ievads
Kadru nomaiņas ātrums, ko mēra kadros sekundē (fps), nosaka, cik attēlu kamera uzņem katrā sekundē. Divi izplatīti kadru nomaiņas ātrumi ir 30 kadri sekundē un 60 kadri sekundē. Lai gan abi nodrošina vienmērīgu video, tiem ir atšķirīgas īpašības, kas ietekmē kustības skaidrību, veiktspēju vājā apgaismojumā, joslas platuma prasības un vispārējo lietotāja pieredzi. Izpratne par atšķirību ir būtiska, izvēloties kameras moduli tādiem lietojumiem kā drošība, rūpnieciskā pārbaude, medicīniskā endoskopija vai robotika.
Pamatinformācija: 30 kadri/s pret{1}}kadri/s
30 kadri sekundē– Kamera katru sekundi uzņem 30 atšķirīgus attēlus. Šis ir televīzijas, filmu un daudzu tīmekļa kameru standarts. Tas ir pietiekami gluds lielākajai daļai cilvēku uztveres un ir izmantots gadu desmitiem.
60 kadri sekundē– Kamera uzņem 60 attēlus sekundē. Tas ir divreiz lielāks par datu pārraides ātrumu 30 kadri sekundē. Tas nodrošina manāmi vienmērīgāku kustību, īpaši ātri kustīgiem objektiem vai panoramējot kameru.
Atšķirība kļūst visredzamākā, skatoties vienu un to pašu ainu blakus. Videoklips ar ātrumu 60 kadri/s izskatās plūstošāks, savukārt video ar ātrumu 30 kadri/s var parādīt nelielu saraustīšanu ātru kustību laikā.
Kustības skaidrība
60 kadru sekundē galvenā priekšrocība ir kustības skaidrība. Kad objekts ātri pārvietojas pa kadru, lielāks kadru nomaiņas ātrums fiksē vairāk starppozīcijas, samazinot uztverto kustības izplūšanu un stostīšanos.
30 kadri sekundē– Pieņemams lēnām vai mērenām kustībām. Piemēram, staigājošs cilvēks, konveijera lente, kas pārvietojas ar mazu ātrumu, vai stacionāra drošības kamera.
60 kadri sekundē– Būtisks ātrai kustībai. Piemēri: sacīkšu drons, robotizēta roka, kas lielā ātrumā atlasa detaļas, vai sporta kamera, kas fiksē tenisa servi.
4K kameras modulim 60 kadri sekundē nodrošina īpaši vienmērīgu 4K video, taču par datu pārraides ātrumu ir divreiz lielāks nekā 30 kadri sekundē.
Veiktspēja vājā apgaismojumā
Kadru ātrums tieši ietekmē ekspozīcijas laiku. Lai saglabātu noteiktu spilgtumu, kamerai ilgāk ir jāatver aizvars, kad kadru ātrums ir mazāks.
30 kadri sekundē– Katru kadru var eksponēt līdz aptuveni 33 milisekundēm (1/30 sekundes). Tas ļauj vairāk gaismas sasniegt sensoru, uzlabojot veiktspēju vājā apgaismojumā.
60 kadri sekundē– Katru kadru var eksponēt tikai līdz aptuveni 16 milisekundēm (1/60 sekundes). Tas uz pusi samazina gaismas savākšanas spēju, tāpēc tādos pašos apgaismojuma apstākļos attēls būs tumšāks vai trokšņaināks.
Tāpēc konkrētam sensoram un objektīvam 30 kadri/s kameras modulis darbosies labāk blāvā vidē nekā tā pati kamera, kas darbojas ar ātrumu 60 kadri/s. Daudzas kameras automātiski samazina kadru ātrumu vājā apgaismojumā, lai to kompensētu.
Joslas platums un krātuve
Lielāks kadru ātrums rada vairāk datu, kas ietekmē pārraides joslas platumu un uzglabāšanas prasības.
30 kadri sekundē- 1080p kameras USB modulim, kas izmanto MJPEG saspiešanu, datu pārraides ātrums ir aptuveni uz pusi mazāks nekā 60 kadri sekundē. Tas ir vienkāršāk, izmantojot USB 2.0 saskarnes, un tas patērē mazāk vietas.
60 kadri sekundē- Nepieciešams divkāršs joslas platums. USB kameras modulim ir jāizmanto USB 3.0 vai ātrdarbīgs MIPI interfeiss, lai apstrādātu 60 kadri/s ar 1080p vai 4K. Uzglabāšanas prasības arī dubultojas vienam un tam pašam ierakstīšanas laikam.
Moduļa kamerai raspberry pi 1080p tveršana ar ātrumu 60 kadri sekundē ir iespējama ar Raspberry Pi 4 vai 5, taču CPU slodze un SD kartes rakstīšanas ātrums var kļūt par vājo vietu.
Latentums un reāllaika reakcija
Interaktīvām lietojumprogrammām, piemēram, dronu pilotēšanai vai robotizētai teleoperācijai, mazāks latentums ir kritisks. Kadru nomaiņas ātrums veicina latentumu no gala līdz galam.
30 kadri sekundē– Teorētiskais minimālais latentums ir aptuveni 33 ms (pilna kadra uzņemšanas laiks), kā arī apstrādes un pārraides aizkave.
60 kadri sekundē– Teorētiskais minimālais latentums ir aptuveni 16 ms, kas ir uz pusi mazāks nekā 30 kadri sekundē. Tas rada lielāku atsaucības sajūtu.
Tomēr faktisko latentumu ietekmē arī kameras interfeiss (USB pievieno vairāk latentuma nekā MIPI) un displeja atsvaidzes intensitāte.
Saderība un apstrādes jauda
Ne visas ierīces var apstrādāt video ar ātrumu 60 kadri sekundē.
30 kadri sekundē- Atbalsta gandrīz visi datori, viedtālruņi un iegultās plates. Standarta kameras USB modulis ar UVC darbojas ar ātrumu 30 kadri sekundē, izmantojot USB 2.0.
60 kadri sekundē- Nepieciešama lielāka CPU/GPU jauda dekodēšanai un apstrādei. Lētajam viena borta datoram var rasties grūtības parādīt 1080p ar ātrumu 60 kadri sekundē. 4K kameras modulim ar ātrumu 60 kadri sekundē ir nepieciešams augstākās klases procesors un ātrs interfeiss (USB 3.0 vai MIPI).
Piemēram, moduļa kamera raspberry pi var apstrādāt 1080p@60 kadri/s, izmantojot MIPI CSI interfeisu, taču var tikt noņemti kadri, ja izmantojat arī smagas redzes algoritmus.
Kuru izvēlēties?
| Pieteikums | Ieteicamais kadru nomaiņas ātrums | Iemesls |
|---|---|---|
| Drošības novērošana (iekštelpās) | 30 kadri sekundē | Pietiekami lielākajai daļai kustību; labāka veiktspēja vājā apgaismojumā |
| Rūpnieciskā pārbaude (ātrs konveijers) | 60 kadri sekundē | Uzņem asus kustīgo daļu attēlus |
| Medicīniskā endoskopija (sirds, balss saites) | 60 kadri sekundē | Samazina kustības izplūšanu ātrai audu kustībai |
| Dronu / FPV sacīkstes | 60 kadri/s vai vairāk | Zems latentums un vienmērīgs video pilotēšanai |
| Web konferences | 30 kadri sekundē | Adekvāts; ietaupa joslas platumu |
| 4K video ražošana | 60 kadri sekundē | Nepieciešams lēnas kustības rediģēšanai un plūstošai augstas izšķirtspējas video |
| Raspberry Pi vīzijas projekts | 30 kadri sekundē | Mazāka CPU slodze; vieglāk apstrādāt |
Praktiski piemēri
USB kameras modulis darbvirsmas tīmekļa kamerai- 30 kadri sekundē ir vairāk nekā pietiekami. Jūs nepamanīsit atšķirību, un jūsu centrālais procesors paliek vēss.
4k kameras modulis autonomam robotam- Ja robots pārvietojas ātri, 60 kadri sekundē palīdz noteikt šķēršļus. Bet jums ir nepieciešams jaudīgs procesors un USB 3.0.
Moduļa kamera raspberry pi augu monitoram– 30 kadri/s ir pilnīgi labi; 60 kadri sekundē tērētu apstrādes jaudu.
Vai varat pārslēgties starp 30 kadriem sekundē un 60 kadriem sekundē?
Daudzi kameras moduļi ļauj mainīt kadru ātrumu, izmantojot programmatūru. Piemēram, ar UVC saderīgu USB kameras moduli var iestatīt uz 60 kadriem/s pie 720p vai 30 kadriem/s pie 1080p. Dažas kameras vājā apgaismojumā automātiski samazina kadru ātrumu. Pārbaudiet savas kameras draiveri vai bibliotēku (piemēram, libcamera Raspberry Pi, OpenCV datorā).
Secinājums
Atšķirība starp 30 kadri/s un 60 kadri/s kamerām ir saistīta ar kustību skaidrību, veiktspēju vājā apgaismojumā, joslas platumu, latentumu un apstrādes prasības. . 60kadri/s nodrošina vienmērīgāku kustību un mazāku latentumu, taču uz samazinātu vājā apgaismojuma jutīgumu, lielākas uzglabāšanas vajadzības un lielāku apstrādes jaudu . 30kadri sekundē joprojām ir uzticama un efektīva izvēle lielākajai daļai lietojumprogrammu. Izvēloties kameras moduli — neatkarīgi no tā, vai tas ir kameras usb modulis, 4K kameras modulis vai moduļa kamera raspberry pi — ņemiet vērā objekta ātrumu, apgaismojuma apstākļus un sistēmas iespējas. Bieži vien pietiek ar 30 kadriem sekundē; ja nepieciešams tvert ātru darbību, 60 kadri/s ir kompromisa vērti.
Ja jums ir nepieciešams pielāgots kameras modulis ar vēlamo kadru ātrumu, sazinieties ar Sincere. Mēs projektējam un izgatavojam kameru moduļus, kas pielāgoti jūsu pielietojumam.
