超高帧率相机怎么写的这么快?

cli*_*ait 67 video camera

在ProRes 422 编解码器中以 1080p 和100,000 FPS录制1 秒会占用 73.2 GB 的存储空间。(来源)

超高速相机如何以如此快的速度写入 SD 卡,例如每秒 580.56 吉比特?在编写之前,还需要对素材进行编码/处理!能够管理海量图像数据的超高帧率相机背后的技术是什么?他们有巨大的内存缓冲区吗?

Dav*_*ill 76

能够管理大量图像数据的高帧率相机背后的技术是什么?

以 1080p 和 100,000 FPS 录制

不是同时:

如果您以 1,000,000 fps 的速度拍摄,那么您是以 128 x 32 分辨率进行单色拍摄。对于 1280 x 800 的全分辨率,它可以以 25,600 fps 的速度拍摄。

这些相机使用以下组合:

  • 大量内存

    “使用 288GB RAM 选项,您可以全分辨率拍摄 7.6 秒

  • 专用SSD卡

    “一个 CineMag 可以直接记录大约 1Gpixel/秒”

下面是它是如何完成的一个例子:

让我们来看看真正的高速相机,而不是抽象地说话。这就是 Phantom v2512,它可以以高达 1280 x 800 的分辨率和高达 1,000,000 fps 的帧速率进行拍摄,并带有一个特殊选项。但是,不能同时进行。如果您以 1,000,000 fps 的速度拍摄,那么您是以 128 x 32 分辨率进行单色拍摄。对于 1280 x 800 的全分辨率,它可以以 25,600 fps 的速度拍摄。他们声称这是市场上最快的 1 百万像素摄像机。

所以它可以以每秒 25 Gpixels 的速度拍摄。但是,它不会发送到 SSD,而是发送到 RAM。您可以订购配备 72GB、144GB 或 288GB RAM 的相机。当然,动态 RAM 远远快于任何 SSD。使用 288GB RAM 选项,您可以全分辨率拍摄 7.6 秒。

对于更长、更慢的拍摄,他们提供了为高速视频定制设计的 SSD,CineMag IV。CineMag 可以直接记录大约 1Gpixel/s,所以是 1500MB/s。当然,鉴于他们使用的是定制 SSD 而不是现成的单元,因此没有理由期望这些设备必须受限于用于 PC 的标准现成 SSD 的速度。

来源高速摄像机如何以如此短的速度处理千兆字节的数据?- 知乎


进一步阅读

  • 它们还包括定制的超高速 ASIC,用于实时进行视频压缩和编码。不是硬件加速硬件加速视频编码,而是纯文字硬件视频编码。视频“处理器”可能仅占相机成本的 20,000 多美元。 (25认同)

Dam*_*mon 5

这根本不是发生的事情。

从视频中可以清楚地看到,120k fps 的录制是在512*320分辨率下完成的,不到 1080p 带宽的 8%。在 170k fps 时,分辨率仅为256*256,而 340k 录制又以该分辨率的一半完成,这仅是您所说的带宽的 3%。
youtube 上的最终视频当然是 1080p,但视频(至少是高速视频)不是,事后它们被放大了。

所以,虽然它仍然相当多,但它并不是你想象的那样。

这些相机中最小的型号具有 72GB 的 RAM,最高可达 288GB 的​​ RAM。假设他们在视频中使用的最低分辨率和最大型号的相机,相机将能够存储大约 200 万个全色度帧,或者像这样在 RAM 中存储大约 5.8 秒的视频,没有需要写点东西。
但它并没有这样做,它存储的帧大小约为该大小的 1/10。所以真的,它可以记录近一分钟而无需写出任何东西。再加上一个快速的存储介质(现在即使是更便宜的存储介质也能达到 100+MB/s,而顶级的更像是 1GB/s),它的工作原理也就不足为奇了。
请注意,由于并行写入,即使使用慢速介质无法无限期地持续写入,您也可以大大增加总记录容量,因此它实际上是无限的(您不会做 2 小时高 -速度记录无论如何)。

至于处理/压缩,ProRes 422 无法与典型的视频压缩相比。它是一个简单的色度子采样,后跟一个 DCT,严格限制在单个帧中。没有运动估计、预测、帧间依赖性,没有那种。所以基本上它是一种二次采样的单帧JPEG压缩,它被深入研究了 25 年以上,这是一个令人尴尬的并行问题,并且具有整个转换硬连线的专用廉价硬件很容易获得。快速做到这一点不是技术挑战。存储压缩数据与存储未压缩数据一样快。