Comment les caméras à très haute cadence écrivent-elles si vite?
L'enregistrement à 1080p et 100 000 FPS pendant 1 seconde avec le codec ProRes 422 utilise jusqu'à 73,2 Go de stockage. (LA SOURCE)
Comment les caméras ultra-haute vitesse écrivent-elles sur les cartes SD à des vitesses aussi rapides, comme 580,56 gigabits par seconde? Avant d'écrire, le métrage doit également être encodé/traité! Quelle est la technologie derrière les caméras à très haute cadence, capables de gérer d’énormes quantités de données d’image? Ont-ils des tampons mémoire gigantesques?
Quelle est la technologie derrière les caméras à cadence élevée capables de gérer d'énormes quantités de données d'image?
Enregistrement à 1080p et 100 000 FPS
Pas en même temps:
Si vous enregistrez 1 000 000 images par seconde, vous effectuez une prise de vue en monochrome à une résolution de 128 x 32. Pour une résolution maximale de 1280 x 800, il peut tourner à 25 600 images par seconde.
Ces caméras utilisent une combinaison de:
grandes quantités de RAM
"Vous pouvez prendre des photos pendant 7,6 secondes à pleine résolution avec l'option RAM de 288 Go _
cartes SSD spécialisées
"Un CineMag peut enregistrer directement environ 1 Gpixel/seconde"
Voici juste un exemple de la façon dont cela se fait:
Jetons un coup d’œil à une véritable caméra haute vitesse, plutôt que de parler dans l’abstrait. Il s’agit du Phantom v2512, capable de prendre des résolutions allant jusqu’à 1280 x 800 et une cadence jusqu’à 1 000 000 i/s avec une option spéciale. Cependant, pas les deux en même temps. Si vous enregistrez 1 000 000 images par seconde, vous effectuez une prise de vue en monochrome à une résolution de 128 x 32. Pour une résolution maximale de 1280 x 800, il peut tourner à 25 600 images par seconde. Ils affirment que c'est la caméra vidéo 1 Mpixel la plus rapide du marché.
Donc, il peut tirer à 25 Gpixels par seconde. Cela n’est pas envoyé à un disque SSD, cependant, cela passe en RAM. Vous pouvez commander l'appareil photo avec 72 Go, 144 Go ou 288 Go de RAM. RAM dynamique, bien sûr, beaucoup plus rapide que n’importe quel SSD. Vous pouvez prendre des photos pendant 7,6 secondes à pleine résolution avec l’option 288 Go RAM.
Pour une prise de vue plus longue et plus lente, ils proposent un disque SSD spécialement conçu pour la vidéo haute vitesse, le CineMag IV. Un CineMag peut enregistrer directement environ 1 Gpixel/seconde, ce qui correspond à 1 500 Mo/s. Bien sûr, étant donné qu’ils utilisent un disque SSD personnalisé et non une unité standard, il n’ya aucune raison de s’attendre à ce que ceux-ci soient nécessairement limités à la vitesse de ceux utilisés dans les SSD standards standard pour PC.
Lectures complémentaires
Ce n'est pas ce qui se passe du tout.
Comme on peut le voir clairement dans la vidéo, l’enregistrement à 120 000 images par seconde est réalisé avec 512 * 320 résolution, ce qui représente moins de 8% de la bande passante en 1080p. À 170k i/s, la résolution est seulement 256 * 256 , et l'enregistrement 340k est effectué à nouveau à la moitié de cette résolution, ce qui ne représente que 3% de la bande passante dont vous parlez.
La vidéo finale sur youtube est en 1080p, bien sûr, mais les vidéos source (du moins les plus rapides) ne le sont pas, elles sont redimensionnées après coup.
Donc, bien que ce soit toujours assez peu, ce n'est pas du tout ce que vous croyez.
Le plus petit modèle de ces appareils photo a 72 Go de RAM, et ils vont jusqu'à 288 Go de RAM. En supposant la résolution la plus basse utilisée dans la vidéo et le plus grand modèle de caméra, celle-ci serait capable de stocker environ 2 millions d'images en saturation, soit environ 5,8 secondes de vidéo dans RAM. _ juste comme ça, pas besoin d'écrire quelque chose.
Mais il (ne} _ fait pas cela, il stocke les images qui font environ 1/10 de cette taille. Donc, vraiment, il peut enregistrer presque une minute sans jamais écrire quelque chose. Ajoutez à cela un support de stockage rapide (dont même les moins chers sont capables de prendre 100 + Mo/s de nos jours, et de qualité supérieure est plutôt de 1 Go/s), et il n’ya aucune surprise à la façon dont cela pourrait fonctionner.
Notez que grâce aux écritures parallèles, même avec un support lent qui ne parvient pas à maintenir indéfiniment le maintien des écritures, vous pouvez augmenter considérablement la capacité totale d’enregistrement de sorte qu’elle soit pratiquement illimitée (vous ne le ferez pas. 2 heures d’enregistrements rapides).
En ce qui concerne le traitement/la compression, ProRes 422 n’est pas comparable à la compression vidéo classique. Il s’agit d’un sous-échantillonnage chroma simple suivi d’une DCT, strictement limité à une seule image. Aucune estimation de mouvement, prédiction, dépendance interframe, rien de ce genre. Donc, en gros, c’est une sorte de JPEG compression) mono-image sous-échantillonnée, qui fait l’objet de recherches approfondies depuis plus de 25 ans, un problème embarrassant en parallèle , et pour lequel du matériel dédié, peu coûteux, a La transformation complète câblé} _ est facilement disponible. Effectuer cette rapide ne représente pas un défi technique. Le stockage de données compressées est aussi rapide que le stockage de données non compressées.
Comme mentionné, RAM haute vitesse. Si cela ne coupe pas la moutarde, vous pouvez:
entrelacer des RAM haute vitesse. Par exemple, vous attachez huit ou seize RAM puces en parallèle à la sortie du capteur et leur dites de les stocker les unes après les autres, puis de nouveau les premières, à la manière du round robin. Les RAM doivent seulement être un huit ou un seizième aussi vite. S'ils ne peuvent pas gérer les données changeant si rapidement devant leurs entrées, ajoutez un registre rapide supplémentaire en tant qu'intermédiaire.
Une autre solution consiste à examiner simultanément les huit, seize ou le nombre de RAM, mais en décalant la longueur des fils/traces qui y mènent, de sorte que les données qui étaient en cours à des moments différents apparaissent à l'entrée de chaque RAM.
Utilisez une mémoire qui n’est pas adressable mais qui fonctionne à la mode FIFO/file d’alimentation - cela n’a pas du tout besoin de gérer les adresses, vous pouvez simplement synchroniser les données dans ces périphériques aussi rapidement qu’elles peuvent en prendre, jusqu’à ce qu’elles sortent littéralement de l’autre bout - si vous avez besoin de plus d'espace, vous devez simplement connecter plusieurs de ces périphériques à cette autre extrémité. Une fois que le temps est venu de le lire, vous pouvez le faire à votre vitesse préférée.