Данный обзор является самой обширной инструкцией по настройке частоты кадров средств видеонаблюдения. Для начала нам необходимо будет узнать скорость движения объектов за которыми следят камеры, обычно ими являются люди.
Содержание:
Какую частоту кадров выбрать для видео
Прогулочный шаг
Бег
Карточная игра
На что влияет частота кадров в видео?
Медленный спуск затвора
Диапазон частот видеосигнала
Частота кадров в секунду. Какая лучше для видео?
Какую частоту кадров выбрать для видео
Чем быстрее движется человек, тем больше вероятность, что вы пропустите действие. Вы знаете, что такое «скорость» частоты кадров – 1 кадр в секунду, 10 кадров в секунду, 30 и т.д., но сколько кадров вам необходимо для того, чтобы получить качественное изображение?
Человек, идущий прогулочным шагом, проходит около 1,2 м/сек, проходя через поле зрения шириной 6м примерно за 5 секунд. Бегущий человек покрывает 6-метровое поле примерно за 1, 25 сек, т.е. за секунду он пробегает расстояние в 4,6 м.
Например, если у вас установлена скорость 1 кадр/сек, то за это время человек легко может покрыть расстояние от 1,2 м до 4,6 м. Этот факт необходимо держать в уме при выборе частоты кадров.
В данной инструкции мы рассмотрим:
- С какой скоростью движутся люди и как это соотносится с частотой кадров.
- Прогулочный шаг: какие риски существуют при записи спокойно шагающего человека на скорости 1, 10 и 30 кадр/сек.
- Бег: что вы сможете уловить при записи бегущего человека на скорости 1, 10 и 30 кадр/сек.
- Поворот головы: насколько четкий снимок головы вы получите при частоте кадров 1, 10 и 30?
- Карточная игра: что вы упустите при съемке раздачи карт на скорости 1, 10 и 30 кадр/сек.
- Скорость спуска затвора и частота кадров: как соотносятся эти два показателя.
- Пропускная способность и частота кадров: насколько повышается диапазон частот с увеличением частоты кадров?
- Среднестатистическая частота кадров: какой средний показатель средней частоты в данной сфере.
Прогулочный шаг
По мере того, как наш объект проходит через поле зрения мы наблюдаем насколько далеко он продвигается от одного кадра к другому. На уровне 30 и 10 кадр/сек он успевает завершить полный проход. Однако при частоте 1кадр/сек он прошел около 1,2 м между кадрами, что соответствует нашим расчетам прогулочной скорости – 1,2 м/сек. 
Бег
Когда наш объект пробегает через поле обзора на уровне 30 кадр/сек камера еще улавливает его в середине пути, тогда как на уровне 10 кадр/сек он пробегает 0,3 м между кадрами. В примере с 1 кадр/сек только один кадр зафиксировал человека, между кадрами поле обзора оставалось пустым, во втором кадре мы смогли увидеть лишь его ногу.
Карточная игра
В данном тесте наш объект выполняет раздачу карт, при этом спуск затвора настроен по умолчанию(1/30).
В примерах с частотой 30 и 10 кадр/сек можно увидеть как каждая карта снимается с колоды и выкладывается на стол. Однако в примере с 1кадр/сек мы успеваем увидеть только тот момент, как карты появляются на столе, а не само движение раздающего, поскольку частота кадров слишком низкая.
Утверждение, что частота кадров вызывает размытость является заблуждением. На размытость изображения влияет скорость спуска затвора.
Для новой раздачи карт мы подняли минимальный уровень спуска до 1/4000 секунды. Внизу можно увидеть размытое движение руки на левом снимке и 2 читаемых карты на снимке, выполненном с максимальной скоростью.
Скорость 1/4000 сек полностью исключает размытость. Скорость на уровне 1/1000 и 1/2000 значительно снижает размытость, но при этом размытость присутствует вокруг пальцев раздающего и по краям карт при просмотре записей кадр за кадром.
Если ваши снимки размыты, то необходимо настроить скорость спуска затвора, а не частоту кадров.
На что влияет частота кадров в видео
Медленный спуск затвора
С другой стороны некоторым пользователям необходимо снизить скорость спуска, а не частоту кадров (например, ¼ сек для камеры с настройками 1/30 сек). Это не только является причиной размытия движущихся объектов, но так же вызывает потерю кадров.
Основной вывод: частота кадров в секунду не может быть выше, чем число выдержки в секунду. Если у вас установлена скорость спуска затвора ¼ сек, то затвор/выдержка открывается и закрывается только 4 раза/сек (т.е. ¼сек + ¼ сек + ¼ сек + ¼ сек = 1 сек). И поскольку это происходит только 4 раза, то вы можете получить только 4 кадра в эту секунду.
Некоторые производители выпускают камеры с медленным спуском, просто копируя одну и ту же частоту снова и снова. Например, если у вас спуск равен 1/15 сек, вы сможете получить только 15 выдержек и, следовательно, 15 кадров. В данном случае увеличивая частоту кадров вы получите 30 кадров, но каждый кадр будет записан дважды.
Будьте осторожны с медленным спуском. Помимо размытого изображения вы можете также потерять кадры или зря потратить гигабайты хранилища.
Диапазон частот видеосигнала
Частота кадров влияет на пропускную способность, но для современных кодеков, например, для Н.264, она меньше, чем линейная. Поэтому, если вы повышаете частоту кадров в 10 раз, то повышение диапазона частот будет гораздо меньшим, частенько в 3 или 5 раз больше. Причина этому — внутрикадровая компрессия, которая снижает нужды частоты диапазона для некоторых сцен, которые не меняются в каждом кадре.
Для иллюстрации данного момента мы взяли результаты при частоте 30, 10 и 1 кадр/сек, чтобы продемонстрировать изменение битрейта при регулировке настроек в условиях нашего конференц-зала. Средние показатели битрейта были следующие:
- 1 кадр/сек- 0.179 Mбит/сек
При 10 кадр/сек с увеличенным в 10 раз количеством кадров использовалось в 4 раза больше объема диапазона, чем при 1 кадр/сек (0.693 Мбит/сек)
- При 30 кадр/сек (в 3 раза больше кадров) использовалась пропускная способность в 2 раза больше, чем при 10 кадр/сек и в 7 раз выше, чем с 1 кадр/сек (1.299 Mбит/сек)
Данные измерения были проведены на уровне 1 кадр/сек – самая распространенная настройка профессиональных камер наблюдения.
Частота кадров в секунду какая лучше для видео
Средний показатель в данной сфере ~8-10кадр/сек, т.е. основываясь на этом показателе можно сказать, что подобный уровень обеспечивает достаточное количество кадров, чтобы четко передать большинство действий и одновременно минимизировать объем хранилища данных.
Как было сказано выше повышение частоты кадров с 10 до 30 может увеличить объем использования памяти и при этом не слишком повлияет на детали.
Из нашего обзора средняя частота кадров, используемая для записи следует (см. таблицу):
Перевод с сайта www.ipvm.com.
Перевел: Труш Борис Викторович
ООО «Единые Электронные Системы»
