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【ISP tuning1】不同帧率对图像调试的影响

news 2026/8/20 22:55:05

背景：消费类场景的嵌入式设备。在这几年工作中，经常会遇到从项目立项到最后快结项时，帧率需求发生改变。项目/产品经理等觉得这只是视频的一个流畅问题。往往忽略了对图像、带宽等的影响。
a.动态场景的流畅性
流畅度是帧率最直观的影响，核心是人眼视觉的暂留效应（约1/24秒），所以超过25fps人眼很难感知高/低帧率之分（如30/25fps）。再高的帧率（60fps）动态画面丝滑，主要适用于体育赛事、汽车碰撞测试、游戏等。
b.对低照场景的画质
帧率决定sensor max shutter，正常照度（100lux以上）可能感知不到其重要性。到了低照（3lux以下）的场景，这时sensor已经起了很高的增益，如果还追求画面的高亮度、无噪点的效果，isp可能“江郎才尽”了。这就孕育出，现在卷的一个方向——夜视全彩黑光。极黑的环境下要看清画面，有两条路可走：一是ISP带AI，通过深度学习把增益拉高引起的噪声抹去，又尽可能不影响细节；另外一条路就是降低帧率，从25fps到15fps，再到8fps，甚至3fps（这种基本上是伪AI-ISP为了成本，宣传自己带AI做的方式）。
为了体现帧率对低照的重要性。举个例子来说明下，设备1：25fps+F1.6；设备2：15fps+F2.0，sensor gain相同。设备2的Max shutter相对设备1是 0.066/0.04=1.65，设备1使用的镜头进光量相对设备2，（2.0/1.6）2 =1.56 。画面亮度=相对曝光相对光圈增益，
设备1：相对数值=1.01.56gain；
设备2：相对数值=1.651.0gain；
简单计算，使用“小光圈”F2.0的设备2画面亮度还比设备1的高，得益于曝光时间的延长。当然，这种“软件上的优化”劣势也很明显，直接影响运动清晰度、拖影和AE收敛速度等。
c.带宽
帧率与数据量是直接线性正相关的，数据量（bps）=分辨率×位深×帧率×通道数。
所以，低帧率就意味着低带宽 / 低存储压力适用于带宽受限的场景（如无线安防摄像头、低功耗 IoT 设备），通过牺牲流畅度换取更低的传输和存储成本。毕竟现在企业口号是“降本增效”。
d.频闪/flicker问题
~~随着国内照明条件改善，flicker问题渐渐弱化，有时都不太关注了；但是国外家庭各类照明都有，老式的钨丝灯、白炽灯、卤素灯等。
~ ~想要解决频闪问题（曝光时间大于10ms的情况，ps小于10ms的固定条纹现象后续再讲），就要求曝光时间是10ms（国内50hz的光源）/8.333ms（海外60hz的光源）的倍数。所以反推帧率，如果在国内50hz光源下使用15fps，是必滚动的（当然要是15fps，曝光只跑60ms的情况除外）。
~对于isp工程师来说，一方面希望尽可能利用最大曝光时间，另一方面要避免频闪。一般国内民用设备使用25fps、20fps等；海外设置成30fps、24fps等。如果可支持小数帧率国内有用16.67fps、14.28fps这些。如果要求国内海外帧率统一的情况，帧率可设置成20fps（或者其他100和120的公约数）。