ホワイトペーパー: スポーツテクノロジーアプリケーション向けの 10GigE および 25GigE カメラの利点

はじめに

スポーツにおけるテクノロジーは、主にビジネスによって推進されてきました。 XNUMX回の誤審は、容易に数百万ドルの損失につながる可能性があります。ほとんどのオーナーとチームメンバーは、「判定」の勝者になりたいと考えていますが、ほとんどの場合、特定のプレーの結果を決定するための最も公平で公平な方法としてテクノロジーを受け入れています。一方で、エンターテインメントもまた大きな推進要因です。

略史

多くの人が、スポーツにおける最初の主要なテクノロジーは、レースアプリケーションでの写真判定の使用であると考えています。競馬は 1930 年代にフィルムベースのストリップカメラをそのような目的で初めて使用し、他の競技スポーツへの採用も着実に進みました。

その後、1960 年代に野球でボールの速度を追跡するためにレーダーが使用されました。同じ技術が、テニスのサーブ速度を追跡するために採用されました。これらのアプリケーションは、エンターテインメントにより重きを置いて推進されました。

1980 年代に、Cyclops という名前の光ビームベースのコンピューターシステムがテニスで電子ラインジャッジとして初めて使用され、ジョンマッケンローのような人たちでさえ揉め事がとんどなくなりました。デジタルビデオカメラはそのような取り組みに21 世紀初頭まで関与することはありませんでしたが、スポーツとそれに対応するエンターテイメントのすべての分野で多くの扉を開く主要なゲームチェンジャーでした。

この分野のパイオニアは、複数のカメラを緊密に同期させ、三角測量法を使用してシーンを仮想的にフル 3D で再構築しました。これは後に、仮想現実、複合現実、拡張現実などのボリューメトリックキャプチャアプリケーションの基礎を形成しました。スポーツとそのようなアプリケーションの境界線はかなり曖昧になってきているようです。このような 3D コンテンツでは、想像力に任せることはほとんどなく、論争の種になる事は事実上ありません。

自動審判に加えて、パフォーマンス分析はこのようなテクノロジーの主要なアプリケーションになっています。試合中やトレーニング中に選手のトラッキングは、フィールドに投入される製品を大幅に拡大させています。野球の練習中、ピッチャー、バッター、ボールの動きを 3D で完全にキャプチャし、マイクロ秒の精度で時速 90 マイルのチェンジアップのスピンを検出するなど、フィールドで成功するためのフォームを決定するために詳細に分析する事ができます。トラッキング位置、プレーヤーの速度、シュート速度などのフィールドでのパフォーマンスはすべて、ゲームの標準的な要素になりました。

the use of radar for tracking ball speed in baseball in the 1960s

最後に、一部の NBA や NFL の放送で見られたように、ユーザーがフィールド上のオブジェクトの周りを完全に回転して半仮想現実体験を行えるようにするなど、純粋に娯楽の目的で同じテクノロジーを適用しているものもあります。それはまさに同じ技術によるものであり、以下の段落で、Emergent Vision Technologies Inc がそのような分野のマーケットリーダーである理由を示しています。

課題

多くの場合、課題は正確な 3D コンテンツの生成に帰着します。最適なエクスペリエンスを得るには、複数のカメラソースからの画像キャプチャ間で厳密なタイミング同期が必要になります。さまざまな照明条件下で優れた画質が必要になります。アプリケーションによっては、適切なフレームレートを維持しながら高解像度の画像が必要になります。スタジアムを含む広いエリアにカメラをセットアップするため、システムのインストールとメンテナンスの観点から最もシンプルなオプションが好まれます。最適なエクスペリエンスを得られるシステムの完成には、より多くのカメラが必要になります。最後に、ほとんどのアプリケーションと同様に、コストが重要な要素になり得ます。

Challenges of of 10GigE and 25GigE Cameras

10 ギガおよび 25 ギガカメラがこれらの問題にどのように対処できるか

タイミング同期

Emergent の 10GigE および 25GigE カメラは、カメラ間のタイミング同期を厳密に制御するためのいくつかのオプションを提供します。 Emergent は、PTP、ハードウェアトリガーなどのさまざまな方法を使用してカメラを同期する豊富な経験を持ち、最小限の労力でマイクロ秒の精度を実証してきています。

HOW 10GIGE AND 25GIGE CAMERAS CAN ADDRESS THESE ISSUES

画像のクオリティ

Emergent カメラは、Sony、Gpixel、AMS などのトップベンダーの最高のセンサーのみを使用しています。多くの場合、スポーツアプリケーションシステムはさまざまな照明条件に対処する必要があり、私たちはそこで重要なダイナミックレンジの改善につながるこれらのセンサーからあらゆる性能を引き出すために懸命に取り組んでいます。

Emergent カメラは、Sony、Gpixel、AMS などのトップベンダーの最高のセンサーのみを使用します。

Emergent cameras only use the best sensors from top vendors such as Sony, Gpixel, and AMS

幅広い解像度とフレームレート

ソニーのセンサーは現在、0.5MP @ 1595fps から 31MP @ 35fps までの範囲にあり、より高い解像度とより高いフレームレートのセンサーで頻繁に登場しています。 Gpixel センサーは現在、5MP @ 290fps から 65MP @ 71fps の範囲にあり、増加傾向にあります。 AMS には 50MP @ 30fps があります。

Sony IMX253 (12MP @ 80fps) と Sony IMX255 (9MP @ 110fps) は、現在、スポーツアプリケーションで最も人気のあるセンサーですが、今日では Sony IMX342 (31MP @ 35fps)、Gpixel GMAX0505 (25MP @ 75fps)、AMS CMV50000 (50MP @ 30fps) などのより解像度の高いセンサーが注目を集めています。

Emergent は、ソニーの第 4 世代センサーを利用した 5 つの新しいカメラモデルもリリースしました。25MP から最大 269MP で、フレームレートは各々 98fps から 530fps です。関連するセンサーは、IMX531、IMX532、IMX535、IMX536、IMX537、IMX5 です。最高速度を実現するために、これらのセンサーは XNUMXGHz で最高速度の SLVS-EC を採用しており、Emergent が最初にこれらの画期的なセンサーを完全にサポートする製品を市場投入します。

そして当然のことながら、記録時間無制限でより高いフレームレートと解像度でこのパフォーマンスを維持するために、より高い帯域幅のインターフェイスが必要です。Emergent は、受賞歴のある最先端の 10GigE および 25GigE カメラインターフェイスのサポートも備えています。

SMPTE ST 2110 準拠

ブロードキャストアプリケーションは、イーサネットベースのテクノロジーに切り替えて、古くて制約があり、り、費用効果の低いSDIテクノロジーを置き換えています。 SMPTE ST 2110 に準拠することは、新しいインフラストラクチャまたは既存のインフラストラクチャにカメラが参入するための追加の利点です。

10GigE 、 25GigE と他の高速インターフェイスとの比較

Emergent の 10GigE と 25GigE カメラを CSPI Myricom の MVA または Mellanox の VMA と組み合わせると、すべての技術カテゴリで他のインターフェースと同等またはそれを上回り、その価格性能は最高です。 VMA または MVA を使用すると、1GigE に関連するCPU 使用率、レイテンシー、ジッターといった問題はすべて解消されます。業界からの受け入れやすさにおいても優れています。

How-10GigE-and-25GigE-compare-with-other-high-speed-interfaces

ケーブルオプション

最も近い競合相手は CXP です。低コストの汎用 SFP+、 SFP28、および QSFP6 トランシーバーにより、リンク長の制約は実質的にありません。対して、CXP12 と CXP72 はそれぞれ 30m と 28m です。ただし、高価なファイバーアダプターを使用するとさらに延ばすことは可能です。SFP+/SFPXNUMX/QSFPXNUMX トランシーバーと CXP または CameraLink ファイバーアダプターを区別することは重要です。トランシーバーは低コストの汎用製品で、カメラと NIC に直接挿入されますが、ファイバーアダプターは高価でかさばるハードウェアの外付け部品 (多くの場合、カメラ自体と同じかそれ以上のサイズ) であり、極めて少数のサプライヤーによって製造されています。そしてこれらはカメラの CXP または CameraLink ケーブルの途中のどこかに設置され、興味深いことに、Emergent カメラがカメラに直接搭載するのと同じ SFP+ トランシーバーを使用します。そして、当然のことながら、グラバーは通常カメラと同じインターフェースを備えているため、リンクの両端に各々XNUMX つのファイバーアダプターが必要です。

Cabling options for of 10GigE and 25GigE Cameras

ラインスキャンアプリケーション

冒頭で説明したように、フィルムベースのストリップカメラは、歴史的にレースアプリケーションの写真判定に採用されてきました。現代のカメラにおきかえると、多くの場合、Emergent の LR-8KG や LB-8KG などのラインスキャンカメラになります。カメラは垂直方向に配置され、フィニッシュラインを正確かつ継続的にスキャンします。移動するオブジェクトはゴールラインを横切るときにスキャンされ、シーンの静的な部分はそのまま維持されます。

ホワイトペーパー: スポーツテクノロジーアプリケーションにおける 10 ギガおよび 25 ギガカメラの利点移動する物体が仕上げコピーを横切るときにスキャンされます

white paper: benefits of 10gige and 25gige cameras for sports technology applications moving objects are scanned as they cross the finish copy

ネットワークスイッチ

ネットワークスイッチは堅牢な設備においてより大きな役割を果たしており、マルチカメラセットアップでのそのようなデバイスのコストは、業界を超えた使用により低く、またより低下していると考えられます。スイッチが採用される主な理由は XNUMX つあります。

PTP配信

単一の高精度 PTP グランドマスタークロックを、スイッチを介して接続されているすべてのデバイスに簡単に分配できます。

カメラ/デバイスの多重化

HR-10-SC のような 10 台の 12000GigE カメラを、シングルポート 100GigE NIC を搭載するサーバーに戻る単一の 100GigE リンクに多重化できます。これは、NIC を搭載する PCIe スロット数が限られているサーバーを使用する一部のシステムで必要です。 PC ごとに 10 台のカメラを使用するアプリケーションで、5 個のデュアルポート 10GigE NIC を必要とする場合、シングル 5G NIC 10枚に対してデュアル 1G NIC 100枚の追加コストと、また必要とするスロット数が多いためサーバーコストが増加する事を考慮してください。 Emergent の 100G NIC には、前述のようなクラス最高のパフォーマンスを持つ利点があります。

冗長化

多重化のポイントを念頭に置いて、100G NIC を備えた単一のサーバーが使用できなくなった場合、同様の冗長サーバーへの迅速な切り替えにより、ダウンタイムが実質的にゼロになることを考慮してください。また、0x 1G 対 100x 10G のように、少数の高速リンクで冗長性を実行すると、必要なスイッチポートがはるかに少なくなることも考慮してください。

コスト効率の高さ

多くの場合ここに行き着くのですが、私たちはお客様に、競合他社から完全なシステムの見積もりを取得し、ソリューションをコミットする前に技術的なデューデリジェンスを確実に実行してから、すべての結果を比較するよう勧めます。これは、10GigE やその他のイーサネットベースのカメラを提供している競合他社と同様に、高価な CXP 製品を推進している競合他社にも当てはまります。それは、技術だけでなく、実装とサポートの品質にも関係するからです。すべてではないにしてもほとんどの 10GigE 競合テクノロジが、コストに大きな影響を与える PC あたりのカメラ数を制限するパフォーマンスの問題を抱えていることに注意してください。

結論として、比較のために見積もりを取得するときは、少なくとも 10GigE が CXP6 x1/x2 または CXP12 x1 と比較され、25GigE が CXP6 x4 または CXP12 x2 と比較されていることを確認してください。

さらに、当社の NIC とフレームグラバーを比較して、PCIe スロットあたりのカメラチャネルの数を理解する必要があります。 CXP カードが独立したカメラチャネルをサポートしていると仮定すると、CXP2 x25 カードまたは CXP6 x8 と同等の 12GigE Dualポートカードを私たちは提供します。また、テストおよびインテグレーション段階で予期せぬ事態を避けるために、PC ごとに操作できるカメラの数を理解することがさらに重要です。

最後に、ケーブルオプション、特にケーブル長の制限について理解してください。これは、CXP ファイバーコンバーターが必要な場合に大幅な追加コストが発生する可能性があるためです。

スポーツアプリケーションに 10GigE および 25GigE カメラを使用することの全体的な利点は何ですか?

超高速データ/フレームレート
あらゆる長さをカバーする多くのアクセサリとケーブルオプション
カメラネットワークのサポートと、PTP サポートを含む正確なマルチカメラ同期方法
マルチキャストビデオテクノロジー
Myricom の MVA と Mellanox の VMA を使用した低 CPU オーバーヘッド、低遅延、低ジッタ
PCパフォーマンスあたりの最大カメラ台数
非常に競争力のあるコスト/パフォーマンス
IEEE および AIA の標準化による業界の受け入れ

Emergent Vision Technologies について

Emergent Vision Technologies は、2007 年にカナダのバンクーバーで設立されました。当社は、次のような実績に基づいて受賞歴のある企業です。

2010: 10GigE カメラ製品を発売する最初のカメラ会社
2018: 25GigE カメラ製品を発売する最初のカメラ会社
2018: 10GigE および 25GigE ラインスキャンカメラ製品ラインを立ち上げた最初のカメラ会社。

当社は、ライフサイエンス、セキュリティ、マシンビジョン/産業市場に至るまで、40 年以上にわたるイメージングの経験を結集しています。私たちは、お客様のアプリケーションのニーズを満たすために、新しいセンサーとカメラ技術の最先端に立ち続けています。

優秀なパートナーおよび販売代理店のグローバルネットワークと緊密に連携して、お客様のアプリケーションに対する個別のコンサルティングとサポートを提供します。当社のオンラインナレッジベースでは、システムの仕様と開発を促進するためのさまざまなホワイトペーパー、アプリケーションノート、およびその他のリソースを提供しています。あなたのお役に立ちます。ご連絡お待ちしています！

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