikalavimai taip pat padvigubėja už tą pačią įrašymo trukmę.
Modulinės kameros raspberry pi 1080p raiška 60 kadrų per sekundę greičiu galima užfiksuoti naudojant Raspberry Pi 4 arba 5, tačiau procesoriaus apkrova ir SD kortelės įrašymo greitis gali tapti kliūtimi.
Latencija ir atsakas realiuoju laiku
Interaktyvioms programoms, tokioms kaip bepiločių orlaivių pilotavimas ar robotų nuotolinis valdymas, mažesnis delsos laikas yra labai svarbus. Kadrų dažnis prisideda prie vėlavimo iki galo.
30 kadrų per sekundę– Teorinė minimali delsa yra apie 33 ms (laikas užfiksuoti visą kadrą), pridėjus apdorojimo ir perdavimo delsas.
60 kadrų per sekundę– Teorinė minimali delsa yra apie 16 ms – perpus mažesnė nei 30 kadrų per sekundę. Tai suteikia didesnį reagavimo jausmą.
Tačiau tikrąjį delsą taip pat veikia fotoaparato sąsaja (USB prideda daugiau delsos nei MIPI) ir ekrano atnaujinimo dažnis.
Suderinamumas ir apdorojimo galia
Ne visi įrenginiai gali apdoroti 60 kadrų per sekundę vaizdo įrašą.
30 kadrų per sekundę- Palaiko beveik visi kompiuteriai, išmanieji telefonai ir įterptosios plokštės. Standartinis fotoaparato USB modulis su UVC veikia 30 kadrų per sekundę greičiu per USB 2.0.
60 kadrų per sekundę– Dekodavimui ir apdorojimui reikia daugiau procesoriaus / GPU galios. Nebrangus vienos plokštės kompiuteris gali sunkiai rodyti 1080p raišką 60 kadrų per sekundę greičiu. 4K kameros moduliui su 60 kadrų per sekundę greičiu reikia aukščiausios klasės procesoriaus ir greitos sąsajos (USB 3.0 arba MIPI).
Pavyzdžiui, modulio kamera raspberry pi gali apdoroti 1080p@60 kadrų per sekundę, naudodama MIPI CSI sąsają, bet gali numesti kadrus, jei taip pat vykdote sunkių matymo algoritmų.
Kurį turėtumėte pasirinkti?
| Taikymas | Rekomenduojamas kadrų dažnis | Priežastis |
|---|---|---|
| Apsaugos stebėjimas (viduje) | 30 kadrų per sekundę | Pakanka daugumai judesių; geresnis našumas esant silpnam apšvietimui |
| Pramoninė patikra (greitasis konvejeris) | 60 kadrų per sekundę | Užfiksuoja ryškius judančių dalių vaizdus |
| Medicininė endoskopija (širdies, balso stygų) | 60 kadrų per sekundę | Sumažina judesio susiliejimą, kad audiniai greitai judėtų |
| Dronų / FPV lenktynės | 60 kadrų per sekundę ar daugiau | Mažas delsos laikas ir sklandus vaizdo įrašas, skirtas pilotuoti |
| Interneto konferencijos | 30 kadrų per sekundę | Pakankamas; taupo pralaidumą |
| 4K vaizdo įrašų gamyba | 60 kadrų per sekundę | Reikalingas sulėtintam redagavimui ir sklandžiam didelės raiškos vaizdo įrašui |
| Raspberry Pi vizijos projektas | 30 kadrų per sekundę | Mažesnė procesoriaus apkrova; lengviau apdoroti |
Praktiniai pavyzdžiai
USB kameros modulis, skirtas darbalaukio interneto kamerai– 30 kadrų per sekundę yra daugiau nei pakankamai. Skirtumo nepastebėsite, o jūsų procesorius išliks kietas.
4k kameros modulis autonominiam robotui– Jei robotas juda greitai, 60 kadrų per sekundę greitis padeda aptikti kliūtis. Bet jums reikia galingo procesoriaus ir USB 3.0.
Modulis fotoaparato raspberry pi augalų monitoriui– puikiai tinka 30 kadrų per sekundę; 60 kadrų per sekundę eikvotų apdorojimo galią.
Ar galite perjungti tarp 30 kadrų per sekundę ir 60 kadrų per sekundę?
Daugelis fotoaparato modulių leidžia keisti kadrų dažnį naudojant programinę įrangą. Pavyzdžiui, su UVC suderinamas USB kameros modulis gali būti nustatytas į 60 kadrų per sekundę esant 720p arba 30 kadrų per sekundę esant 1080p. Kai kurios kameros automatiškai sumažina kadrų dažnį esant silpnam apšvietimui. Patikrinkite savo fotoaparato tvarkyklę arba biblioteką (pvz., libcamera Raspberry Pi, OpenCV kompiuteryje).
Išvada
Skirtumas tarp 30 kadrų per sekundę ir 60 kadrų per sekundę kamerų priklauso nuo judesio aiškumo, našumo esant prastam apšvietimui, pralaidumo, delsos ir apdorojimo poreikių . 60kadrai per sekundę užtikrina sklandesnį judesį ir mažesnę delsą, tačiau dėl mažesnio jautrumo prastam apšvietimui, didesnių saugojimo poreikių ir didesnės apdorojimo galios . 30fps išlieka patikimas ir efektyvus pasirinkimas daugeliui programų. Renkantis fotoaparato modulį – ar tai būtų fotoaparato USB modulis, 4k kameros modulis ar modulinis fotoaparatas raspberry pi – atsižvelkite į objekto greitį, apšvietimo sąlygas ir sistemos galimybes. Dažnai pakanka 30 kadrų per sekundę; Kai reikia užfiksuoti greitą veiksmą, 60 kadrų per sekundę greitis yra vertas kompromisų.
Jei jums reikia pasirinktinio fotoaparato modulio su pageidaujamu kadrų dažniu, susisiekite su Sincere. Projektuojame ir gaminame pagal jūsų paskirtį pritaikytus kamerų modulius.
