백서: 스포츠 기술 애플리케이션을 위한 10GigE 및 25GigE 카메라의 이점
소개
스포츠의 기술은 주로 비즈니스에 의해 주도되었습니다. 한 번의 부재중 전화는 쉽게 수백만 달러의 손실에 이를 수 있습니다. 대부분의 구단주와 팀 구성원은 "부름"에서 이기는 편에 서기를 원하지만 대부분은 기술을 주어진 플레이의 결과를 결정하는 가장 공정하고 공정한 방법으로 받아들입니다. 그러나 엔터테인먼트도 큰 추진 요인이자 초기 영향이었습니다.
짧은 역사
많은 사람들이 스포츠의 첫 번째 주요 기술이 레이싱 응용 분야에서 포토 피니시를 사용하는 것이라고 생각합니다. 경마는 이러한 목적을 위해 1930년대에 처음으로 필름 기반의 스트립 카메라를 사용했으며 다른 경주 스포츠에도 꾸준히 채택되었습니다.
나중에 1960년대 야구에서 볼 속도를 추적하기 위해 레이더를 사용했습니다. 동일한 기술이 나중에 테니스에서 서브 속도를 추적하기 위해 채택되었습니다. 이러한 애플리케이션은 엔터테인먼트 가치를 위해 더 많이 사용되었습니다.
1980년대에 사이클롭스(Cyclops)라는 라이트 빔 기반 컴퓨터 시스템이 전자 라인 심판으로 테니스에서 처음 사용되었으며 이에 대해 John McEnroe와 같은 사람도 논쟁의 여지가 거의 없었습니다. 21세기 초가 되어서야 디지털 비디오 카메라가 그러한 노력에 역할을 하게 되었으며 이것은 모든 스포츠 및 엔터테인먼트 대응 분야에서 많은 문을 연 주요 게임 체인저였습니다.
긴밀한 동기화로 여러 대의 카메라를 사용하여 이 영역의 개척자들은 삼각 측량 방법을 사용하여 전체 3D로 장면을 가상으로 재구성했습니다. 이것은 나중에 가상, 혼합 및 증강 현실과 같은 체적 캡처 응용 프로그램의 기초를 형성했습니다. 스포츠와 이러한 응용 프로그램 사이의 경계가 상당히 회색이 되는 것 같습니다. 이러한 3D 콘텐츠를 사용하면 상상할 수 있는 부분이 거의 없으며 논쟁의 여지가 거의 없습니다.
자동화된 주관 외에도 성능 분석은 이러한 기술의 주요 응용 프로그램이 되었습니다. 경기 중과 훈련 중 선수 추적은 현장에 배치되는 제품을 크게 향상시킵니다. 야구 연습 중에 투수, 타자 및 공의 움직임을 3D로 완벽하게 캡처하고 심도 있게 분석하여 마이크로초 정확도로 90mph 체인지업의 스핀을 감지하는 것까지 현장에서의 성공을 위한 작업 공식을 결정할 수 있습니다. 추적 위치, 플레이어 속도, 샷 속도 등과 같은 현장 성능은 이제 모두 게임의 표준 부분입니다.
마지막으로, 일부 NBA 및 NFL 방송에서 본 것처럼 일부는 사용자가 반가상 현실 경험을 위해 필드의 개체 주위를 완전히 회전할 수 있도록 하는 것과 같은 순수 오락 목적으로 동일한 기술을 적용하고 있습니다. 그것은 매우 동일한 기술이며 다음 단락은 왜 Emergent Vision Technologies Inc가 그러한 공간에서 시장의 선두주자인지 보여줍니다.
도전
대체로 문제는 정확한 3D 콘텐츠 생성으로 귀결됩니다. 최적의 정확도를 위해 여러 카메라 소스의 이미지 캡처 간에 마이크로초 단위의 긴밀한 타이밍 동기화가 필요할 수 있습니다. 다양한 조명 조건에서 우수한 이미지 품질이 필요할 수 있습니다. 일부 응용 프로그램에는 적절한 프레임 속도를 유지하면서 고해상도 이미지가 있어야 합니다. 그들은 경기장을 포함하여 넓은 지역에 걸친 카메라 설정을 가질 수 있으므로 시스템 설치 및 유지 관리에는 가장 간단한 옵션이 선호됩니다. 최적의 정확도를 위해 시스템을 완성하려면 더 많은 카메라가 필요할 수 있습니다. 마지막으로 대부분의 애플리케이션에서와 마찬가지로 비용이 중요한 요소가 될 수 있습니다.
10GIGE 및 25GIGE 카메라가 이러한 문제를 해결할 수 있는 방법
타이밍 동기화
Emergent 10GigE 및 25GigE 카메라는 카메라 간의 타이밍 동기화를 엄격하게 제어하는 몇 가지 옵션을 제공합니다. Emergent는 PTP, 하드웨어 트리거링 등 다양한 방법을 사용하여 카메라를 동기화한 경험이 풍부하며 최소한의 노력으로 마이크로초 정확도를 입증할 수 있었습니다.
이미지 품질
Emergent 카메라는 Sony, Gpixel 및 AMS와 같은 최고 공급업체의 최고의 센서만 사용하며 이러한 센서에서 성능을 최대한 끌어내기 위해 열심히 노력하고 있습니다. 다양한 조명 조건을 처리합니다.
다양한 해상도 및 프레임 속도
Sony 센서는 현재 0.5MP @ 1595fps에서 최대 31MP @ 35fps까지 범위가 있으며 더 높은 해상도와 더 높은 프레임 속도 센서로 자주 나오고 있습니다. Gpixel 센서는 현재 5MP @ 290fps에서 65MP @ 71fps 범위이며 증가하고 있습니다. AMS에는 50MP @ 30fps가 있습니다.
Sony IMX253(12MP @ 80fps) 및 Sony IMX255(9MP @ 110fps)는 현재 스포츠 애플리케이션에 가장 많이 사용되지만 Sony IMX342(31MP @ 35fps), Gpixel GMAX0505(25MP @ 75fps) 및 AMS CMV50000과 같은 고해상도 센서도 있습니다. (50MP @ 30fps)가 이제 약간의 견인력을 얻고 있습니다.
Emergent는 또한 각각 4fps에서 5fps의 프레임 속도로 25MP에서 최대 269MP 범위의 Sony 98세대 센서를 활용하는 530개의 새로운 카메라 모델을 출시했습니다. 관련 센서는 IMX531, IMX532, IMX535, IMX536, IMX537, IMX5입니다. 최고 속도를 위해 이러한 센서는 XNUMXGHz에서 최고 속도의 SLVS-EC를 사용하며 Emergent는 이러한 획기적인 센서를 완벽하게 지원하여 시장에 처음으로 출시되었습니다.
그리고 당연히 더 높은 프레임 속도와 해상도는 무제한 녹화 시간 동안 이 성능을 유지하기 위해 더 높은 대역폭 인터페이스가 필요하며 Emergent도 수상 경력에 빛나는 최첨단 10GigE 및 25GigE 카메라 인터페이스 지원을 제공합니다.
SMPTE ST 2110 준수
방송 애플리케이션은 노후화되고 제한적이며 비용 효율성이 떨어지는 SDI 기술을 대체하기 위해 이더넷 기반 기술로 전환하고 있습니다. SMPTE ST 2110 규정을 준수하는 것은 새로운 인프라나 기존 인프라에 카메라를 배치할 때 추가적인 이점입니다.
10GigE 및 25GigE를 다른 고속 인터페이스와 비교하는 방법
CSPI Myricom의 MVA 또는 Mellanox의 VMA/Rivermax와 결합된 Emergent 10GigE 및 25GigE 카메라는 모든 기술 범주에서 다른 인터페이스와 동등하거나 능가하며 가격 대비 성능이 최고입니다. VMA/Rivermax 또는 MVA를 사용하면 1GigE wrt CPU 사용률, 대기 시간 및 지터와 관련된 모든 단점이 사라집니다. 업계 수용도도 우수하다.
케이블링 옵션
여기서 가장 가까운 경쟁자는 CXP입니다. 저비용 상품 SFP+ 및 SFP28 트랜시버는 거의 무제한의 링크 길이를 생성합니다. 이에 비해 CXP6 및 CXP12는 각각 72m 및 30m를 달성하지만 값비싼 파이버 어댑터를 사용하면 더 멀리 갈 수 있습니다. SFP+/SFP28 트랜시버와 CXP 또는 CameraLink 파이버 어댑터를 구별하는 것이 중요합니다. 트랜시버는 카메라와 NIC에 직접 장착되는 저비용 상품 제품인 반면 광섬유 어댑터는 극소수의 공급업체에서 생산하는 비싸고 부피가 큰 외부 하드웨어(종종 카메라 자체와 크기가 같거나 더 큼)이며 이들은 중간에 위치합니다. 카메라 CXP 또는 CameraLink 케이블과 흥미롭게도 Emergent가 카메라에 직접 사용하는 것과 동일한 SFP+ 트랜시버를 사용하는 파이버 링크입니다. 그리고 당연히 그래버는 일반적으로 카메라와 동일한 인터페이스를 가지므로 링크의 각 끝에 하나의 광섬유 어댑터가 필요합니다.
라인 스캔 카메라 애플리케이션
서론에서 논의한 바와 같이, 필름 기반 스트립 카메라는 역사적으로 포토 피니시 레이싱 애플리케이션에 사용되었습니다. 현대에 동등한 카메라는 종종 Emergent의 LR-8KG 및 LB-8KG와 같은 라인 스캔 카메라입니다. 카메라는 수직 방향으로 배치되며 결승선을 정확하고 지속적으로 스캔합니다. 움직이는 물체는 결승선을 통과할 때 스캔되며 장면의 정적 측면은 변경되지 않은 상태로 유지됩니다.
네트워크 스위치
네트워크 스위치는 일부 사람들이 생각할 수 있는 강력한 설치에서 더 큰 역할을 하며 다중 카메라 설정에서 이러한 장치의 비용은 산업 간 사용으로 인해 낮고 떨어지는 것으로 간주됩니다. 스위치를 사용하는 세 가지 주요 이유는 다음과 같습니다.
PTP 분배
여기에서 하나의 고정밀 PTP 그랜드마스터 클록을 스위치를 통해 연결된 모든 장치에 쉽게 배포할 수 있습니다.
카메라/장치 다중화
HR-10-SC와 같은 10개의 12000GigE 카메라는 단일 포트 100GigE NIC를 보유한 서버로 다시 단일 100GigE 링크로 멀티플렉싱될 수 있습니다. 이는 NIC를 고정하는 제한된 PCIe 슬롯이 있는 서버를 사용하는 일부 시스템에 필요합니다. PC 애플리케이션당 10대의 카메라에서 5x 듀얼 10G NIC 대 5x 싱글 10G NIC의 추가 비용 외에 더 많은 슬롯 수로 인해 서버 비용이 증가하는 1x 듀얼 포트 100GigE NIC가 필요하다는 점을 고려하십시오. 그리고 Emergent의 100G NIC는 위에서 언급한 동급 최고의 동일한 성능 이점을 제공합니다.
여분
멀티플렉싱 지점을 염두에 두고 100G NIC가 있는 단일 서버를 사용할 수 없게 되면 유사한 중복 서버로 빠르게 전환하여 가동 중지 시간이 거의 발생하지 않는다는 점을 고려하십시오. 또한 0x 1G 대 100x 10G와 같은 더 적은 수의 고속 링크로 이중화를 수행하려면 훨씬 적은 수의 스위치 포트가 필요하다는 점을 고려하십시오.
효율적인 비용
이것은 종종 모든 것이 귀결되는 것이며 우리는 고객이 경쟁업체로부터 전체 시스템 견적을 받고 기술 실사를 수행한 다음 솔루션을 사용하기 전에 모든 결과를 비교하도록 초대합니다. 이것은 단지 기술에 관한 것이 아니라 구현 및 지원의 품질에 관한 것이므로 10GigE 또는 기타 이더넷 기반 카메라를 공급하는 경쟁업체와 마찬가지로 값비싼 CXP 제품을 추진하는 경쟁업체에게도 해당됩니다. 전부는 아니지만 대부분의 10GigE 경쟁 기술은 비용에 상당한 영향을 미치는 PC당 카메라 수를 제한하는 성능 문제를 겪고 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다.
결론적으로, 비교 견적을 받을 때 최소한 10GigE가 CXP6 x1/x2 또는 CXP12 x1과 비교되고 25GigE가 CXP6 x4 또는 CXP12 x2와 비교되는지 확인하십시오.
또한 NIC와 비교하여 프레임 그래버에 들어가는 PCIe 슬롯당 카메라 채널 수를 이해해야 합니다. CXP 카드에 독립적인 카메라 채널 지원이 있다고 가정하면 CXP2 x25 카드 또는 CXP6 x8와 동등한 12개의 4GigE 포트 카드를 제공합니다. 또한 위에서 언급한 바와 같이 대규모 채널 밀도 개선을 위해 100x 듀얼 포트 5G 카드를 멀티플렉싱 스위치로 대체할 수 있는 단일 10G NIC 지원을 제공합니다.
마지막으로 케이블 연결 옵션, 특히 케이블 길이 제한 사항을 이해하십시오. CXP 광섬유 변환기가 필요한 경우 상당한 추가 비용이 필요할 수 있습니다.
스포츠 애플리케이션에 10GigE 및 25GigE 카메라를 사용할 때의 전반적인 이점은 무엇입니까?
- 매우 높은 데이터/프레임 속도
- 모든 길이를 포괄하는 다양한 액세서리 및 케이블링 옵션
- 카메라 네트워크 지원 및 PTP 지원을 포함한 정확한 다중 카메라 동기화 방법
- 멀티캐스트 비디오 기술
- Myricom의 MVA 및 Mellanox의 VMA를 사용하여 낮은 CPU 오버헤드, 낮은 대기 시간, 낮은 지터
- PC 성능당 최대 카메라 수
- 매우 경쟁력 있는 비용/성능
- IEEE 및 AIA 표준화로 인한 업계 수용
카메라 추천
Emergent Vision Technologies에는 스포츠 애플리케이션 요구 사항에 맞는 다양한 카메라 옵션이 있지만 다음은 이러한 애플리케이션에 가장 적합한 옵션입니다.
HR-8000-S 10GigE 카메라
8MP @ 110fps, SFP+ 트랜시버 케이블링, Sony IMX255 Gen2 센서.
HR-12000-S 10GigE 카메라
12MP @ 80fps, SFP+ 트랜시버 케이블링, Sony IMX253 Gen2 센서.
HB-7000-S 25GigE 카메라
7MP @ 210fps, SFP28 트랜시버 케이블링, Sony IMX420 Gen3 센서.
HB-25000-G 25GigE 카메라
25MP @ 75fps, SFP28 트랜시버 케이블링, GPixel GMAX0505 센서.
HB-30000-S 25GigE 카메라
30MP @ 35fps, SFP28 트랜시버 케이블링, Sony IMX342 Gen3 센서.
HB-50000 25GigE 카메라
50MP @ 30fps, 트랜시버가 있는 SFP28 케이블링, AMS CMV50000 센서.
또한 최근에 출시된 다음 카메라 모델은 모든 스포츠 분야에서 뛰어난 성능을 제공할 것을 약속합니다.
HB-5000-SB 25GigE 카메라
5.1MP @ 269fps, SFP28 트랜시버 케이블링, Sony Pregius S IMX537 Gen4 센서.
HB-25000-SB 25GigE 카메라
24.47MP @75fps, SFP28 트랜시버 케이블링, Sony Pregius S IMX530 Gen4 센서.
LR-8KG 10GigE 라인 스캔 카메라
가로 8192픽셀, 단일 라인- 137KHz- 8K, Trilinear- 45KHz- 8K, 트랜시버가 있는 SFP+ 케이블링, Gpixel GL0816 센서
LB-8KG 25GigE 라인 스캔 카메라
가로 8192픽셀, 단일 라인- 200KHz- 8K, Trilinear- 66KHz- 8K, 트랜시버가 있는 SFP28 케이블링, Gpixel GL0816 센서
응급 비전 기술 정보
Emergent Vision Technologies는 2007년 캐나다 밴쿠버에서 설립되었습니다. 우리는 다음과 같은 성과를 바탕으로 수상 경력에 빛나는 회사입니다.
- 2010년: 카메라 회사 최초로 10GigE 카메라 제품 출시
- 2018년: 카메라 회사 최초로 25GigE 카메라 제품 출시
- 2018년: 10GigE 및 25GigE 라인 스캔 카메라 제품 라인을 출시한 최초의 카메라 회사.
우리는 생명 과학, 보안 및 머신 비전/산업 시장에 이르기까지 40년 이상의 이미징 경험을 제공합니다. 우리는 고객의 애플리케이션 요구 사항을 충족하는 데 도움이 되는 새로운 센서 및 카메라 기술의 최첨단에 계속 서 있습니다.
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