Как камеры со сверхвысокой частотой кадров пишут так быстро?

Какова технология высокоскоростных камер, способных обрабатывать огромные объемы данных изображения?

Запись на 1080p и 100000 кадров в секунду

Не в то же время:

Если вы снимаете 1 000 000 кадров в секунду, вы снимаете в монохромном режиме с разрешением 128 x 32. Для полного разрешения 1280 x 800 он может снимать со скоростью 25 600 кадров в секунду.

Эти камеры используют комбинацию:

• большие объемы оперативной памяти

  «Вы можете снимать в течение 7,6 секунд в полном разрешении с опцией оперативной памяти 288 ГБ

• специализированные карты SSD

  «CineMag может напрямую записывать около 1Gpixel / секунду»

Вот только один пример того, как это делается:

Давайте посмотрим на настоящую высокоскоростную камеру, а не просто будем говорить абстрактно. Это Phantom v2512, который может снимать с разрешением до 1280 x 800 и частотой кадров до 1 000 000 кадров в секунду со специальной опцией. Однако не оба одновременно. Если вы снимаете 1 000 000 кадров в секунду, вы снимаете в монохромном режиме с разрешением 128 x 32. Для полного разрешения 1280 x 800 он может снимать со скоростью 25 600 кадров в секунду. Они утверждают, что это самая быстрая 1-мегапиксельная видеокамера на рынке.

Так что он может снимать со скоростью 25 Гпикселей в секунду. Это не отправляется на SSD, однако, это идет в RAM. Вы можете заказать камеру с 72 ГБ, 144 ГБ или 288 ГБ ОЗУ. Динамическая оперативная память, конечно, намного, намного быстрее, чем у любого SSD. Вы можете снимать в течение 7,6 секунд в полном разрешении с опцией оперативной памяти 288 ГБ.

Для более продолжительной и медленной съемки они предлагают специально разработанный для высокоскоростного видео SSD CineMag IV. CineMag может напрямую записывать около 1 Гпикселя в секунду, то есть 1500 МБ / с. Конечно, учитывая, что они используют пользовательские твердотельные накопители, а не стандартные устройства, нет никаких оснований ожидать, что они обязательно будут ограничены скоростями, которые используются в стандартных готовых твердотельных накопителях для ПК.

Источник Как высокоскоростные камеры обрабатывают гигабайты данных на таких коротких скоростях? - Quora

Дальнейшее чтение

• Цифровая высокоскоростная камера Phantom CineMag & CineStation для Vision Research

Это не то, что происходит вообще.

Как хорошо видно на видео, запись со скоростью 120 к / с осуществляется с разрешением 512 * 320, что составляет менее 8% пропускной способности для 1080p. При скорости 170 Кбит / с разрешение составляет всего 256 * 256, а запись 340 Кбит / с выполняется снова вдвое меньше, что составляет всего 3% пропускной способности, о которой вы говорите.
Окончательное видео на YouTube - 1080p, конечно, но исходные видео (по крайней мере, высокоскоростные) - нет, они масштабируются после факта.

Так что, хотя это все еще довольно много, это совсем не то, что вы думаете.

Самая маленькая модель этих камер имеет 72 ГБ ОЗУ, а объем оперативной памяти достигает 288 ГБ. Предполагая самое низкое из разрешений, которые они использовали в видео, и самую большую модель камеры, камера могла бы хранить около 2 миллионов полноцветных кадров или около 5,8 секунд видео в ОЗУ просто так, нет нужно когда-нибудь что-то написать.
Но он этого не делает, он хранит кадры размером примерно 1/10 этого размера. Так что на самом деле, он может записывать почти одну минуту, не записывая ничего. Добавьте к этому быстрый носитель данных (который даже самые дешевые в настоящее время способны принимать более 100 МБ / с, а на высшем уровне больше похоже на 1 ГБ / с), и неудивительно, как он может работать.
Обратите внимание, что благодаря параллельной записи, даже с медленным носителем, который не может идти в ногу с поддержанием записи на неопределенный срок, вы можете значительно увеличить общую емкость записи, так что она практически не ограничена (вы не делаете 2-часовой высокой скорость записи в любом случае).

Что касается обработки / сжатия, ProRes 422 несопоставим с типичным сжатием видео. Это простая мертвая подвыборка, за которой следует DCT, строго ограниченный одним кадром. Нет оценки движения, прогнозирования, зависимости между кадрами, ничего подобного. Таким образом, в основном это своего рода субдискретизированным покадрового JPEG сжатия, хорошо проработанный в течение 25+ лет, в ошеломляюще параллельно проблемы, и для которых dedicdated, дешевое оборудование, которое имеет все преобразования зашитым легко доступен. Делать это быстро - не техническая задача. Хранение сжатых данных так же быстро, как и хранение несжатых данных.

Как уже упоминалось, высокая скорость оперативной памяти. Если это не порезает горчицу, вы можете:

• чередование высокоскоростных RAMS. Например, вы подключаете восемь или шестнадцать микросхем ОЗУ параллельно к выходу датчика и говорите им сохранять один за другим, а затем снова первый, с циклическим перебором. ОЗУ должно быть только одна восьмая или одна шестнадцатая скорость. Если они не могут обрабатывать данные, изменяющиеся так быстро перед своими входами, добавьте один дополнительный быстрый регистр в качестве посредника.

  Альтернативный способ - стробировать все восемь или шестнадцать или сколько угодно ОЗУ одновременно, но поражать длину проводов / следов, ведущих к ним, чтобы данные, которые были текущими в разное время, появлялись на входе каждого ОЗУ.

• Используйте память, которая не адресуема, но вместо этого работает в режиме FIFO / очереди - это вообще не требует обработки адресов, вы можете просто синхронизировать данные на эти устройства так быстро, как они могут занять, пока они буквально не выйдут на другой конец - если вам нужно больше места, вы просто подключаете больше этих устройств к этому другому концу. Когда придет время, чтобы прочитать его, вы можете сделать это с вашей предпочтительной скоростью.