Як камери з надвисокою частотою кадру пишуть так швидко?

Запис у 1080p та 100000 FPS за 1 секунду в кодеці ProRes 422 використовує 73,2 гігабайта пам’яті. (ДЖЕРЕЛО)

Як ультрашвидкісні камери записують на карти SD з такою швидкою швидкістю, як 580,56 гігабіт в секунду? Перш ніж писати, кадри також потрібно закодувати / обробити! Яка технологія, що стоїть за камерами надвисокої частоти кадрів, здатними керувати величезною кількістю даних зображення? Чи є у них гігантські буфери пам'яті?

Яка технологія, що стоїть за висококадровими камерами, здатна керувати величезною кількістю даних про зображення?

Запис у 1080p та 100000 FPS

Не одночасно:

Якщо ви знімаєте 1 000 000 кадрів в секунду, ви знімаєте в однотонному режимі з роздільною здатністю 128 x 32. При повному дозволі 1280 x 800 він може знімати при 25600 кадрів в секунду.

Ці камери використовують комбінацію:

• велика кількість оперативної пам’яті

  "Ви можете знімати протягом 7,6 секунд при повному дозволі за допомогою оперативної пам'яті 288 Гб

• спеціалізовані SSD карти

  "CineMag може безпосередньо записувати близько 1 Гпікселя в секунду"

Ось лише один приклад того, як це робиться:

Давайте подивимось на справжню швидкісну камеру, а не просто говоримо абстрактно. Це Phantom v2512, який може знімати з роздільною здатністю до 1280 x 800 та частотою кадрів до 1 000 000 кадрів в секунду за допомогою спеціальної опції. Однак не обидва одночасно. Якщо ви знімаєте 1 000 000 кадрів в секунду, ви знімаєте в однотонному режимі з роздільною здатністю 128 x 32. При повному дозволі 1280 x 800 він може знімати при 25600 кадрів в секунду. Вони стверджують, що це найшвидша 1-мегапіксельна відеокамера на ринку.

Таким чином, він може стріляти зі швидкістю 25 Гпікселів в секунду. Це не надсилається на SSD, однак це йде в оперативну пам'ять. Ви можете замовити камеру з 72 ГБ, 144 ГБ або 288 ГБ оперативної пам’яті. Динамічна ОЗУ, звичайно, набагато швидше, ніж будь-який SSD. З можливістю 288 Гб оперативної пам’яті ви можете знімати 7,6 секунди при повному дозволі.

Для більш тривалої, повільної зйомки вони пропонують SSD, призначений на замовлення для високошвидкісного відео, CineMag IV. CineMag може безпосередньо записувати близько 1 Гпікселя в секунду, так що це 1500 МБ / с. Звичайно, враховуючи, що вони використовують спеціальний SSD, а не позаштатний пристрій, немає жодних причин очікувати, що вони обов'язково обмежуватимуться швидкостями тих, що використовуються в стандартних SSD-накопичувачах на звичайних ПК.

Джерело Як високошвидкісні камери обробляють гігабайти даних на таких коротких швидкостях? - Квора

Подальше читання

• Phantom CineMag & CineStation для цифрових високошвидкісних камер Vision Research

Це зовсім не те, що відбувається.

Як добре видно на відео, запис на 120 к / с робиться з роздільною здатністю 512 * 320 , що становить менше 8% пропускної здатності на 1080p. При 170 к / с роздільна здатність складає лише 256 * 256 , а запис в 340 кб робиться знову вдвічі меншої, ніж лише 3% пропускної здатності, про яку ви говорите.
Підсумкове відео на youtube - 1080p, звичайно, але вихідні відео (принаймні високошвидкісні) - ні, вони переоцінені після факту.

Отже, хоча це все ще досить багато , це майже не те, що ви думаєте, що це таке.

Найменша модель цих камер має 72 Гб оперативної пам’яті, і вони доходять до 288 ГБ оперативної пам’яті. Якщо припустити найнижчу роздільну здатність, яку вони використовували у відео, і найбільшу модель камери, камера змогла б зберегти близько 2 мільйонів кадрів з повною кольоровістю або приблизно 5,8 секунди відео в оперативній пам’яті просто так, ні потрібно коли-небудь щось писати.
Але це не робить, він зберігає кадри розміром приблизно 1/10. Так справді, він може записати майже одну хвилину, не записуючи нічого. Додайте до цього швидке середовище зберігання даних (з яких навіть більш дешеві в даний час здатні приймати 100 + МБ / с, а найвищий рівень більше схожий на 1 Гб / с), і мало подиву, як це могло працювати.
Зауважте, що завдяки паралельному запису, навіть із засобом повільного виходу, який не може йти в ногу з підтримкою запису на невизначений термін, ви можете значно збільшити загальну ємність запису, так що він практично необмежений (ви не робите 2-годинної високої - записи швидкості все одно).

Що стосується обробки / стиснення, ProRes 422 не можна порівняти з типовим стисненням відео. Це мертве просте підсимулювання кольоровості, яке супроводжується DCT, суворо обмеженим одним кадром. Немає оцінки руху, прогнозування, міжфреймова залежність, нічого подібного. Тому в основному це своєрідна підпробована однокадрова компресія JPEG , яка добре досліджена протягом 25 років, є бентежно паралельною проблемою, і для якої легко доступне посвідчене, дешеве обладнання, яке має всю провідну трансформацію . Робити це швидко - це не технічна проблема. Зберігання стислих даних так само швидко, як і зберігання нестиснених даних.

Як згадувалося, високошвидкісна ОЗП. Якщо гірчиця не ріже, можна:

• перемежовувати високошвидкісні ОЗУ. Наприклад, ви приєднуєте вісім-шістнадцять мікросхем оперативної пам’яті паралельно до виходу датчика і кажете їм зберігати один за одним, потім перший, знову круговий мод. Оперативної пам’яті потрібно швидко бути лише вісім або один шістнадцятий. Якщо вони не можуть впоратись із тим, що дані змінюються настільки швидко перед вхідними даними, додайте один додатковий швидкий регістр як посередника.

  Альтернативний спосіб - стрибувати всі вісім-шістнадцять або однак багато ОЗУ одночасно - але вражаючи довжину проводів / слідів, що ведуть до них, тому дані, що були поточними в різний час, з’являються на вході кожної ОЗП.

• Використовуйте пам'ять, яка не адресована, але натомість працює в режимі FIFO / черги - для цього взагалі не потрібно звертатися з адресами, ви можете просто перенести дані на ці пристрої так швидко, як вони можуть займати, поки це буквально не вийде з іншого кінця - якщо вам потрібно більше місця, ви просто приєднаєте більше цих пристроїв до того іншого кінця. Як тільки настав час її прочитати, ви можете це зробити з бажаною швидкістю.