Prueba de la variabilidad de la velocidad de fotogramas de la cámara mediante la filmación de la hora del reloj

Me gustaría probar la variación de la velocidad de fotogramas del valor nominal en una variedad de cámaras de video de consumo. Para ello, tengo la intención de filmar algún tipo de reloj de alta frecuencia y comparar la hora del reloj mostrada con la hora ideal derivada de la velocidad de fotogramas de la cámara seleccionada.

En cuanto a las especificaciones, por el momento no busco medir errores inferiores a 1 ms del intervalo de fotogramas especificado. Es probable que las velocidades de cuadro que probaré estén entre 30 y 300 fps. En el futuro, podría querer medir errores de microsegundos en cámaras de 1000 Hz.

Así que creo que solo necesito poder filmar un dispositivo de visualización de "reloj" con una frecuencia de actualización de 1000 Hz y una precisión de tiempo de al menos 1 ms. Mi primera idea fue usar un conjunto de 10 LED, usándolos como bits, lo que me permitiría codificar 1024 valores. El patrón de LED se actualizaría cada milisegundo con el valor correspondiente y podría medir el intervalo de tiempo real entre fotogramas.

Sin embargo, siento que probablemente ya existe algo que hace lo que quiero.

¿Existen dispositivos que muestren el tiempo hasta el milisegundo y con una frecuencia de actualización de 1000 Hz?

Soy consciente de que los resultados también dependerán del uso de un obturador enrollable por parte de la cámara y la capacidad de cambiar manualmente la velocidad del obturador.

Si construyes/compras algún tipo de reloj y comienzas a filmarlo, debes pensar en esto: ¿Cómo sabes cuál es la variabilidad del reloj? Es posible que la cámara registre mejor la hora que su reloj de referencia. Si ambos se derivan de cristales, se desplazarán con el tiempo y la temperatura.
No estoy seguro de qué es exactamente lo que esperas probar aquí. Además, te sugiero que filmes algo que sea un múltiplo significativo más rápido que el FPS, por ejemplo, un disco blanco con un punto que gira una vez en cada cuadro, de modo que si el punto se mueve visiblemente, sabrás que está a la deriva. Sin embargo, el problema de hacer que su referencia sea lo suficientemente precisa en primer lugar (nuevamente, debe ser varias veces más precisa que lo que está tratando de medir) no es simple.
@John U, estoy tratando de evaluar el error sistemático y aleatorio en la velocidad de fotogramas de la función de "alta velocidad" de las cámaras de consumo. Estoy usando video para derivar velocidades de objetos filmados y aunque las distorsiones espaciales están bien documentadas, las distorsiones temporales no tanto.
En ese caso, sugeriría que cualquier desviación en el dispositivo estará dentro de los límites de error de su método de medición de todos modos.

Respuestas (1)

Un conteo binario será muy difícil de leer en la imagen; si el tiempo de exposición es lo suficientemente largo para capturar más de un valor mostrado, la lectura será muy ambigua.

Recientemente tuve la necesidad de medir tanto el retardo del obturador (latencia) como el tiempo de exposición de varias cámaras DSLR. Configuré un microprocesador para controlar una matriz de 40 LED (¡NO multiplexados!) contando a una velocidad de 10 kHz. La pantalla está dispuesta de manera que cada dígito esté representado por una columna de 10 LED, donde cada columna solo tiene un LED encendido a la vez.

100ms 10ms 1ms 0.1ms
   o    o    o    o  9
   o    o    o    o  8
   o    o    o    o  7
   o    o    o    o  6
   o    o    o    o  5
   o    o    o    o  4
   o    o    o    o  3
   o    o    o    o  2
   o    o    o    o  1
   o    o    o    o  0

Mirando las imágenes resultantes, en realidad es bastante fácil estimar los tiempos de inicio y finalización de cada exposición.

ADICIONAL

Una variación de esta idea podría ser más apropiada para su aplicación de evaluación de la precisión/estabilidad de la velocidad de fotogramas del video. Simplemente coloque los 40 LED (o el número que sea) en línea recta (o tal vez en un círculo) y enciéndalos uno a la vez a 40 veces la velocidad de cuadro de video nominal. Ver el video resultante directamente le mostrará en tiempo real si la tarifa es correcta y cuánto varía.

Wow, eso es grandioso. Si la imagen tiene una columna con varios LED encendidos, puede inferir el tiempo de inicio y finalización de la exposición. ¿Decidió seguir este camino debido a la falta de un dispositivo adecuado para el trabajo?
¿Sería un problema la multiplexación si la tasa de multiplexación fuera de 10 KHz o más rápida [supongo que si quisiera medir tiempos más cortos que 0,1 ms, tendría otro dígito]? Sé que una gran cantidad de código de multiplexación de pantalla utiliza frecuencias de actualización que están diseñadas para ser vistas por ojos humanos estacionarios, pero multiplexar una pantalla de ese tamaño incluso a 100 KHz probablemente sería más fácil que usar 28 o 40 pines de E/S.
@JoanCharmant: Sí, además tenía una placa de demostración PIC32MX que tenía muchas E/S para controlar todos los LED directamente. Solo tomó unas pocas horas conectarlo y otro día arreglar la programación. Realmente ni siquiera intenté comprar un dispositivo COTS.
@supercat: siempre que la tasa de multiplexación sea lo suficientemente rápida como para escanear varias veces durante cada exposición , debería estar bien. Francamente, no quería ni pensar en ello, y tenía un microprocesador a mano que tenía suficiente E/S para hacer todo directamente.
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