基本 — とにかく何をすればいいか教えて
これから機械を撮ります。六つの手順どおりに。理論は不要です。
六つの手順
- カメラを固定する。三脚、クランプ、マグネット。手持ちは厳禁。
- 手ぶれ補正を切る。記録したいまさにその動きを消してしまいます。
- フレームレートを決める。700 min⁻¹ 未満なら 30 fps・1400 未満は 60・2800 未満は 120・それ以上は 240。正確な値は下の計算機で。
- 録画時間を決める。高速機：5 秒。600 min⁻¹ 未満：10 秒。60 min⁻¹ 未満：35 秒以上。
- 画面を埋める。機械が画面の半分から三分の二を占めるように。残りには壁・柱・床など動かないものを入れる。フォーカスを固定。レンズを拭く。
- 元ファイルを送る。LINE・Teams・メールは不可 — 再圧縮され、細部が消えます。ケーブル、AirDrop、または元画質のままのアップロードで。
手順はこれで全部です。この先は、その理由と、機械が特殊なときにどうすればもっと良くなるかの説明です。
測りたいものに合わせてカメラを設定する
軸の回転数と、何次高調波まで見たいかを入力してください。二つの設定は上の算術からそのまま出てきます。
カメラの設定
- フレームレート
- —
- 録画時間
- —
- あなたの測定窓
- —
- 感度
- —
録画を押す前に
- 機械が正常かつ定常状態で運転している。軸回転数を控えてある。
- カメラが固定されている — 三脚、クランプ、マグネット。手の中ではない。
- 手ぶれ補正が切ってある。
- 関心のある最高周波数に合わせてフレームレートを選んである。
- 関心のある最低周波数に合わせて録画時間を選んである。
- フォーカスと露出が固定され、レンズが清潔である。
- 対象部位が画面の半分から三分の二を占め、残りに静止したものが写っている。
- 画面内で他に動くものがない — 人、車両、蒸気、吊り下がった鎖。
- 録画中、誰もカメラに触れない。
中級 — もっと良い記録にする
使える映像と良い映像を分ける判断、そして何が返ってくるかの見通し。
固定方法 — 他のすべてより重い
カメラは、物がコマとコマの間でどれだけ動いたかを測ります。カメラ自身が動けば、その動きは場面全体に足し込まれます。しかもフォーカスや露出と違い、後から取り消せません。
この一覧の中で、正しくやるのが最も安く、間違えるのが最も高くつく項目です。
推奨
- しっかりした床に立てた三脚 — 既定の選択で、ほとんどの場合これで十分です。
- 撮影対象の機械ではない構造物に付けたクランプまたはマグネット。
- 唯一の撮影位置が振動する構造物なら、そこから撮ってかまいません。ただしそのことを記録と一緒に書き残してください。動いていると分かっている構造物を基準に読んだ測定は、誠実であり、なお有用です。
避ける
- 手持ち。手の震えは捉えたい動きよりはるかに大きく、しかも不規則なので、モデル化して差し引くことができません。
- 撮影中に人が歩く歩廊・手すり・グレーチング。
- 振動する架台の上にただ置いた三脚 — 予測できない形で滑り、揺れます。
手ぶれ補正を切る
光学式・電子式の手ぶれ補正は、小さな動きを取り除くために存在します。つまり、まさに記録したい動きです。さらに悪いことに、その除去は不均一で、あるコマでは効き、別のコマでは効かず、場面に元々なかった動きを付け足します。カメラをきちんと固定したなら、補正は結果を悪くするだけです。
距離と画角が感度を決める
動画の中の動きはピクセル単位で測られます。一ピクセルが現実世界でいくらの値をもつかは、あなたの画角だけが決めます — 画面に収めた幅を、画像のピクセル幅で割った値です。
つまり画角を詰めるほど測定は細かくなります。四倍近づけば四倍細かく、かかるのは数歩だけです。
- 対象部位が画面の半分から三分の二程度を占めるようにし、残りには動かないもの — 壁、柱、床 — を入れてください。
- 対象の動きに対して直角に撮ってください。カメラに近づく・遠ざかる方向の動きはほとんど見えません。
- 軸受ハウジング、ベース、アンカーボルトを画面に入れてください。がたや割れが現れるのはそこです。
- デジタルズームは絶対に使わないこと。ピクセルを捏造するだけで、細部は増えず、記録したい動きをならしてしまいます。近づくか、光学ズームを使ってください。
- 使える最高解像度で記録し、後から切り抜かないこと — 切り抜きは、近づいて稼いだ感度を捨てる行為です。
傾向を見るなら、毎回同じ画角で
単位がピクセルである以上、同じ機械でも画角が違えば違う数字が出ます — 画面の幅が半分になれば、機械側は何も変わっていなくても読みは倍になります。三脚の位置に印をつけ、距離を控え、同じように繰り返してください。再現できる測定は、感度の高い測定より価値があります。
光・シャープネス・コントラスト
この三つは、一つの問題を三方向から見たものです。動きぶれは、すでに失われた測定です — 一回の露光の間に輪郭が流れたなら、そのコマはすでに動きを平均してしまっており、いかなる処理でも取り戻せません。光を増やせば露光を短くでき、動きを止めるのはその短い露光です。
- 録画の前にフォーカスと露出を固定してください。途中でオートフォーカスが迷えば、その素材は台無しです。
- 立ち去る前に静止コマを一枚確認してください。ボルト頭や塗装線を拡大し、くっきりしていれば合格、流れていれば光を足すかシャッターを速くします。
- 機械の後ろからではなく横から照らすこと。逆光ではシルエット — 中身のない輪郭 — にしかなりません。
- 反射と、濡れた光沢面を避けること。鏡面反射はカメラや照明が動いたときに動くのであって、機械が動いたときではありません。
- 面には見えるテクスチャが必要です — ボルト、塗装の縁、溶接ビード、汚れ。本当に特徴のない面なら、高コントラストの目印をしっかり貼り付けてください。ばたつく目印は自分自身を測ってしまいます。
- レンズを拭くこと。粉じんは光を散らしてコントラストを潰し、しかも一勤務のうちにまた付きます。
照明のちらつきに注意
放電灯 — 高圧ナトリウム灯、メタルハライド、古い蛍光灯 — は電源周波数の二倍で脈動します。60 Hz の系統なら 120 Hz、50 Hz なら 100 Hz です。この脈動は明るさの変化であり、明るさの変化は動きと取り違えられます。それがフレームレートやそのナイキスト限界の近くに来たときが最悪です。昼光か、ちらつきのない現代的な LED を選んでください。放電灯の下で高フレームレート撮影が避けられないなら、対象部位に向けた安定した光源を足してください。
動画を台無しにせずスマホから取り出す
良い記録も、カメラから届け先までの間でまだ壊されます。
メッセージアプリで送らないこと
メッセージやメールの基盤は動画を強く再圧縮します。その圧縮の仕組みは、コマとコマの間の小さな差を平らにすること — つまり、この記録の中身そのものを削ることです。元ファイルを送ってください：ケーブル、AirDrop、または元画質を保つアップロード。
スローモーションの罠
一部のスマートフォンは、スロー映像をすでに遅くした状態で保存します。240 fps で撮った五秒が、30 fps を名乗る四十秒のファイルになるのです。画そのものは正しくても、そこから導いた周波数はすべて八分の一になります。ファイルの長さが、実際に現場に立っていた時間と一致するか確認してください — 長ければ、そのクリップは事前に遅くされています。元ファイルを書き出すか、スローモーションではなく高フレームレートモードを使ってください。
- 後からトリミング・編集・フィルタ・手ぶれ補正をしないこと。編集ソフトは再エンコードし、なかには黙って補正をかけるものもあります。
- 再生画面を画面収録しないこと。時間軸が再標本化され、コマが捨てられます。
- H.264 も HEVC もどちらで構いません。スマホが尋ねてきたら「互換性優先」が安全な答えです。
- 機械・場所・軸回転数を書き添えてください。入力五秒で、その記録は現場にいなかった人にも読めるものになります。
何を期待できるか
買った帯域だけが見え、その外は見えません。30 fps の十秒クリップは、おおよそ 0.25 Hz から 12 Hz を覆います。広く有用な範囲ですが、キルンの胴も四極電動機の高調波も、どちらもその外です。
測れない面もあります。平滑な面、白飛びした面、特徴のない面は、追いかける手がかりを与えません。これは故障ではなく場面の性質であり — 推測するより、そう報告するほうが正しい姿勢です。
低周波のエネルギーは、しばしば振動ではなく傾向です。短い記録では、スペクトルの下端をドリフトが支配します。カメラが落ち着く、構造が呼吸する、光が変わる。この二つを分けるのは、速い記録ではなく長い記録です。
最初の一本はリハーサルです。その場で確認してください。画角は詰まっているか、輪郭は鋭いか、ファイルの長さは時計と合うか。現場での二分が、二度目の出張を省きます。
上級 — その数字の出どころ
二つの設定の背後にある算術。検証したい人、人に教える人のために。
記録には二つの壁があり、それぞれ独立に決まる
カメラは、たまたま画像を撮るサンプラーです。ですから他のあらゆる標本化された測定とまったく同じ制約を受けます。そのうち二つが重要で、二つの別々の判断から生まれます。
どれだけ長く撮るかが、分解できる最も遅い動きを決めます。どれだけ速く撮るかが、最も速い動きを決めます。どちらも後から直せませんし、記録が「短すぎ」と「遅すぎ」を同時に抱えることは珍しくありません。
録画時間が「遅い側の壁」を決める
振動を分解するには、記録がその周期を何回分か含んでいなければなりません。一周期は測定ではなく、傾向です。
実用的な目安は十周期、そして五秒を下回らないこと。おおよそ 10 Hz より下では、この数字が録画時間を決めます。それより上では、五秒は何のコストにもならず、最低限をはるかに超える情報をくれます。
| 設備 | 回転数 | 周波数 | 録画 |
|---|---|---|---|
| 電動機・ファン・ポンプ | 1800 min⁻¹ | 30 Hz | 5 秒 |
| 電動機 | 900 min⁻¹ | 15 Hz | 5 秒 |
| 誘引通風機・押込通風機 | 600 min⁻¹ | 10 Hz | 5 秒 |
| コンベヤプーリ | 60 min⁻¹ | 1 Hz | 10 秒 |
| ミル・撹拌機・冷却塔 | 18 min⁻¹ | 0.3 Hz | 35 秒 |
| 非常に低速な駆動系 | 12 min⁻¹ | 0.2 Hz | 50 秒 |
およそ 12 min⁻¹ を下回ると、軸そのものの回転は動画の実用的な対象ではなくなります。ただしこれが問題になることはまれです。低速機で本当に見たい部位 — 支持ローラ、ピニオン、減速機、軸受ハウジング、基礎 — はずっと速く回っており、必要な録画時間は再び数秒に戻ります。
フレームレートが「速い側の壁」を決める
カメラはフレームレートの半分より速いものを一切見られません。この中間の線がナイキスト周波数で、あらゆる振動分析計が従うのと同じ限界です。
それを超えると、速い動きは単に弱くなるのではありません。折り返し、存在しない周波数として現れます — 何も見えないことよりはるかに危険です。
なぜ 2 ではなく 2.5 か
ナイキストが言うのは、一周期あたり二標本を超えれば信号が存在するということであって、そこで測れるとは言っていません。境界のすぐ上では振幅が崩れ、読みが揺らぎます。振動分析計が何十年も 2.56 という係数を使ってきたのは、まさにこの理由です。計画は 2.5 で立ててください — 同じ余裕で、暗算できます。
| スマホの設定 | ナイキスト | 実用上限 | 1× に届く範囲 | 3× に届く範囲 |
|---|---|---|---|---|
| 30 fps | 15 Hz | 12 Hz | 720 min⁻¹ まで | 240 min⁻¹ まで |
| 60 fps | 30 Hz | 24 Hz | 1440 min⁻¹ まで | 480 min⁻¹ まで |
| 120 fps | 60 Hz | 48 Hz | 2880 min⁻¹ まで | 960 min⁻¹ まで |
| 240 fps | 120 Hz | 96 Hz | 5760 min⁻¹ まで | 1920 min⁻¹ まで |
機械診断が住んでいるのは高調波です — 芯ずれは 2×、がたは 2× と 3×、翼通過周波数は翼枚数。1× までしか届かない記録は「何かが動いている」ことは示しても、「なぜか」は示しません。最後の列を読んでください。1800 min⁻¹ の電動機は、その三次高調波が記録の中に存在するだけでも 240 fps を必要とします。
一般的なスマートフォンで得られるもの
現行のスマートフォンの多くは、通常動画で 30 と 60 fps、スローモーションや高フレームレートモードで 120 と 240 fps に対応します。上の表のどの行にも専用カメラは要りません。注意点が二つ。高速モードはたいてい解像度が下がり、その分だけ感度を失います。そしてクリップ長が制限されることも多く、長い記録を要する低速機ではこれが問題になります。機械が遅いなら速度より解像度と時間を、速いなら速度を選んでください。
効いてくる習慣
結果について議論を始める前に、その記録が見ることのできた窓を見てください。録画時間が一方の壁を、フレームレートがもう一方の壁を決めており、どんな解析もその外側には届きません。測定をめぐる意見の相違の多くは、結局のところ記録をめぐる相違です。