Tần số khung hình cao hơn có luôn tốt hơn cho camera công nghiệp không?

Tốc độ thu thập của một camera công nghiệp, còn được gọi là  tốc độ khung hình (frame rate) đề cập đến số lượng khung hình ảnh mà nó có thể chụp mỗi giây. Trong các hệ thống thị giác máy tính, bạn có nghĩ rằng càng cao tốc độ khung hình của camera thì hiệu suất động của nó càng tốt không? Thực ra, điều này là sai. Tốc độ khung hình của camera công nghiệp chỉ cho biết mức độ của giao diện camera và nén hình ảnh. Càng cao tốc độ truyền dẫn giao diện và càng nhỏ mức nén hình ảnh, tốc độ khung hình sẽ càng cao. Tuy nhiên, điều này không ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất động.

Tham số nào quyết định hiệu suất động của một camera công nghiệp? Thực tế là thời gian phơi sáng. Thời gian phơi sáng đề cập đến khoảng thời gian mà màn trập cần phải mở để chiếu ánh sáng lên bề mặt cảm biến của cảm ứng. Đối với camera công nghiệp, thời gian phơi sáng là khoảng thời gian từ khi màn trập mở cho đến khi nó đóng lại, ảnh hưởng đến độ sáng của các pixel, thường được đo bằng miligây. Tốc độ khung hình, mặt khác, là số lượng khung hình ảnh có thể được đọc hoàn toàn trong một đơn vị thời gian. Trong khoảng thời gian này, đối tượng có thể để lại một hình ảnh trên bề mặt tạo hình. Thời gian phơi sáng được xác định bởi nhu cầu; không có khái niệm tốt hay xấu về thời gian phơi sáng, chỉ có điều gì là cần thiết. Cài đặt cho thời gian phơi sáng phụ thuộc vào độ nhạy của cảm biến và cường độ ánh sáng trên bề mặt cảm quang.

Nếu thời gian phơi sáng dài, nhiều ánh sáng hơn sẽ đi vào, khiến nó phù hợp cho điều kiện ánh sáng yếu. Thời gian phơi sáng ngắn hơn thích hợp cho điều kiện ánh sáng tốt. Càng kéo dài thời gian phơi sáng, hình ảnh càng sáng; ngược lại, càng rút ngắn thời gian phơi sáng, hình ảnh càng tối. Trong những tình huống có ánh sáng bên ngoài yếu, thường cần phải tăng thời gian phơi sáng (ví dụ: cảnh đêm).

Đường kẻ quét máy ảnh đều sử dụng phơi sáng theo hàng, với các tùy chọn tần số dòng cố định và đồng bộ hóa kích hoạt bên ngoài. Thời gian phơi sáng có thể trùng với chu kỳ dòng hoặc được đặt ở một khoảng thời gian cố định. Khu vực quét máy ảnh cung cấp một số phương pháp phổ biến như phơi sáng khung, phơi sáng trường và phơi sáng lăn theo dòng. Máy ảnh công nghiệp thường có chức năng thu hình bằng kích hoạt bên ngoài.

Càng rút ngắn thời gian phơi sáng, tốc độ màn trập của máy ảnh công nghiệp càng nhanh. Hiện tại, hầu hết các máy ảnh công nghiệp có thể đạt được thời gian phơi sáng nhanh tới 1 microgiây. Tuy nhiên, với thời gian phơi sáng ngắn hơn, hình ảnh có thể trở nên tối một phần hoặc thậm chí hoàn toàn đen, do đó điều này đặt ra yêu cầu nhất định đối với nguồn sáng và kích thước cảm biến của máy ảnh. Trong các tình huống tốc độ cao, thường sử dụng máy ảnh công nghiệp có cảm biến lớn và nguồn sáng có độ sáng cao để chụp các cảnh động.

Đối với các cảnh động, tốc độ khung hình cao có thể mang lại hiệu ứng thị giác mượt mà hơn. Ví dụ, khi quay các sự kiện thể thao hoặc động vật hoang dã, tốc độ khung hình cao có thể giúp chúng ta bắt giữ các đối tượng di chuyển nhanh, làm cho đoạn phim sinh động hơn. Ngoài ra, tốc độ khung hình cao có thể được sử dụng để tạo ra các hiệu ứng thị giác đặc biệt, chẳng hạn như phát lại chậm.

Tuy nhiên, tốc độ khung hình cao không phải lúc nào cũng cần thiết. Đối với các cảnh tĩnh, tốc độ khung hình thấp có thể phù hợp hơn. Tốc độ khung hình thấp có thể giảm nhiễu và mờ ảnh, tăng cường độ rõ nét của hình ảnh. Ngoài ra, tốc độ khung hình thấp giúp tiết kiệm không gian lưu trữ vì chúng tạo ra kích thước tệp nhỏ hơn.

Vậy làm thế nào để chọn tốc độ khung hình của camera công nghiệp?

1. Xác định Mục Đích: Trước tiên, hãy rõ ràng về nhu cầu chụp của bạn. Bạn đang chụp các cảnh chuyển động tốc độ cao hay phong cảnh tĩnh? Bạn hướng đến chi tiết tốt nhất hay hiệu ứng động mượt mà? Các nhu cầu khác nhau yêu cầu tốc độ khung hình khác nhau. Ví dụ, khi chụp các cảnh chuyển động tốc độ cao, nên chọn tốc độ khung hình cao hơn, chẳng hạn như 60FPS hoặc cao hơn, để đảm bảo nhiều chi tiết được bắt lại.

2. Cân nhắc sự tương thích của thiết bị: Hãy chắc chắn rằng máy ảnh, máy tính và màn hình của bạn đều hỗ trợ tốc độ khung hình mà bạn chọn. Nếu không, ngay cả khi máy ảnh của bạn có thể chụp tốc độ khung hình cao, nó sẽ không hiển thị tốt trên các thiết bị khác.

3. Cân bằng hiệu suất và dung lượng lưu trữ: Tốc độ khung hình cao có nghĩa là kích thước tệp lớn hơn và yêu cầu lưu trữ cao hơn. Khi chọn tốc độ khung hình, điều quan trọng là phải cân bằng giữa hiệu suất của máy ảnh, dung lượng lưu trữ và khả năng xử lý hậu kỳ. Đảm bảo thiết bị của bạn có thể xử lý việc chụp với tốc độ khung hình cao mà không bị cản trở bởi các vấn đề lưu trữ.

4. Hiểu về định dạng và codec: Các định dạng và codec video khác nhau hỗ trợ tốc độ khung hình theo cách khác nhau. Điều quan trọng là phải biết liệu định dạng và codec bạn đang sử dụng có hỗ trợ tốc độ khung hình trước khi chọn nó. Điều này có thể tránh được các vấn đề trong quá trình chỉnh sửa hậu kỳ và phát lại.

5. Thử nghiệm thực tế: Cuối cùng, đừng quên thử nghiệm thực tế. Trước khi mua máy ảnh, hãy thử quay một số video ở các tốc độ khung hình khác nhau để xem cái nào phù hợp nhất với nhu cầu của bạn. Điều này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về tác động của tốc độ khung hình đối với hình ảnh và đưa ra lựa chọn thông minh hơn.