초당 프레임(fps)으로 측정되는 프레임 속도는 내시경 카메라가 초당 캡처하고 표시하는 이미지 수입니다. 이는 비디오가 얼마나 부드럽게 나타나는지, 빠른 동작이 얼마나 명확하게 캡처되는지, 저조도에서 카메라가 얼마나 잘 작동하는지에 직접적인 영향을 미칩니다. 의료용 내시경 카메라 모듈, 산업용 내시경용 미니 카메라 모듈, DIY 검사용 USB 카메라 모듈 등 무엇을 사용하든 프레임 속도를 이해하면 작업에 적합한 도구를 선택하는 데 도움이 됩니다.
간단히 말해서, 프레임 속도가 높을수록 모션이 더 부드러워집니다. 표준 비디오는 30fps로 대부분의 사람이 관찰하기에 충분히 부드럽습니다. 그러나 복강경을 움직이는 외과의사, 파이프 내부의 워터 제트 또는 진동하는 터빈 블레이드와 같이 카메라나 피사체가 빠르게 움직이는 경우 60fps 또는 심지어 120fps와 같은 더 높은 프레임 속도를 사용하면 흐림과 흔들림이 훨씬 덜하면서 동작을 캡처할 수 있습니다.
반대로 프레임 속도가 낮을수록(예: 15fps) 비디오가 고르지 않게 보일 수 있지만 카메라가 각 프레임에 대해 셔터를 더 오랫동안 열어 둘 수 있으므로 저조도 성능이 향상됩니다.
가장 중요한 절충점은 프레임 속도와 저조도 성능 간의 균형입니다. 프레임을 캡처하려면 센서가 일정 기간 동안 빛에 노출되어야 합니다. 프레임 속도가 높을수록 프레임당 노출 시간이 짧아집니다.
30fps에서는 각 프레임이 최대 약 33밀리초 동안 노출될 수 있습니다.
60fps에서는 각 프레임이 그 절반인 약 16밀리초 동안만 노출될 수 있습니다.
노출 시간이 짧다는 것은 수집되는 빛의 양이 적다는 것을 의미하므로 이미지가 더 어두워지거나 노이즈가 많아집니다. 따라서 LED 조명이 제한된 어두운 공간에서 내시경 카메라 모듈을 사용하는 경우 60fps로 실행하면 어둡고 거친 이미지가 생성될 수 있습니다. 프레임 속도를 30fps 또는 15fps로 낮추면 이미지가 밝아지지만 움직임이 덜 유동적으로 보입니다.
의료 내시경 – 조직이 빠르게 움직이는 시술(예: 심장 박동, 성대, 연동 운동)에서 60fps 또는 심지어 100fps는 모션 블러를 줄이고 외과의사가 미세한 세부 사항을 볼 수 있도록 도와줍니다. 글로벌 셔터와 높은 프레임 속도를 갖춘 CMOS 카메라 모듈이 이상적입니다.
산업 검사 – 빠르게 움직이는 기계(회전하는 터빈, 컨베이어 벨트)를 검사할 때 프레임 속도가 높을수록 움직임이 고정되어 흐려지기 쉬운 균열이나 결함을 확인할 수 있습니다. 60fps 기능을 갖춘 미니 카메라 모듈을 내시경에 사용하여 다양한 크랭크 각도에서 엔진 실린더를 검사할 수 있습니다.
로봇 공학 및 자동화 – 로봇 팔 또는 AGV는 환경에 신속하게 반응하기 위해 낮은 대기 시간과 높은 프레임 속도가 필요합니다. USB 3.0을 통해 60fps로 스트리밍하는 USB 카메라 모듈은 비전 가이드 선택에 대한 실시간 피드백을 제공할 수 있습니다.
정적이거나 느린 검사 – 파이프 내부, 벽 구멍 또는 고정 부품을 검사하는 데는 높은 프레임 속도가 필요하지 않습니다. 30fps 또는 15fps이면 충분하며 저장된 노출 시간을 사용하여 이미지를 밝게 할 수 있습니다.
매우 낮은 조명 – 거의 어둠 속에서 작업하는 경우(예: 희미한 LED 조명이 있는 하수관) 프레임 속도를 15fps 또는 10fps로 낮추면 노출 시간이 두 배 또는 세 배 늘어나 밝기가 크게 향상되고 소음이 줄어듭니다.
배터리 구동 장치 – 센서와 프로세서가 초당 더 많은 데이터를 처리해야 하므로 프레임 속도가 높을수록 더 많은 전력을 소비합니다. 배터리로 실행되는 휴대용 USB 카메라 모듈의 경우 30fps가 적절한 절충안입니다.
표준 UVC 카메라 모듈(USB 비디오 클래스)은 일반적으로 여러 프레임 속도를 지원합니다. 예를 들어 1080p 내시경 카메라 모듈은 전체 해상도에서 30fps, 720p에서 60fps를 제공할 수 있습니다. 호스트 컴퓨터는 UVC 프로토콜을 통해 원하는 프레임 속도와 해상도를 선택합니다.
UVC 카메라 모듈을 사용할 때 USB 2.0 대역폭(약 40MB/s)은 MJPEG 압축을 사용할 때 1080p를 약 30fps로 제한한다는 점을 명심하세요. 60fps에서 1080p를 달성하려면 USB 3.0 또는 더 낮은 압축 형식이 필요합니다. OEM 카메라 모듈은 더 높은 프레임 속도를 지원하기 위해 USB 3.0 브리지로 설계될 수 있습니다.
애플리케이션 |
권장 프레임 속도 |
이유 |
|---|---|---|
정기 의료 내시경검사(위장관) |
30fps |
충분히 부드럽고 저조도가 좋음 |
심장 또는 성대 내시경 검사 |
60fps 이상 |
빠른 조직 움직임을 포착합니다. |
산업용 내시경 - 정적 검사 |
30fps |
균형 잡힌 성능 |
산업용 - 이동 컨베이어 |
60fps |
모션 블러 감소 |
하수관/배관 점검 |
15~30fps |
저조도에서는 종종 더 긴 노출이 필요합니다 |
휴대용 USB 내시경(배터리) |
30fps |
권력에 대한 좋은 타협 |
UVC 카메라 모듈(대부분의 USB 내시경)의 경우 운영 체제 또는 애플리케이션에서 프레임 속도를 선택합니다. OpenCV에서는 cv2.CAP_PROP_FPS 를 설정할 수 있습니다 . VLC에서는 캡처 장치 옵션에서 원하는 프레임 속도를 선택할 수 있습니다.
전용 DSP가 있는 OEM 카메라 모듈의 경우 펌웨어를 사용하면 OSD 메뉴 또는 직렬 명령을 통해 프레임 속도를 변경할 수 있습니다.
MIPI CSI‑2를 사용하는 미니 카메라 모듈(예: Raspberry Pi)의 경우 libcamera 명령줄에서 프레임 속도를 설정할 수 있습니다: libcamera-vid --framerate 60.
천천히 회전하는 터빈 블레이드 내부의 작은 균열을 검사해야 한다고 가정해 보겠습니다. 환경은 적당히 밝습니다. 표준 30fps 내시경 카메라 모듈은 제대로 작동합니다. 동작은 느리고 30fps는 부드러운 비디오를 제공합니다.
그러나 작은 전자 부품을 운반하는 고속 컨베이어를 2m/s 속도로 검사해야 하는 경우 30fps에서는 모션 블러가 발생할 수 있습니다. 글로벌 셔터가 있는 60fps USB 카메라 모듈은 각 구성 요소의 선명한 이미지를 캡처합니다.
맞춤형 제품을 제작하는 경우 OEM 카메라 모듈은 다양한 프레임 속도(예: 빠른 검사 모드의 경우 60fps, 저조도 절전 모드의 경우 15fps)를 지원하도록 설계할 수 있습니다.
프레임 속도는 내시경 카메라 성능에 중요한 매개변수입니다. 프레임 속도가 높을수록(60fps 이상) 더 부드러운 동작을 제공하고 흐림 현상을 줄이면서 빠른 동작을 캡처하지만 더 많은 조명, 더 많은 대역폭 및 더 많은 처리 능력이 필요합니다. 프레임 속도가 낮을수록(15-30fps) 저조도 감도가 향상되고 데이터 속도가 감소하며 배터리 수명이 늘어납니다.
좁은 공간을 위한 미니 카메라 모듈, 휴대용 USB 카메라 모듈, 플러그 앤 플레이용 UVC 카메라 모듈, 맞춤형 장치용 OEM 카메라 모듈, 임베디드 비전용 CMOS 카메라 모듈 등 내시경 카메라 모듈을 선택할 때 피사체의 속도, 사용 가능한 빛, 원하는 이미지 품질을 고려하세요. 종종 30fps가 확실한 시작점이 됩니다. 움직임이 중요한 경우에는 60fps로 이동하고, 어둠이 주요 문제인 경우에는 15fps로 낮춥니다.
특정 프레임 속도, 저조도 최적화 또는 특정 인터페이스를 갖춘 맞춤형 내시경 카메라 모듈이 필요한 경우 Sincere에 문의하세요. 우리는 귀하의 의료, 산업 또는 소비자 응용 분야에 맞는 OEM 카메라 모듈을 설계하고 제조합니다.
