Bagaimana cara kamera kecepatan ultra-tinggi menulis begitu cepat?

Merekam pada 1080p dan 100.000 FPS selama 1 detik dalam codec ProRes 422 menggunakan penyimpanan hingga 73,2 gigabita. (SUMBER)

Bagaimana cara kamera berkecepatan sangat tinggi menulis ke kartu SD dengan kecepatan cepat, seperti 580,56 gigabit per detik? Sebelum menulis, rekaman itu juga perlu dikodekan / diproses! Apa teknologi di balik kamera ultra-frame-rate-tinggi yang mampu mengelola sejumlah besar data gambar? Apakah mereka memiliki buffer memori raksasa?

Apa teknologi di balik kamera frame-rate tinggi yang mampu mengelola data gambar dalam jumlah besar?

Merekam pada 1080p dan 100.000 FPS

Tidak pada saat bersamaan:

Jika Anda memotret 1.000.000 fps, Anda memotret dalam monokrom pada resolusi 128 x 32. Untuk resolusi penuh 1280 x 800, dapat memotret pada 25.600 fps.

Kamera-kamera ini menggunakan kombinasi dari:

• RAM dalam jumlah besar

  "Anda dapat memotret selama 7,6 detik pada resolusi penuh dengan opsi RAM 288GB

• kartu SSD khusus

  "CineMag dapat merekam secara langsung sekitar 1Gpixel / detik"

Berikut ini hanya satu contoh bagaimana hal itu dilakukan:

Mari kita lihat kamera berkecepatan tinggi yang nyata, daripada hanya berbicara secara abstrak. Ini adalah Phantom v2512, yang dapat memotret pada resolusi hingga 1280 x 800 dan kecepatan bingkai hingga 1.000.000 fps dengan opsi khusus. Namun, tidak keduanya sekaligus. Jika Anda memotret 1.000.000 fps, Anda memotret dalam monokrom pada resolusi 128 x 32. Untuk resolusi penuh 1280 x 800, dapat memotret pada 25.600 fps. Mereka mengklaim ini adalah kamera video 1Mpixel tercepat di pasar.

Sehingga dapat menembak pada 25 Gpixels per detik. Itu tidak dikirim ke SSD, namun, itu masuk ke RAM. Anda dapat memesan kamera dengan RAM 72GB, 144GB, atau 288GB. RAM dinamis, tentu saja, jauh, jauh lebih cepat daripada SSD apa pun. Anda dapat memotret selama 7,6 detik pada resolusi penuh dengan opsi RAM 288GB.

Untuk pemotretan yang lebih lama dan lebih lambat, mereka menawarkan SSD yang dirancang khusus untuk video kecepatan tinggi, CineMag IV. CineMag dapat merekam secara langsung sekitar 1Gpixel / detik, jadi itu 1500MB / s. Tentu saja, mengingat bahwa mereka menggunakan SSD khusus dan bukan unit yang tidak tersedia, tidak ada alasan untuk mengharapkan ini terbatas pada kecepatan yang digunakan pada SSD standar untuk PC.

Sumber Bagaimana kamera kecepatan tinggi memproses gigabyte data dalam kecepatan sesingkat itu? - Quora

Bacaan lebih lanjut

• Phantom CineMag & CineStation untuk Kamera Digital Berkecepatan Tinggi Riset Visi

Bukan itu yang terjadi sama sekali.

Seperti dapat dilihat dengan jelas dalam video, perekaman pada 120k fps dilakukan dengan resolusi 512 * 320 , yang kurang dari 8% dari bandwidth untuk 1080p. Pada 170k fps, resolusinya hanya 256 * 256 , dan rekaman 340k dilakukan pada setengah dari resolusi itu, yang hanya 3% dari bandwidth yang Anda bicarakan.
Video terakhir di youtube adalah 1080p, tentu saja, tetapi video sumber (setidaknya yang berkecepatan tinggi) tidak, mereka ditingkatkan setelah fakta.

Jadi, sementara itu masih beberapa , itu tidak seperti yang Anda pikirkan.

Model terkecil dari kamera ini memiliki 72GB RAM, dan mereka pergi ke 288GB RAM. Dengan asumsi resolusi terendah yang pernah mereka gunakan dalam video, dan model kamera terbesar, kamera akan dapat menyimpan sekitar 2 juta frame chroma penuh, atau sekitar 5,8 detik video dalam RAM begitu saja, tidak ada harus pernah menulis sesuatu.
Tapi itu tidak melakukan itu, ia menyimpan frame yang sekitar 1/10 ukuran itu. Jadi sungguh, ini dapat merekam hampir satu menit tanpa pernah menulis sesuatu. Tambahkan ke media penyimpanan cepat (yang bahkan yang lebih murah mampu mengambil 100 + MB / s saat ini, dan kedudukan tertinggi lebih seperti 1GB / s), dan ada sedikit kejutan bagaimana itu bisa bekerja.
Perhatikan bahwa berkat penulisan paralel, bahkan dengan media lambat yang tidak dapat terus mempertahankan penulisan tanpa batas, Anda dapat sangat meningkatkan total kapasitas perekaman sehingga hampir tidak terbatas (Anda tidak melakukan tinggi 2 jam) rekaman kecepatan tetap).

Sedangkan untuk pemrosesan / kompresi, ProRes 422 tidak sebanding dengan kompresi video biasa. Ini adalah subsampel kroma sederhana yang mati diikuti oleh DCT, yang dibatasi ketat untuk satu bingkai. Tidak ada estimasi pergerakan, prediksi, interframe-dependensi, tidak ada yang seperti itu. Jadi pada dasarnya ini adalah semacam kompresi JPEG single-frame sub-sampel , yang diteliti dengan baik selama lebih dari 25 tahun, masalah paralel yang memalukan , dan yang dipersembahkan, perangkat keras murah yang memiliki seluruh transformator yang terhubung dengan kabel sudah tersedia. Melakukan ini dengan cepat bukanlah tantangan teknis. Menyimpan data terkompresi sama cepatnya dengan menyimpan data yang tidak terkompresi.

Seperti disebutkan, RAM kecepatan tinggi. Jika itu tidak memotong mustard, Anda dapat:

• interleave RAM kecepatan tinggi. Misalnya Anda memasang delapan atau enam belas chip RAM secara paralel ke output sensor, dan minta mereka untuk menyimpan satu demi satu, lalu yang pertama lagi, mode round robin. RAM hanya perlu satu delapan atau satu per enam belas secepat. Jika mereka tidak dapat menangani perubahan data begitu cepat di depan input mereka, tambahkan satu register ekstra cepat sebagai perantara.

  Cara alternatif adalah strobo semua delapan atau enam belas atau berapa banyak RAM semua pada saat yang sama - tetapi terhuyung-huyung panjang kabel / jejak mengarah ke mereka, sehingga data yang saat ini pada waktu yang berbeda muncul pada input setiap RAM.

• Gunakan memori yang tidak dapat dialamatkan tetapi sebaliknya berfungsi dengan cara FIFO / antrian - ini tidak perlu menangani alamat sama sekali, Anda hanya bisa clock data ke perangkat ini secepat yang mereka bisa, sampai benar-benar keluar dari ujung yang lain - jika Anda membutuhkan lebih banyak ruang, Anda cukup memasang lebih banyak perangkat ini ke ujung lainnya. Setelah tiba waktunya untuk membacanya, Anda dapat melakukannya dengan kecepatan yang Anda inginkan.