カメラのFPS(フレームレート)とは？防犯・監視カメラでは30fpsはオーバースペック！？
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みなさん、こんにちは。カメチョ編集部です。今回は監視カメラ本体の設定を行う時や映像を確認する時に重要になってくるフレームレート・FPSに関する基礎的な情報をまとめてみました。
目次
そもそもフレームレート(FPS)って何？
これは理解されている方が多いかと思いますが、念のために説明するとFPSとは1秒間の映像に何枚の画像(コマ数)が含まれているかという指標です。デジタル映像、アナログ映像に関わらず動画のデータは静止画の連続であり、その静止画が1秒あたり何枚含まれているかを表すものです。ちなみにFPSはFrame Per Secondの略称です。
疾走する馬の連続写真：疾走する馬の脚の動き撮影して解明するべく静止画ではなく映像(連続写真)が撮影できる露光時間の短い感光フィルムが生まれたという逸話はあまりにも有名だ。
30FPSが真価を発揮するシーンは少ない
最近では、カメラに内蔵されているセンサーの性能向上もあり、PanasonicやSONY、アクシズコミュニケーションズのような大手メーカーのカメラに限らず、比較的安価なカメラでも30FPSでの撮影が可能なカメラが当たり前になってきています。人間が肉眼で見ている映像が大体25～30FPSといわれており、30FPSで記録された映像を見た場合は自然に見えますが、25FPSより少ないコマ数の映像だとカクカクした映像に見えてしまう可能性があります。普段私たちが見ているテレビのフレームレートは29.97FPSで、ほぼ30FPSです。余談ですが、現在公開されている映画のフレームレートは1920年代から現在まで24FPSなのですが、映画『ロード・オブ・ザ・リング』シリーズや『ホビット』シリーズのピーター・ジャクソン監督や『アバター』のジェームズ・キャメロン監督など、フレームレートを向上することで臨場感を高め、3D映画との親和性を高めることが出来るという意見を持つ方も多いようです。
フレームレートが高いほうが一瞬の動きを見逃さずに録画が出来るため一見有利なように思えます。ですが、防犯カメラや監視カメラの場合は3~5FPS程度のフレームレートで録画されることが最も多いのです。その一番大きな理由はデータ容量の問題です。
録画する映像の映像データが膨大になる
5FPSと30FPSの映像を比較すると単純計算でデータの量が6倍になります(データ圧縮の関係で実際に6倍になるわけではないのですが…このあたりの話は別の機会にしたいと思います)。そのため、ほとんど同じに見える映像のために6倍の容量のハードディスクを用意するのはもったいない、となるわけです。実際高いフレームレートでの記録が必要なチュエーションは駐車場や交通監視、画角が狭く人物がすぐにフレームから通り過ぎてしまうような場合や、動作の癖や歩き方を元に対象の人物を判定する「歩様判定」とばれる分野などです。
また、データ容量が多くなることのデメリットとして、ネットワークカメラの場合は回線帯域を圧縮してしまい、コストがかかってしまうことや、データ容量を減らすために高圧縮の設定をして画質が悪化してしまうことなどがあります。実際、Panasonicの監視カメラでは、「動き優先」、「画質優先」などの設定があったぐらいです。シチュエーションによりけりではありますが、どちらも譲れないですよね。
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フレームレート(FPS)の落とし穴～「動きに強い」とはどういうことなのか～
フレームレート(FPS)について述べられる場合、フレームレートが高いと動きに強く、フレームレートが低いと動きに弱い、という風に言われることが多いと思います。実はこれ、間違っていると言い切ることは出来ませんが、厳密に正しいかといわれると少し疑問です。動きに強いというと、映像上で素早く動く対象物をブレることなく記録することが出来ることと、フレーム数を増やすことで漏れなく撮影対象を記録すること、の２点がポイントとなるでしょう。確かにフレームレートを上げることで決定的瞬間の「漏れ」を無くすことはできるはずです。では動きの「ブレ」に関してはどうでしょうか。実はこの部分が監視カメラの性能によって雲泥の差がある部分なのです。
前述した馬が疾走する連続写真を撮影するために露光時間が短いフィルムができるまでは、露光時間が長かったわけですが、端的に言うと、この露光性能の差が動画の鮮明さを左右します。フレームレートが30FPSのカメラであれば１フレームを記録するのに1/30秒ないしそれ以下の時間しかありません。この短い間でカメラのレンズから入ってくる情報を画像に変換するセンサーが物を言います。デジカメに詳しい方ならISOの値を上げすぎてノイズがのってしまった写真を想像すると理解しやすいと思います。
つまり何がいいたいのかと言うと、「フレームレートが高い=動きに強いカメラ」では無い点に注意する必要があると言うことです。例えば、ニュース映像などで、車など動きの早い対象物がブレて記録されている場合は、センサー性能の悪い安価なカメラ(もしくは光量が足りないため、動きがブレてしまっている場合)ということがわかります。
まとめ
- フレームレート、FPSは１秒間に何コマの記録を行うかを表す数値
- 通常多くのカメラは最大フレームレート30FPSの性能を持っているが記録容量の関係でそこまでのフレームレートが必要とされるシーンは少ない
- 見かけだけのフレームレートの数値が高いからといって動きの速い物体を正確に捉えられるかといえば、そうでも無い
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