Un frame rate più alto è sempre meglio per le telecamere industriali?

La velocità di acquisizione di una telecamera industriale, noto anche come  il frame rate si riferisce al numero di immagini che può catturare al secondo. Nei sistemi di visione artificiale, pensi che maggiore sia il frame rate della telecamera, migliore sarà la sua prestazione dinamica? In realtà, questo è errato. Il frame rate di una telecamera industriale indica solo il livello dell'interfaccia della telecamera e la compressione delle immagini. Più alta è la velocità di trasmissione dell'interfaccia e più bassa è la compressione delle immagini, più alto sarà il frame rate. Tuttavia, questo non influisce direttamente sulle prestazioni dinamiche.

Quale parametro determina le prestazioni dinamiche di una telecamera industriale? In realtà, si tratta del tempo di esposizione. Il tempo di esposizione si riferisce alla durata durante la quale l'otturatore deve rimanere aperto per proiettare la luce sulla superficie fotosensibile del sensore. Per le telecamere industriali, il tempo di esposizione è l'intervallo tra l'apertura e la chiusura dell'otturatore, influenzando la luminosità dei pixel, generalmente misurato in millisecondi. Il frame rate, d'altra parte, è il numero di fotogrammi che possono essere letti completamente all'interno di un unità di tempo. Durante questo periodo, gli oggetti possono lasciare un'immagine sulla superficie di imaging. Il tempo di esposizione è determinato dalle esigenze; non esiste un concetto di buon o cattivo tempo di esposizione, ma solo ciò che è necessario. L'impostazione del tempo di esposizione dipende dalla sensibilità del sensore e dall'illuminazione sulla superficie fotosensibile.

Se il tempo di esposizione è lungo, entrerà più luce, rendendolo adatto per condizioni di illuminazione scarse. Un tempo di esposizione più breve è migliore per condizioni di illuminazione buone. Più il tempo di esposizione è lungo, più l'immagine sarà luminosa; viceversa, più il tempo di esposizione è breve, più l'immagine sarà scura. In situazioni con scarsa illuminazione esterna, è generalmente richiesto di aumentare il tempo di esposizione (ad esempio, scene notturne).

Linea scansione le camere utilizzano tutte un'esposizione riga per riga, con opzioni per una frequenza fissa di linea e la sincronizzazione con trigger esterno. Il tempo di esposizione può allinearsi al ciclo di linea o essere impostato per una durata fissa. Area scansione le camere offrono diversi metodi comuni come esposizione a fotogramma, esposizione a campo e esposizione riga rolling. Le camere industriali tipicamente forniscono funzionalità di acquisizione immagini con trigger esterno.

Più il tempo di esposizione è breve, più la velocità dell'otturatore di una telecamera industriale è elevata. Attualmente, la maggior parte delle telecamere industriali può raggiungere un tempo di esposizione veloce come 1 microsecondo. Tuttavia, con un tempo di esposizione più breve, le immagini potrebbero diventare parzialmente o addirittura completamente nere, quindi questo impone determinati requisiti per la fonte luminosa e la dimensione del sensore della telecamera. In scenari ad alta velocità, vengono generalmente utilizzate telecamere industriali con un sensore a grandi pixel e una sorgente luminosa ad alta intensità per catturare scene dinamiche.

Per scene dinamiche, frame rate elevati possono offrire effetti visivi più fluidi. Ad esempio, durante la ripresa di eventi sportivi o di vita selvatica, frame rate alti possono aiutarci a catturare oggetti in movimento rapido, rendendo i filmati più vividi. Inoltre, frame rate elevati possono essere utilizzati per creare effetti visivi speciali, come riproduzioni al rallentatore.

Tuttavia, le alte frequenze di fotogrammi non sono sempre necessarie. Per scene statiche, frequenze di fotogrammi basse potrebbero essere più appropriate. Le basse frequenze di fotogrammi possono ridurre il rumore dell'immagine e l'effetto di sfocatura, migliorando la chiarezza del quadro. Inoltre, le basse frequenze di fotogrammi aiutano a risparmiare spazio di archiviazione generando dimensioni di file più piccole.

Allora, come scegliere la frequenza di fotogrammi della telecamera industriale?

1. Chiarire lo scopo: Prima di tutto, definisci chiaramente le tue esigenze di ripresa. Stai catturando scene con movimento ad alta velocità o paesaggi statici? Vuoi ottenere i dettagli più fini o effetti dinamici fluidi? Diverse esigenze richiedono diverse frequenze di fotogrammi. Ad esempio, quando si riprendono scene con movimento ad alta velocità, si consiglia di scegliere una frequenza di fotogrammi più alta, come 60FPS o superiore, per assicurarsi che vengano catturati più dettagli.

2. Considera la compatibilità del dispositivo: Assicurati che la tua telecamera, computer e monitor supportino tutti la frequenza di fotogrammi che hai scelto. Altrimenti, anche se la tua telecamera può catturare una frequenza di fotogrammi elevata, non verrà visualizzata correttamente su altri dispositivi.

3. Bilanciamento tra prestazioni e archiviazione: frame rate elevati implicano dimensioni dei file più grandi e requisiti di archiviazione superiori. Quando si sceglie un frame rate, è importante bilanciare le prestazioni della telecamera, la capacità di archiviazione e le capacità di post-elaborazione. Assicurati che il tuo dispositivo possa gestire la ripresa a frame rate elevato senza essere ostacolato da problemi di archiviazione.

4. Comprendere formati e codec: diversi formati video e codec supportano i frame rate in modo differente. È importante sapere se il formato e il codec che stai utilizzando supportano il frame rate prima di sceglierlo. Questo può prevenire problemi durante l'editing e la riproduzione successivi.

5. Test effettivo: Infine, non dimenticare di testare realmente. Prima di acquistare una telecamera, prova a registrare alcuni video a diversi frame rate per vedere quale ti si adatta meglio alle tue esigenze. Questo ti aiuterà a comprendere meglio l'impatto del frame rate sull'immagine e a fare una scelta più informata.