Ausführlicher Vergleich: Bewegungsvergrößerung auf dem Smartphone vs. Hochgeschwindigkeitskamera, Zahl für Zahl

Sieht ein Smartphone mit Dragon Vision® dieselbe Schwingung wie eine dedizierte Motion-Amplification-Kamera? Die Physik sagt ja unterhalb von etwa 300 Hz, und darüber sieht niemand viel

Dies ist die lange Version: Zahl für Zahl, mit jeder Quelle und jeder Schätzung gekennzeichnet. Wenn Sie zuerst die Antwort in klarer Sprache wollen, lesen Sie Brauchen Sie eine Kamera zur Bewegungsvergrößerung, oder reicht Ihr Smartphone?

Kurze Antwort. Videobasierte Schwingungsanalyse misst Weg, und der Weg wird von zwei Dingen begrenzt, die ein Datenblatt selten klar ausspricht: wie viel Maschine ins Bild passt und wie viel Licht jedes Einzelbild erreicht. Der Abstand allein spielt keine Rolle, und ab einem bestimmten Punkt auch die Bildrate nicht mehr. Vergleicht man auf dieser Grundlage, löst Dragon Vision® auf einem iPhone 15 Pro Max mit seinem 5×-Teleobjektiv Wege in derselben Größenordnung auf wie eine dedizierte Kamera auf Basis eines 1,9-MP-Industriesensors, und es tastet in Full HD schneller ab (240 fps gegenüber 180 fps). Eine dedizierte Hochgeschwindigkeitskamera erreicht zwar höhere Frequenzen, aber nur, indem sie das Bild auf einen Streifen oder ein Feld verkleinert und ihm das Licht entzieht, in einem Bereich, in dem eine reale Maschine fast keinen Weg mehr erzeugt. Unterhalb von etwa 300 Hz, wo Unwucht, Fehlausrichtung, Lockerheit, Resonanz und Strukturprobleme zu Hause sind, ist das Smartphone in Ihrer Tasche das richtige Instrument. Darüber ist das richtige Instrument ein Beschleunigungsaufnehmer, keine schnellere Kamera. Jede Schätzung in diesem Artikel ist als solche gekennzeichnet, und die Methode steht am Ende.

Wir stellen eines der beiden hier verglichenen Produkte her; die Zahlen auf unserer Seite sind also die, die wir veröffentlicht und gemessen haben, und die Zahlen der anderen Seite stammen aus deren öffentlichen Handbüchern, Datenblättern und den Datenblättern des Kameraherstellers, Stand September 2026. Wo eine Zahl abgeleitet statt abgelesen werden musste, steht Schätzung, und der Abschnitt Wie diese Zahlen zustande kamen zeigt die Rechnung, damit Sie sie mit Ihrer eigenen Kamera nachvollziehen können. Motion Amplification® ist eine eingetragene Marke von RDI Technologies; in diesem Artikel heißt die Technik allgemein Bewegungsvergrößerung, der Name, den ihr die Forscher gaben, die sie erfunden haben.

Smartphone vs. dedizierte Kamera auf einen Blick

Lesen Sie die Tabelle vom mittleren Block abwärts. Die dedizierten Kameras gewinnen die Zeile des schnellsten Modus haushoch, und die beiden folgenden Zeilen erklären, warum diese Zeile viel weniger wert ist, als sie aussieht: Die schnellen Modi kommen mit einem Bild von der Größe eines Streifens oder einer Briefmarke und mit einem Bruchteil des Lichts. Der Auflösungsblock zeigt die Zahl, die tatsächlich entscheidet, was Sie sehen können, und dort liegen die vier Spalten um einen Faktor zwei bis drei auseinander, sobald das Smartphone sein Teleobjektiv nutzt.

2. Die Frequenzgrenze, die man nicht ausfüllen kann

Die Bildrate legt die höchste Frequenz fest, die ein Video auflösen kann: die Hälfte der Bilder pro Sekunde. Das ist die Zahl, mit der jedes Datenblatt beginnt, und es ist die am wenigsten nützliche des Vergleichs, denn eine Kamera misst Weg, und der Weg bricht mit dem Quadrat der Frequenz ein.

Für eine sinusförmige Schwingung mit der Beschleunigung a bei der Frequenz f beträgt der Spitzenweg x = a ÷ (2πf)². Schwingungsanalysten denken bei hohen Frequenzen in g, weil Lager und Zahnräder so gemessen werden; hier ist also, was ein g Beschleunigung als Weg bedeutet, gegenüber der besten Wegschwelle, die eines der vier Systeme veröffentlicht:

Drehen Sie die Tabelle um und fragen Sie, wie viele g eine Maschine bräuchte, damit die Kamera bei hoher Frequenz auch nur ihre Schwelle berührt: 1 g bei 1 000 Hz, 4 g bei 2 000 Hz und 25 g bei 5 000 Hz. Eine brauchbare Messung will ein Signal, das zehnmal über der Schwelle liegt, also multiplizieren Sie mit zehn. Eine Maschine, die mit 250 g bei 5 kHz schwingt, wird nicht überwacht; sie wird zerlegt.

Das ist das ganze Hochfrequenz-Argument in einer Zeile: Die nutzbare Obergrenze videobasierter Schwingungsmessung wird von der Wegschwelle bestimmt, nicht von der Bildrate, und mit einem g Schwingung und zehnfacher Reserve liegt sie bei rund 300 Hz für die dedizierte Kamera und rund 200 Hz für das Smartphone. Der Unterschied zwischen 120 Hz und 700 Hz nominaler Fmax ist real; der Unterschied in dem, was Sie an einer Maschine tatsächlich sehen werden, ist klein. Lagerschäden, Zahneingriff und alles andere im Kilohertzbereich gehören einem Beschleunigungsaufnehmer, wie es unsere eigene FAQ schon immer gesagt hat, und weshalb ein Funksensor am Lagergehäuse einen Bruchteil einer Hochgeschwindigkeitskamera kostet.

4. Was das Smartphone opfert, ehrlich gesagt

Ein fairer Artikel nennt die Grenzen der eigenen Seite im selben Ton.

• Kompression und Farbe. Das Smartphone nimmt komprimiertes HEVC-Video von einem Farbsensor mit Rolling Shutter auf; die dedizierte Kamera nimmt unkomprimierte Monochrombilder mit Global Shutter auf. Das sind echte Vorteile für die Subpixel-Verfolgung und der wahrscheinlichste Grund, warum der aktuell veröffentlichte Faktor der dedizierten Kamera (etwa 470) über unserem gemessenen (etwa 280) liegt. Unsere Messung entstand auf einem Smartphone von 2018; neuere Sensoren, 10-Bit-Aufnahme und die geringere Verzeichnung eines Teleobjektivs wirken in die andere Richtung, aber bis wir die Messung auf einem aktuellen Smartphone wiederholt haben, bleibt der Wert von 0,02 mil eine Schätzung.
• Optische Bildstabilisierung. Das Telemodul eines Smartphones bewegt seine Linse physisch, um das Zittern der Hand auszugleichen, eine Bewegung, die die Maschine nicht gemacht hat. Dragon Vision® filtert die niederfrequente Bewegung einer Hand bereits heraus, und ein Gimbal beseitigt den größten Teil des Rests; ob der Stabilisator auf dem Stativ abgeschaltet werden muss, berichten wir zusammen mit der oben genannten Messung.
• 960 fps auf einem Smartphone sind auch keine Hochgeschwindigkeitskamera. Das Galaxy S10 nimmt echte 960 fps auf, aber in 720p und in Bursts von 0,4 s (es gibt einen 0,8-s-Modus, der mit 480 fps aufnimmt und auf 960 interpoliert; interpolierte Bilder erfinden Bewegung und dürfen für Schwingungen nie verwendet werden). Bei 720p ist der Pixel 1,5-mal größer, die Schwelle steigt also auf etwa 3,8 µm (Schätzung), und 0,4 s Video ergeben ein Spektrum mit 2,5-Hz-Linien und nichts zum Mitteln. Seine 480-Hz-Grenze hat dasselbe Problem wie die der dedizierten Kamera: Bei 480 Hz ist ein g 1,1 µm, unter dieser Schwelle. Unser Rat für jedes Smartphone ist derselbe wie für die dedizierte Hochgeschwindigkeitskamera: Nutzen Sie 240 fps bei 1080p, wo Sie minutenlang aufnehmen können und das Bild die ganze Maschine ist. Die zusätzlichen fps bringen kein Signal.
• Keine Dauerüberwachung. Ein Smartphone ist ein Instrument, mit dem man herumgeht. Wenn Sie eine Kamera brauchen, die eine Maschine dauerhaft beobachtet, verkauft der Anbieter des dedizierten Systems eine und wir nicht; unsere dauerhaften Instrumente sind Funksensoren.
• Welches Smartphone. Die Schätzungen für das 5×-Objektiv gelten für das iPhone 15 Pro Max und für das 16 Pro und spätere, die ein 120-mm-äquivalentes Tele mit 240 fps haben. Das 15 Pro hat ein 77-mm-3×-Objektiv (etwa 0,03 mil, Schätzung), und die Nicht-Pro-Modelle haben kein Tele, sie bleiben also nahe den 0,1 mil, die wir gemessen haben. Jedes Android-Smartphone funktioniert, solange es 240 fps bei 1080p aufnimmt; Dragon Vision® läuft unter iOS, Android und Windows, und die Online-Version verarbeitet Video von jedem davon.

Was es kostet

Dragon Vision® für Windows hat einen veröffentlichten Preis, 4 499,95 USD einmalig ohne Jahresgebühr, und die Windows-Lizenz schließt die Mobil-App ein; die Kamera ist das Smartphone, das Sie bei sich tragen, oder ein gebrauchtes, das für diesen Zweck gekauft wird. Ein dediziertes Motion-Amplification-System wird auf Anfrage verkauft, und das Angebot gilt für ein System: die Kamera, ein Objektivset (6, 12, 25, 50 und 100 mm), einen robusten Erfassungs-Laptop mit 32 GB RAM und einem Terabyte Speicher, ein LED-Leuchtenset, ein Stativ, Schulung und auf der aktuellen Plattform eine modulare Softwarelizenz, bei der die Routenerfassung Standard ist und Rotations-, Hochgeschwindigkeits-, Beschleunigungsaufnehmer-, Modal- und Grenzwertmodule Erweiterungen sind. Es gibt außerdem einen aktiven Mietmarkt für diese Kameras, was etwas über die Höhe des Kaufpreises verrät. Nutzer eines öffentlichen Analystenforums haben berichtet, rund 70 % weniger für Dragon Vision® als für das dedizierte System bezahlt zu haben; wir können ihre Angebote nicht überprüfen, nehmen Sie das also als Nutzerbericht und nicht als Preisliste.

Der richtige Vergleich ist nicht der zwischen den beiden Preisschildern. Es ist der Zweck: Ein smartphonebasiertes System kauft man, damit jeder Analyst eines Standorts die Bewegungsvergrößerung in der Tasche hat und sie an der ersten verdächtigen Maschine des Tages einsetzt; eine dedizierte Kamera kauft man für einen Spezialisten, einen Koffer und ein Stativ. Beides ist legitim. Nur eines davon kostet weniger als die Beschleunigungsaufnehmer, die Sie für die hohen Frequenzen ohnehin kaufen sollten.

FAQ zur Bewegungsvergrößerung mit dem Smartphone

Ist Dragon Vision® dasselbe wie Motion Amplification®?

Es sind zwei kommerzielle Produkte, die auf demselben Prinzip beruhen: die Position von Kanten in einem Video auf einen Bruchteil eines Pixels genau verfolgen, daraus ein Wegsignal für jeden Punkt des Bildes gewinnen und die Bewegung optional so übertreiben, dass das Auge sie sieht. Motion Amplification® ist die eingetragene Marke von RDI Technologies für sein System, das die Software mit einer eigenen Kamera kombiniert. Dragon Vision® ist die Software von ERBESSD INSTRUMENTS®, die Video jeder Kamera verarbeitet, auch des Smartphones, das Sie bereits besitzen, und die entstehenden Spektren nach Digivibe MX®, ASCII und UFF 58 exportiert. Die Technik allgemein heißt Bewegungsvergrößerung.

Kann ein Smartphone wirklich so empfindlich sein wie eine dedizierte Motion-Amplification-Kamera?

Bis auf einen Faktor zwei ja, nach den veröffentlichten Zahlen, sofern Sie denselben Bereich einrahmen. Die Auflösung jeder Videomethode ist die Größe eines Pixels auf der Maschine geteilt durch den Subpixel-Verfolgungsfaktor. Das 50-mm-Objektiv der dedizierten Kamera rahmt bei 1 m etwa 23 cm ein; das 5×-Tele eines iPhone 15 Pro Max rahmt bei demselben Abstand etwa 30 cm ein. Mit dem Verfolgungsfaktor, den wir auf einem iPhone XS gemessen haben, ergibt das eine Schätzung von 0,5 µm (0,02 mil) gegenüber den veröffentlichten 0,25 µm (0,01 mil) der dedizierten Kamera. Dieselbe dedizierte Kamera war in ihrem Handbuch von 2018 mit demselben Objektiv mit 2,5 µm (0,1 mil) spezifiziert, was die Smartphone-Messung bereits übertrifft.

Warum tut sich eine Kamera mit hochfrequenter Schwingung schwer?

Weil eine Kamera Weg misst und der Weg bei gegebener Beschleunigung mit dem Quadrat der Frequenz abnimmt. Ein g Schwingung ist 69 µm Bewegung bei 60 Hz, 0,25 µm bei 1 000 Hz und 0,01 µm bei 5 000 Hz. Die beste veröffentlichte Wegschwelle einer Motion-Amplification-Kamera liegt bei 0,25 µm; bei 1 000 Hz braucht eine Maschine also ein volles g, nur um die Schwelle zu erreichen, und etwa 10 g für eine saubere Messung, und bei 5 000 Hz Hunderte von g. Reale Maschinen tun das nicht. Oberhalb einiger hundert Hertz ist das Instrument, das den Fehler sieht, ein Beschleunigungsaufnehmer.

Ersetzt ein Smartphone mit 960 fps eine Hochgeschwindigkeitskamera?

Nein, und die Hochgeschwindigkeitskamera ersetzt ebenso wenig einen Beschleunigungsaufnehmer. Ein Galaxy S10 nimmt echte 960 fps nur in 720p und in 0,4-s-Bursts auf, was die Wegschwelle anhebt und ein grobes Spektrum ohne Mittelung hinterlässt. Seine 480-Hz-Grenze liegt dort, wo ein g etwa 1 µm ist, unter dieser Schwelle. Nehmen Sie stattdessen mit 240 fps in 1080p auf: Sie erhalten 120 Hz Bandbreite, die ganze Maschine im Bild und minutenlanges Video. Vermeiden Sie jeden „Superzeitlupen“-Modus, der Bilder interpoliert; erfundene Bilder erfinden Frequenzen.

Ruiniert die Videokompression die Messung?

Sie kostet etwas Genauigkeit, nicht die Messung. Smartphones nehmen komprimiertes HEVC-Video auf und eine dedizierte Kamera unkomprimierte Bilder, was einer der Gründe ist, warum die dedizierte Kamera einen höheren Verfolgungsfaktor beanspruchen kann. In der Praxis wurde unsere Messung von 0,1 mil bei 1 m in Full HD auf komprimiertem Smartphone-Video gemacht, und sie löst die Wege, die unter 300 Hz zählen, mit Reserve auf. Verwenden Sie die höchste Bitrate, die Ihr Smartphone bietet, vermeiden Sie Digitalzoom ohne echtes Objektiv dahinter und halten Sie die Maschine groß im Bild.

Kann ich ein Android-Smartphone mit Dragon Vision® verwenden?

Ja. Dragon Vision® läuft unter iOS, Android und Windows, und die Online-Version verarbeitet Video, das auf jedem davon aufgenommen wurde. Entscheidend ist die Aufnahme: 1080p mit 240 fps, ein echtes optisches Objektiv statt Digitalzoom und eine Maschine, die das Bild ausfüllt. In der Windows- und der Online-Version können Sie auch Video von Actionkameras und Camcordern verarbeiten, mit dem Vorbehalt, dass Fischaugenobjektive die Amplitudengenauigkeit verringern.

Wie prüfe ich, ob eine Smartphone-Messung stimmt?

Setzen Sie einen Beschleunigungsaufnehmer auf den Punkt, den Sie filmen, und vergleichen Sie. Dragon Vision® wurde gegen einen NIST-rückführbaren Beschleunigungsaufnehmer kalibriert, und dieselbe Prüfung dauert vor Ort fünf Minuten: Montieren Sie einen Funksensor am Lagergehäuse, filmen Sie das Gehäuse zwanzig Sekunden lang mit 240 fps und vergleichen Sie das Wegspektrum aus dem Video mit dem des Sensors bei der Drehzahl und ihren ersten Harmonischen. Übereinstimmung bei diesen Frequenzen ist zu erwarten; eine Abweichung bedeutet meist, dass das Bild zu weit oder das Licht zu schwach war.

Soll ich eine dedizierte Kamera kaufen, mieten oder Software auf einem Smartphone nutzen?

Kaufen Sie die Smartphone-Software, wenn jeder Analyst am Standort die Bewegungsvergrößerung bei sich tragen und an der ersten verdächtigen Maschine des Tages einsetzen soll; zu einem veröffentlichten Einmalpreis ohne Jahresgebühr kostet sie weniger als ein Satz Beschleunigungsaufnehmer. Mieten Sie eine dedizierte Kamera für eine einmalige Untersuchung, die eine feste, stativgestützte, unkomprimierte Aufnahme braucht, oder wenn das Verfahren eines Kunden dieses System vorschreibt. Kaufen Sie die dedizierte Kamera, wenn Sie eine kontinuierliche Videoüberwachung einer bestimmten Maschine brauchen, die einzige Fähigkeit, die ein Smartphone nicht bieten kann.

Wie diese Zahlen zustande kamen

Damit jeder sie prüfen oder nachrechnen kann.

• Die Bildbreiten sind Brennweitenrechnung: Breite bei 1 m = 36 mm ÷ 35-mm-äquivalente Brennweite für die Smartphones (26 mm beim Galaxy S10 und beim iPhone XS, 24 mm und 120 mm beim iPhone 15 Pro Max); und Sensorbreite × 1 000 ÷ 50 mm für die dedizierten Kameras (11,25 mm beim Sony IMX174; 12,8 mm beim vollen Fastec-HS5i-Sensor, von dessen 2560 Spalten das 1080p-Fenster 1920 nutzt, daher 19 cm).
• Mikrometer pro Pixel = Bildbreite ÷ horizontale Pixel (1920 bei 1080p, 1280 bei 720p, 1920 und 2560 bei den dedizierten Kameras).
• Der Subpixel-Faktor von Dragon Vision®, etwa 280, ist unser veröffentlichter Wert von 0,1 mil (2,54 µm) bei 1 m in Full HD auf einem iPhone XS, geteilt durch den 720-µm-Pixel dieses Smartphones. Jede Dragon-Vision®-Schätzung in diesem Artikel wendet denselben Faktor auf eine andere Bildbreite an; sie unterstellt keine Verbesserung durch neuere Smartphones.
• Die Subpixel-Faktoren der dedizierten Kamera sind ihre veröffentlichten Auflösungen, geteilt durch ihren 117-µm-Pixel bei 1 m mit dem 50-mm-Objektiv: 2,5 µm im Iris M™-Benutzerhandbuch von 2018, 0,25 µm auf der Produktseite von 2026.
• Die Fenstergrößen bei hohen Bildraten stammen aus dem Datenblatt der Fastec IL5/HS5i, das die Bilder pro Sekunde für jede Bildgröße auflistet; die Schätzung von 150 Zeilen für die Iris M™ bei 1 300 fps unterstellt denselben Pixeldurchsatz wie ihr 1920×1200-Bild bei 163 fps.
• Das Licht pro Bild ist eins durch die Bildrate; die Verschlechterung der Schwelle unterstellt eine durch Schrotrauschen begrenzte Verfolgung und skaliert daher mit der Quadratwurzel des Lichtverhältnisses. Das ist die gröbste Schätzung des Artikels und ist als solche gekennzeichnet.
• Der Weg von 1 g beträgt 9,81 ÷ (2πf)² bei jeder Frequenz.

Was noch aussteht, ist die Messung, die die Schätzung von 0,02 mil in eine Zahl verwandelt: derselbe Test wie auf dem iPhone XS, wiederholt auf einem iPhone 15 Pro Max mit 240 fps und den Objektiven 1× und 5× gegen einen NIST-rückführbaren Beschleunigungsaufnehmer, mit Aufzeichnung der tatsächlichen Bildbreite. Dieser Artikel wird mit dem Ergebnis aktualisiert.