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Panasonic GH5 による 4K60p PROJECT !! (長文注意)

 
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投稿者 メッセージ
ITO



登録日: 2004.08.09
記事: 948
所在地: 東京都杉並区浜田山

記事日時: Sun Apr 09, 2017 8:57 pm    記事の件名: Panasonic GH5 による 4K60p PROJECT !! (長文注意) 引用付きで返信

4K60pプロジェクト(仮称) その1 ー PC編

 4K60p(3840 x 2160p / 60fps)が出力可能なデジタルカメラ「Panasonic DC-GH5」が発売されました.市販のPCパーツで 4K60p でのスプライト/流星キャプチャーが可能かどうか? を突き止めたいと思い,早速 「4K60p Project」(仮称)をスタートする事にしました。
今回のその第一報、「4K60p用PC」編です。

* 4K60p キャプチャー= 4K画像(3840 x 2160 pixels)を 1秒間に60枚をプログレッシブで記録する事です。

4K60p キャプチャー用機材
基本構成は:
 
 Panasonic GH5 ー(HDMI経由)ー HDMI to SDI コンバーター ー(SDI)ー キャプチャーボード ー PC/UFO CaptureHD2

というものです.簡単な図を掲載します.

1.4K60p 用PC
 カタログによれば Panasonic DC-GH5 の 4K60p 出力は「一枚 3840 x 2160 ピクセル(4K)の画像を 59.94fps(1秒館に 59.94枚) でHDMI 端子より出力.品質(色情報)は 4:2:2 (=1pixel 当たり 16 bit)」との事です.
従って、

1フレーム当たりの情報量: 3840 x 2160 pixels x 16bit = 132710Kbit これをキロバイト(Kbyte)に直すと 16200KB
 1秒間に 59.94 フレームなので、1秒間のデータ伝送量は: 非圧縮時:16200KB x 59.94 fps = 948 MB/sec..  可逆圧縮時(圧縮率 34% の場合): 994.3 x 34% = 322 MB/s
(K=1024 として計算をやり直しました)
 実際の装置では2倍の余裕を見るとして: 非圧縮時 2000 MB/sec. 可逆圧縮時 700 MB/sec. 程度の書込み速度が必要

この事より、GH5 による 4K60p のキャプチャー用コンピューターに必要な条件は大雑把に:
- 1枚が 16.6MB の容量を持つ画像を1秒間に 60 枚処理出来る能力のCPU
- 非圧縮時 2000 MB/sec.、可逆圧縮時 700 MB/sec 程度のデータを余裕を持って記録出来る記憶装置.

SonotaCo さんからのアドバイスもあり、選んだパーツは:

CPU : Intel i7 6900K 3.2GHz 8コア/16スレッド
マザーボード: ASUS X99-Deluxe II
記録装置: Samsung EVO960 M.2 SSD 250GB x 2基.アダプター経由で PCIEX_16 スロットに装着  OS インストール用:SSD 512GB SATA接続
Memory : DDR4-2400 8GM x 4 = 32 GB
グラフィックボード: ASUS GeForce GTX1050Ti
OS : Windows10 Home 64bit


  「1枚が 16.6MB の容量を持つ画像を1秒間に 60 枚処理出来る能力のCPU」がどの程度のCPUを意味するかは判りませんが、これまでの経験から並行処理のためのコア数が多く(6コア12スレッド以上)て高速で動く、所謂
「ハイエンド CPU」を選ぶ必要があるのは明らかです.
今回は Intel社の Broadwell-Eシリーズ i7 6900K を選びました. 3.2GHzで動き、16列の並行処理(8コア16スレッド)が可能な高性能 CPUです。3種類のBroadwell-Eシリーズの中では中間に位置する CPU です.
現時点でこのCPUよりも能力が高いのは(あくまで市販品で)、シリーズ最上位の Intel i7 6950K(10コア20スレッド)や Intel Xeon シリーズなどしかありません.ここまで行くとさすがに高価すぎて手が出ませんので、何とかこの 6900K で
4K60p を実現したいところです.

  マザーボードは ASUS X99-Deluxe II.今回はキャプチャーボード、グラフィックボードに 各々 PCIEX_16 スロット(最大 x16動作)が必要で、M.2 SSD 2台にも PCIEX_16(最大x4動作)が必要でしたので、PCIEX_16 スロットの数により
選びました.

 画像を記録するSSDは M.2 と呼ばれるタイプ(容量 250GB)を2基使って RAID0 とします(合計で 約500GB).単独でも Seq. Write(シーケンシャル書き込み) 1500MB/sec. とかなり高速なのですが、今回はこれをマザーボード上の
M.2スロット上ではなく、CPUに直結している PCIEX_16 スロット上にアダプターを使って装着し、RAID0 を構成しました。その結果 Seq. Write 3,100MB/sec. と高速な記録装置が出来上がり.4K60p キャプチャー(非圧縮)に必要とされる
994MB/sec.を大きく上回って能力的にかなり余裕のある記録装置となりました.これならば可逆コーデックを使わずに非圧縮ファイルでも書き込み可能と思います。また発熱も心配でしたが、連続書き込み時でもチップの表面温度は 36℃程度
で、特に問題ないようです.
通常の SATA端子を持つ SSD では Seq. Write が 500 MB/sec.前後の製品が多く、RAID0 を組んで 1,000 MB/sec. 前後の書き込み能力となります。非圧縮ファイルではちょっと苦しそうですが、可逆コーデックを使って圧縮すれば使用可能と思います.


 PCは出来るだけ手元にある機材を使いたかったのですが、CPU、マザーボード、SSD は新規に購入しました.
また、後から PCIEXスロットや SSD、ひょっとしたら CPU も取り替えるかも?というので、まずはテスト・ベンチ台(PC-T80X)上に組みました。そんな訳で組み立て自体は非常に簡単でした.Windows10 のインストールも USB メモリーからで速いし、
各種ドライバー、ユーティリティーの組み込みもスムース! 最終的な構成が決まったら適当なケースに入れるつもりですが、マザーボードのイルミネーション(ボード上に青や赤のLEDがたくさん配置されていて動作中に光ります)がキレイなので
このままでもいいかもしれません.夏季には扇風機が必須かも..

今回はパソコンの紹介でしたが、次回はキャプチャー機材です.お楽しみに...
ITO

PS. 最後になっていたカメラ(Panasonic GH5)も今週前半には入荷するとの連絡があり、それでほぼ全ての機材が揃います。
PS2. 2017/04.10 コンピューターの世界では K=1024 なので、それを使って書き直しました。また Windows の世界では KB (Kbyte)が表示単位(?)なので今後は KB を主に使っていくつもりです。



1. 基本構成_4K60P_GH5_960.jpg
 説明:
1.  4K60p キャプチャー用機材 基本構成
 ファイルサイズ:  64.32 KB
 閲覧数:  1943 回

1. 基本構成_4K60P_GH5_960.jpg



2. 4K60pPC_01.jpg
 説明:
2. 組み立てた 4K60p キャプチャー用PC
 PCケースではなくて、「ベンチ台」に組みました.これならばパーツの交換やいろいろなテストも簡単です.
ベンチ台は Lian Li PC-T80X
 ファイルサイズ:  140.84 KB
 閲覧数:  1943 回

2. 4K60pPC_01.jpg



3. 4K60pPC_02.jpg
 説明:
3. PCを上から見た写真
 使用したマザーボード(ASUS X99-Deluxe II)は PCIEX スロットと呼ばれる拡張用スロットが5本付いています.
キャプチャーボード、グラフィックカード、M.2 SSD 2台が装着されています.
 ファイルサイズ:  131.88 KB
 閲覧数:  1943 回

3.  4K60pPC_02.jpg



4. 4K60pPC_PCIEX01.jpg
 説明:
4. PCIEX スロット部分
手前から M.2 SSD Samsung 960EVO 2台、キャプチャーボード BMD DeckLink 4K PRO、一番奥にはグラフィックボード(GTX1050Ti)が見えます.
 ファイルサイズ:  151.33 KB
 閲覧数:  1943 回

4.  4K60pPC_PCIEX01.jpg



5. 4K60PC_M2SSD01.jpg
 説明:
5. PCIEX スロットに装着した M.2 SSD 2台
M.2 SSD Samsung 960EVO 2台は各々 M.2 → PCI 変換アダプターを介して PCIEX_16スロットに付けました.
 ファイルサイズ:  181.95 KB
 閲覧数:  1943 回

5.  4K60PC_M2SSD01.jpg



6. 960EVO_RAID_01.jpg
 説明:
6. M.2 SSD RAID 0 での速度比較   CrystalDiskMark 5.1.1
左側の「シングル」と比べて「RAID 0」では読み書き速度が約2倍になっている事が判ります.
特に Write(書込み)が 3000 MB/sec. を超えています.
 ファイルサイズ:  147.23 KB
 閲覧数:  1943 回

6. 960EVO_RAID_01.jpg


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ITO



登録日: 2004.08.09
記事: 948
所在地: 東京都杉並区浜田山

記事日時: Fri Apr 14, 2017 10:08 pm    記事の件名: 4K60pプロジェクト(仮称) その2 キャプチャー機材編(今回も長文注意!!) 引用付きで返信

4K60p キャプチャーの2回目は「キャプチャー機材」編です.

1.キャプチャーボード
現在、市販されている 4K60p の映像をキャプチャー出来るボードは(他にもあるかもしれませんが、知ってる範囲で):
Blackmagic Design 社製 「DeckLink 4K PRO」     入力端子:12G-SDI
Blackmagic Design 社製 「DeckLink 4K Extreme 12G」   入力端子:12G-SDI, HDMI
AJA社製 「KONA 4」       入力端子:3G-SDI

 今回は Blackmagic Design社製(以降 BMD)「DeckLink 4K PRO」 を購入しました。
このボードの特徴は「入力が 12G-SDI で、1本の75Ω同軸ケーブルで4K60p 信号を受け取る」事です。
通常、4K画像の伝送には 3G-SDI、または 6G-SDI と呼ばれる規格が一般的で、これは4本の同軸ケーブルを使って信号を送信します。4本の太いケーブルはスペースも取るし、取り回しがかなり面倒.その点 12G-SDI では
1本のケーブルしか使わないので設置はかなり楽になります。
 問題点としては 12G-SDI は最も新しい通信規格でほとんど実績がありません。サポートしているメーカーは現在 Blackmagic Design社のみ。今後は増えると思いますが、BMD社がこの規格の命運を握っている状態です。
また,ケーブルも 12G-SDI 対応の同軸ケーブルを使う必要がありますが,簡単に入手可能ではないようです.

 PCへの取付けですが,仕様では「PCI Express 8レーンジェネレーション2。8/16レーンPCI Expressスロットに対応」となっています。当方は PCI Express Generation3 x16モードのスロットに取り付けました。

ボード取り付け後に付属のCDカードから BMD Desktop Video をインストールし、その後 BMD のサポートページから最新の 10.8.5 をダウンロードしてアップデートしました。これによりドライバーとBMD Desktop Video Setup というアプリケーションがインストールされます。
UFO CaptureHD2 を動かす時にはこの Desktop Video Setup も起動すればどのような信号が入力されているかを表示してくれます。

以前は他のボード使用時にドライバが不安定で,動作が遅い,接続が切れる等の不都合がありましたが、今回のは非常に安定してます.カメラのモードを切り替えてもすぐに表示されるし、どのような順番で電源を入れても切れる
ような事はありませんでした。

2.HDMI から 12G-SDI へのコンバーター
 Panasonic GH5 からの映像信号は HDMI端子より出力されます。キャプチャーボード BMD DeckLink 4K PRO の入力は 12G-SDI のみ。従って、HDMI から 12G-SDI へ信号をコンバート(変換)しなけらばなりません。
そのために BMD製コンバーター「Teranex Mini HDMI to SDI 12G」を購入しました。HDMI →12G-SDI の変換は現時点ではこの機種しかありません。
スプライトのキャプチャーの場合は音声は入力しないので、コンバーターの設定は非常に簡単。パネル前面に7つのディップスイッチがありますが「すべて OFF」で大丈夫でした(購入時の設定で OK)。
尚,ファームウエアのバージョンアップではコンバーターとPC本体を USBケーブル,またはイーサーネットでつなぎ,専用ソフト(BMD Teranex Setup)を使って行います。BMD社の場合,ドライバーや専用ソフトは頻繁に
アップデートされるので、HPで最新の情報をチェックする事が必要です。
このコンバーター,買った時はファンが爆音でしたが、Tenanex Utility 5.0.1 へアップデートしたらかなり静かになりました.

3.12G-SDI ケーブル
 Blackmagic Design社のHPには 12G-SDI 用ケーブルとして次の2種類が推奨されています.
  ・BELDEN 1694A  ・CANARE(カナレ電気) L-4.5CHD     

 カナレ電気のHPを見たら12G-SDI に対応した 75Ω同軸ケーブル「L-5.5CUDH」が新発売との事だったので、トモカ電気の店員さんとも相談の結果、次の4本のケーブルを注文しました.
 ・75Ω同軸ケーブル:BELDEN 1694A    コネクタ:CANARE BCP-B53  外径 6.96mm 長さ:1m,10m
 ・75Ω同軸ケーブル:CANARE L5.5CUDH  コネクタ:BCP-D55UHD    外径 7.70mm  長さ:1m,10m

メーカー発表では,BELDEN 1694A は「3/6Gb/s 対応」,CARARE L5.5CUDH は「12G-SDI(12Gb/s)」対応となっています.

 しかし久し振りに行ったラジオ会館もすっかり変わって、いまやサブカル/アニメの殿堂!といった感じでした。Bit-INN時代を知る者にとっては遙かな時の流れを感じますね(遠い目...)

トモカ電気プロショップ製品一覧:http://www.tomoca.co.jp
カナレ電気株式会社HP: http://www.canare.co.jp 

4.HDMIケーブル
 カメラからコンバーターへは HDMI ケーブルが必要です.こちらは:
  ・BELDEN HDE***MBシリーズ HDMIケーブル  3m
を用意しました.「4K50/60p対応」と表記されています.
通常,HDMIでは5m以上だと信号減衰が起こるので3m迄としました.7m以上のケーブルも販売されていますが,これは「アクティブ・ケーブル(Active cable)」と呼ばれる,信号を増強するイコライザーが内蔵されているもので,
信号の流れに方向性があります(信号の発信側と受信側)。アクティブ・ケーブルは 4K30/60p には非対応なものをあるので注意が必要です。手持ちの「モンスターケーブル」(MC BPL UHD-35FT)10m もこのタイプのようで
残念ながら4K30p, 4K60p どちらも信号が送られて来ませんでした。

トモカ電気 HDMI ケーブル:http://tomoca-shop.jp/shopdetail/000000005674/046/011/X/page1/brandname/ 

次はいよいよ 4K60p キャプチャーです.
ITO



BMDDeckLink4KPro.jpg
 説明:
1 Blackmagic Design社製「DeckLink 4K PRO」
入力 12G-SDI の 4K60p 対応のキャプチャーボードです。ファンが付いていますが非常に静かで、回っているかどうか判りません。
PCIEX_16 スロットに取り付けます。
 ファイルサイズ:  140.97 KB
 閲覧数:  1851 回

BMDDeckLink4KPro.jpg



TeranexMini.jpg
 説明:
2 Blackmagic Design社製「Teranex Mini HDMI to SDI 12G」
 カメラからの HDMI 信号を 12G-SDI に変換するコンバーターです。
 ファイルサイズ:  103.34 KB
 閲覧数:  1851 回

TeranexMini.jpg



PC_wrorking.jpg
 説明:
3 稼働中のPC
 稼働中のPCです。PC台の上に乗っているのが BMD Teranex Mini HDMI to SDI 12G(コンバーター)。12G-SDI ケーブルで DeckLink 4K PRO とつながっています。
 ファイルサイズ:  173.01 KB
 閲覧数:  1851 回

PC_wrorking.jpg



12G-SDICable_BELDEN01.jpg
 説明:
4 SDI ケーブル端子
SDI ケーブルは75Ω同軸ケーブル+BCN 端子で出来ており、写真のようなコネクターで接続します。
12G-SDI は1本のケーブルで全ての信号を伝送可能なので(従来の 3G-SDI はケーブル4本必要)、ケーブルの取り回しは非常に楽です。
 ファイルサイズ:  92.35 KB
 閲覧数:  1851 回

12G-SDICable_BELDEN01.jpg


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ITO



登録日: 2004.08.09
記事: 948
所在地: 東京都杉並区浜田山

記事日時: Sat Apr 15, 2017 5:19 pm    記事の件名: 4K60pプロジェクト(仮称) その3 4K60p キャプチャー編  結果(その1) 引用付きで返信

4K60pプロジェクト(仮称) その3 4K60p キャプチャー編  結果(その1)

ようやく Panasonic DC-GH5 が入手出来たのでこれまでに揃えた機材を使って 4K60p キャプチャーに挑戦しました。

Panasonic DC-GH5
 ようやく Panasonic DC-GH5 を入手する事が出来ました。外観は GH4 と同じですが、ちょっと大きく重くなりました。
GH4 との大きな違いは「4K60p 4:2:2 10bit の映像が出力される」(GH4 は 4K30p 迄)事でしょう。そんな訳で早速キャプチャーしてみました。使用ソフトは UFO CaptureHD2 v4.22 です。

その結果は:

・4K30p
 これは余裕です。キャプチャーされた動画(avi形式 非圧縮)のフレーム間隔はきっちり 0.033 sec.(フレームレイト 29.97fps)を示し、コマ落ちなどのない完全な動画が得られました。

・4K60p :
1)「非圧縮 画面サイズは最小、リアルタイム表示あり」の条件でキャプチャーした所、フレーム間隔が 0.023 - 0.024 sec.、フレームレート 44.2fps となり、59.97fps には届きませんでした。動画には欠陥はありませんでした。

2)「非圧縮 画面は最小、リアルタイム表示なし」でやったところ、フレーム間隔が 0.018 - 0.019 sec、フレームレート 54.7fpsまで上がりました。しかしながら目標である 4K60p キャプチャー(フレームレート 59.97 fps)には届きませんでした。
動画には欠落はなく、きれいに撮れています。

今回の目標が「フレーム間隔 0.0167sec. フレームレート 59.94fps」だったのですが、残念ながらそれには届かず、最高で 54.7fps (達成率 91%)という結果でした。
最も良い結果だった時の条件は「リアルタイム表示:なし 窓のサイズ:最小」です。
現時点では「PCの処理能力(CPU, ソフト)が 4K60p キャプチャーに対して(僅かに?)不足している」と言ったところでしょうか?

i7 6900K はオーバークロックして 3.90GHz で駆動しています(最大 4.1GHz)。定格は3.2GHz ですが 3.9GHz でもなんとか安定して動いています。
ケーブルは HDMI(BELDEN)長さ 3m、12G-SDI(CANARE) 長さ 10m 。

リソースモニターによる CPU の使用率:
「非圧縮 画面サイズは最小、リアルタイム表示なし」の状態で Waiting時 CPU-合計の読みは 38%、Capture時 38-40%。 しかし Capture時には16個ある CPU のうち2〜3個の CPU が70〜85% といった高い使用率を示しました。
全体ではなく、特定の CPU がフル稼働しているように見えます。
尚、「CPU-合計」とはリソースモニターの CPU 表示で最上段に表示されているグラフの読みです。

付録: シンチレーション・マスク機能
以前より UFO CaptureHD2 ではシンチレーション・マスク機能を OFF にすると CPU の負担が大きく減る事が知られています。
今回もシンチレーション・マスク機能を ON / OFF で比べて見ました。
 ・シンチレーションマスク機能 ON : 54.7fps 
 ・    〃    〃 機能 OFF : 59.7fps 

シンチレーション・マスク機能を OFF にすると 4K60p の目標である 59.94 fps を達成する事が出来ます。
実際の観測でシンチレーション・マスクを OFF にするとどうなるのかは判りません(今度やってみます)。

付録2: 可逆コーデック
 可逆圧縮コーデック「Ut Video YUV422」を使用した場合、各フレームの容量は 1/3 程度に減少したのですが、フレームレートは 40fps前後となりました。可逆圧縮処理が CPU の足を引っ張っているようです。
Huffyuv 2.1.1 では不完全な動画となりました(一時中断、タイムコード消失など)。

ITO



GH5_HDMI.jpg
 説明:
1 新しく発売された Panasonic DC-GH5
4K60p 出力が可能な新製品です。HDMI 端子が「A-type」(通常の大きな端子)へ変更となり、強度的な不安が無くなりました。
 ファイルサイズ:  170.97 KB
 閲覧数:  1826 回

GH5_HDMI.jpg



4k60キャプチャー結果01.jpg
 説明:
2 今回の 4K60p キャプチャーの結果(1回目)
GH5 を使用した 4K60p の試験結果(1回目)です。
ご覧のように、シンチレーション・マスク機能 ON(通常は ON です)でキャプチャーするとリアルタイム表示がない状態で最も良い結果が得られました(54.7fps)。
またシンチレーション・マスク機能を OFF にすると今回の目標である 59.97fps を記録する事が出来ます。
 ファイルサイズ:  84.4 KB
 閲覧数:  1826 回

4k60キャプチャー結果01.jpg



20170413_4K30pMeteor_960.jpg
 説明:
3 4K30p でキャプチャーした流星
2017.4.14 夜にキャプチャーした流星の静止画像です。
 ファイルサイズ:  87.09 KB
 閲覧数:  1826 回

20170413_4K30pMeteor_960.jpg



20170415_4K60pMeteorSeq_1.jpg
 説明:
4 4K60p(正確には 4K54.7pですが...)でキャプチャーした流星の連続画像(1)
2017. 4. 15 夜に北西方向でキャプチャーされた流星です。フレーム間隔は 0.018 - 0.019 秒。
コマ落ちは見られず、流星はちゃんと連続してキャプチャーされているように見えます。
 ファイルサイズ:  81.65 KB
 閲覧数:  1826 回

20170415_4K60pMeteorSeq_1.jpg



20170415_4K60pMeteorSeq_2.jpg
 説明:
5 4K60p(正確には 4K54.87pですが...)でキャプチャーした流星の連続画像(続きです)
2017. 4. 15 夜に北西方向でキャプチャーされた流星です。フレーム間隔は 0.018 - 0.019 秒。
 ファイルサイズ:  82.05 KB
 閲覧数:  1826 回

20170415_4K60pMeteorSeq_2.jpg


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前田



登録日: 2004.09.01
記事: 1582
所在地: Miyazai JAPAN (E131.4, N31.8)

記事日時: Sat Apr 15, 2017 9:35 pm    記事の件名: すばらしい 引用付きで返信

ITOさんへ
前田です。すばらしい結果ですね。4K30pと4K60pは速度が2倍になっただけですが、
ハードルはすごく高いと言うことですね。

写真4と5の流星は各像が点のように見えますが、遅い流星だったんですね。
写真3の流星は、光度変が面白そうですが、この流星の部分だけを
ピクセル等倍で見せてもらえませんか。各フレーム間のは、どのように
見えるのでしょうか。

これでスプライトが撮れると時間分解能が上がって、どのように映るか楽しみですね。
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SonotaCo
Site Admin


登録日: 2004.08.07
記事: 9024
所在地: 139.66E 35.65N

記事日時: Sun Apr 16, 2017 7:44 am    記事の件名: 本当にすばらしい 引用付きで返信

凄い報告、ありがとうございます。

CPU能力に余裕がありそうなのに 59.94fps までフレームレートが上がないのは難しい問題のように思いますが、以前の4K30pでもいくつか試行錯誤して解決できたので、60pもなんとかなるかもと思いました。しかし、開発には実環境が必要なので゛私の所も早く4K60p環境を揃えたいと思っていますが、α7sの4k60p版のようなカメラを期待しているので.....困っています Sad

それにしてもすごいPCと熱意で、ワクワクして読ませて頂きました。
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ITO



登録日: 2004.08.09
記事: 948
所在地: 東京都杉並区浜田山

記事日時: Sun Apr 16, 2017 12:44 pm    記事の件名: 流星画像、雑感です 引用付きで返信

2017. 4. 15 流星部分の等倍(3840 x 2160 pixels の画像から 960 x 640 で切り出したもの。縮小なし)映像と、四角部分の 600% 拡大映像を掲載します。 尚、4K30pキャプチャー時のシャッター速度は 1/30 sec. 、4K60p では 1/60 sec. です。
また、一番明るかった51〜57フレームの流星部分のみを切り出してみました。2倍拡大と6倍拡大の画像です。流星が分裂してるのが判ります。ここまで拡大しても何とか見ることが出来るのはさすが4Kですね。

4K60p キャプチャー時にリソースモニターで 各CPU の利用率を見ていると、Waiting時には 2-3 個の CPU で 60-70% 程度で、他のは 20-25%。Capturing時でも元々高かった CPU の1つが 80% 程度に上がるだけで、全体に大きな動きはありません。ここではかなり余裕があるようには見えます。
シンチレーション・マスク機能を OFF の時にはもっと余裕で、 Waiting時では1つの CPU が 50-60% で他は全て 10% 台。Capturing時でも 50% で稼働していた CPU には変化が無く、10%台だった CPU の1つが 60% に上がるだけでした。

 可逆コーデック使用時に非圧縮よりフレームレートが下がるのはちょっと期待外れでした。圧縮処理に CPU が使われるのでしょう。コーデックはあくまで映像の容量節減であって、録画や伝送にメリットが大きいのでしょう。

 Intel i7 6900K は8コア16スレッド、ベース周波数 3.2GHz。この CPU を約 28% オーバークロックして 3.9GHz で使っています。キャプチャー時の CPU温度も 45-50℃で安定して稼働しています。夏が心配です。
ベンチマーク(Cinebench R15)では 6900k Normal 1470、 28%OC 1650 。

 GH5 では 4K60p HDMI 出力で 4:2:2 10bit と 4:2:0 8bit の2つのフォーマットで出来るとマニュアルに記載されています(カメラのメニューから設定可能)。しかしどちらのフォーマットで出力しても UFO CaptureHD2 で記録出来るのは 4:2:2 10bit のみ。
4:2:2 10bit だとフレーム容量が 16,200KB/frame、4:2:0 8bit だと 12,150KB/frame となるので処理が楽になると思ったのですが、どのように設定しても 16,200KB にしかなりません。
いろいろ調べているのですが現時点では原因は不明です。BMD DeckLink 4K PRO の仕様書に対応コーデックは「非圧縮80bit 4:2:2」との記載があり(4:2:0 とは書いてない)、ひょっとしてこいつが 4:2:0 を拒否してる?とも考えたのですが、おそらくこれは
「非圧縮8bit 4:2:0」のミスプリントの可能性高しです。

これまでも HD 60p や 4K30p キャプチャーの時にもいろいろ障害はありましたが、SonotaCo さんや皆さんの努力で何とかクリヤーしてきました。
4K60p のハードルはこれまでで一番高そうですが頑張って挑戦していきたいと思います。よろしくお願いいたします.
アドバイスやご質問などありましたらどうぞ。歓迎いたします。
ITO



.jpg
 説明:
2017. 4. 13 23:04:52 関東地方東方沖の流星
流星部分(連続画像)の等倍画像です。
 ファイルサイズ:  135.35 KB
 閲覧数:  1769 回

.jpg



03.jpg
 説明:
一番明るくなった部分の拡大画像
 ファイルサイズ:  55.1 KB
 閲覧数:  1769 回

03.jpg



51-57_2.jpg
 説明:
第51フレームから57フレームの流星部分(等倍)
フレームの間隔は 0.033秒です。
GH5 無改造+ Nokton25mmF0.95
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51-57_2.jpg



51-57_流星部拡大.jpg
 説明:
流星部分の拡大(2倍)、及び6倍
流星が分裂しているのが写っています。
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51-57_流星部拡大.jpg




最終編集者 ITO [ Sun Apr 16, 2017 5:18 pm ], 編集回数 1 回
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SonotaCo
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登録日: 2004.08.07
記事: 9024
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記事日時: Sun Apr 16, 2017 4:17 pm    記事の件名: Re: 流星画像、雑感です 引用付きで返信

ITO wrote:
4K60p キャプチャー時にリソースモニターで 各CPU の利用率を見ていると、Waiting時には 2-3 個の CPU で 60-70% 程度で、他のは 20-25%。Capturing時でも元々高かった CPU の1つが 80% 程度に上がるだけで、全体に大きな動きはありません。ここではかなり余裕があるようには見えます。

CPUに余裕があるのに フレームレートが下がってしまうのは WindowsのDirectShowビデオキプチャ環境の困った問題で、4K30pの時もコマ落ちがなくなるまで いろいろ試したことを覚えています。
4K60pだと最新のUFOCaptureHD2では16並列まで使用されますが、部分的に4並列部分と並列処理化できない部分があるので、ITOさんの計測とよく話があっています。この4並列の部分も16並列に変更するとピークスレッドの80%というの10%以上下げることができそうに思います。それで フレームレートがどれだけ上がるかわかりませんが....
実験できる環境がないので、試験無しになりますが、来週にでも試作してみようかと思います。試作ができたら ここに書きます。
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SonotaCo
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登録日: 2004.08.07
記事: 9024
所在地: 139.66E 35.65N

記事日時: Tue Apr 18, 2017 8:17 am    記事の件名: UFOCaptureHD2 V4.24 引用付きで返信

より並列処理を強化した UFOCaptureHD2 V4.24 をリリースしました。どうぞお試しください。
http://sonotaco.com/soft/index.html#ufohd2
V4.24 では 従来 2または4並列だった シンチレーションマスクパターンの更新処理もHD以下で4または8並列、4Kで8または16並列処理となっています。
実際に4k30pでしかテストしていませんが、これでおそらく 4K60p を Intel i7 6900K 3.2GHz 8c16tで処理可能だろうと思います。どうでしょうか。

さらに、これは従来からですが、 InputシートのScintillation mask 設定の所の "4pix" チェックボックスをオンにすると シンチレーションマスクを4画素単位に荒くして 処理負荷を下げることができます。尚フレームレートが下がる場合にはこれもお試しください。
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ITO



登録日: 2004.08.09
記事: 948
所在地: 東京都杉並区浜田山

記事日時: Tue Apr 18, 2017 9:56 am    記事の件名: 4K60pプロジェクト(仮称) その4 4K60p キャプチャー編  結果(その2) 引用付きで返信

UFO CaptureHD2 v4.24 の結果です。

・4K60p :
1)「非圧縮 画面は最小、リアルタイム表示なし」でやったところ、フレーム間隔が 0.017 - 0.018 sec、フレームレート 56.1fps(試験回数 10回の平均)となりました。
動画には欠落はなく、きれいに撮れています。

→ フレームレートは v4.22 54.7fps → v4.24 56.1fps へ上昇しました。

リソースモニターによる CPU の使用率:
「非圧縮 画面サイズは最小、リアルタイム表示なし」の状態で:
・Waiting時 「CPU-合計」の読みは 30-32%。v4.22 からかなり下がりました。2つの CPU が 60 - 80%、その他は 25 - 30% 程度の利用率です。
・Capturing時「CPU-合計」の読みは 32%でほとんど変わりません。Waiting時に利用率が高かった2つのCPUが低下し(60/70% → 30%)、低かったCPUの1つが 70 - 80% まで上昇しました。

v4.24 の CPU 利用率は v4.22 と比べて Waiting時、Capturing時の両方で「CPU-合計」の数値がかなり下がりました(38% → 30/32%)。しかし個々の CPU の動きは大きくは変化していなように見えます。

尚、Scintillation Mask では 4pix にチェックを入れました。その他は前回と同じ条件です。
簡単ですが報告します。
ITO

ps. SonotaCo さん、もしお時間が許すならばこちらからキャプチャーボード、コンバーター、カメラを送る事も可能です。お手元で試験をしながらの改良が一番の早道と思います。
いかがでしょう? Very Happy Smile



4K60p結果_02.jpg
 説明:
UFO CaptureHD2 v4.24 での結果です。
参考までに v4.22 の結果も入れています。
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4K60p結果_02.jpg


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SonotaCo
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登録日: 2004.08.07
記事: 9024
所在地: 139.66E 35.65N

記事日時: Wed Apr 19, 2017 8:05 am    記事の件名: Re: 4K60pプロジェクト(仮称) その4 4K60p キャプチャー編  結果(その2) 引用付きで返信

調査とレポートありがとうございます > ITOさん

とりあえず、UFOCaptureとしては現状できることはほとんどやったので、当面ここまでにしたいと思います。

実際のフレームレートはカメラが決めており、動画がコマ落ちなく記録できるということは、記録はちゃんと59.94fpsで動いているということの筈です (カメラのクロックは非常に精度が高い筈ですが、フレーム間隔の測定と表示の方はソフトの非同期処理なので゛こちらの正確性が低い可能性が高いです)。

4K60p 夜空の突発現象記録システムの完成ですね。 凄いですね。おねでとうございます。
4K60pカラーでのTLEの記録が成功すれば はおそらく世界初と思います。期待しています。
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前田



登録日: 2004.09.01
記事: 1582
所在地: Miyazai JAPAN (E131.4, N31.8)

記事日時: Thu Apr 20, 2017 12:18 am    記事の件名: ありがとうございます。 引用付きで返信

前田です。
ITOさん、詳細な画像ありがとうございます。
細かな光度変化、ピントも抜群ですばらしいです。1/60秒でもまだ少し移動しているのが
分かりますね。もう1/4ぐらい露出が短くできると、ほぼ移動の無い像になりそうですが、
そのためには、解像度の方が犠牲になってしまいますね。

そのカメラは6K30pもできるそうですが、そちらも同じシステムで撮れるのでしょうか。
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ITO



登録日: 2004.08.09
記事: 948
所在地: 東京都杉並区浜田山

記事日時: Thu Apr 20, 2017 9:19 pm    記事の件名: いろいろありがとうございます。 引用付きで返信

SonotaCo さん、ありがとうございます。
このシステムでしばらくいろいろ試してみたいと思います。何か判りましたらまた報告します。

 Panasonic DC-GH5 で YUV 4:2:0 の映像がPCへ送れない件ですが、Panasonic から返答があり、「HDMI の受取側に 4:2:0 信号を受け取る機能がない場合、カメラは替わりに 4:2:2 信号を送信する」との事。
推測ですが、BMD製コンバータ/キャプチャーボードでは記載通り 4:4:4、4:2:2 信号しか受け取らないようです(4:2:0 は受け取れない)。4:2:0 はフレーム容量が小さいのでPCの処理が楽になると予想されますが、BMD側の仕様なのでしかた有りません。

前田さん、
上の流星の連続写真(4/16 掲載分)は4K30pでキャプチャーしました。シャッター速度は 1/30 sec. で、フレーム間は 0.033 sec. です。
4K60pでも同じような映像がキャプチャー可能ですが、流星の動きはこの半分になり、より点に近づいていくと思います。

ご参考までに4月19日深夜に約5時間観測して得られた8つの流星の映像を掲載します。動画から流星部分のみを取り出して比例明合成により合成。各流星の映像を再び比例明合成により1枚にしたものです。
4K60p キャプチャーでシャッター速度は 1/60 sec.。カメラは Panasonic DC-GH5(未改造 :-p)+Nokton25mmF0.95。ISO 12800 F1.4(全開から2段絞る)。
未改造のカメラですが、流星への感度はかなり良いように見えます(夜空の透明度も良かったのですが....)。
しかしもう少し高い ISO まで使えると嬉しいかも(現在は 4K60p での ISO は max. 12800)。かなり暗い夜空では感度不足になるかもしれません。
ITO



X_960.jpg
 説明:
2017. 04. 20 00:00 - 04:45am にキャプチャーされた流星(8)

動画から流星が写っているフレームを取り出して比例明合成で静止画像とし、その静止画像8枚を再び比例明合成で1枚の画像としました。
オリジナルは 3840 x 2160 pixels ですが、1/4 に縮小しています。
Panasonic DC-GH5(未改造)+Nokton25mmF0.95 4K60p Capture SS: 1/60 sec. ISO : 12800 F1.4
 ファイルサイズ:  105.51 KB
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X_960.jpg


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ITO



登録日: 2004.08.09
記事: 948
所在地: 東京都杉並区浜田山

記事日時: Sat Apr 22, 2017 2:21 pm    記事の件名: 外部音声トリガーによる 4K60p キャプチャー 引用付きで返信

外部音声トリガーによる 4K60p キャプチャー

「ローパスフィルター」が入っている未改造のカメラでは赤外域の感度が弱いため、スプライト・キャプチャーには外部からの音声信号による「外部トリガー」を使っています。
今回も HFD 60p (1920 x 1080p)でキャプチャーする隣のPCから音声信号をもらい、「外部トリガーによる 4K60p キャプチャー」をやってみました。

生憎の曇り空で流星はキャプチャー出来ませんでしたが、明け方にカモ(?)の飛翔が映りました。
通常の自己(?)トリガーではフレームレート 55-56 fps 前後でのキャプチャーでしたが、なんと外部トリガーを使用した場合は 59.94 fps まで到達!!(シンチレーション・マスク機能は ON)
「比例暗合成」した連続写真を作ってみましたが、映像で判るようにコマ落ちも見られず、きれいな動画が生成されているようです。

現在、フレームレートの算出は次のような方法でやっています。
・GH5 で「タイムコードを HDMI 出力する」、「情報を表示する」に設定。これにより UFO CaptureHD2 の画面に GH5 が生成するタイムコードが映ります。但し、このタイムコードは時:分:秒のみで、小数点以下の秒の表示はありません(写真参照)。
・この GH5 生成のタイムコードが映った動画を Aviutl で開き、タイムコードの秒数が1秒進む間のフレーム数を数えます(30枚ならば 30fps、60枚ならば 60fps)。これを複数回繰り返して平均値を求めています。
   以前 SonotaCo さんから Windows の表示する時間、特に小数点以下の秒数は信用出来ない、とのコメントがあり、それ以降は出来るだけカメラが発生するタイムコードを使っています。
   ちなみにこの動画では UFO CaptureHD2 のタイムコードではフレーム間隔 0.016 - 0.017 sec. となっていました。

FHD との比較も出来るし、当面はこの「外部トリガーシステム」でやってみようと思います。
ITO



BirdFlight_X_20170421_960.jpg
 説明:
水鳥(鴨?)の飛翔(1)  比例暗合成写真

外部トリガー使用・4K60p キャプチャーで撮った鴨の飛翔です。114 枚のフレームを比例暗合成しました。
フレームレート 59.9fps でキャプチャー出来た初めての映像です。左上のは鴨の拡大写真(4倍拡大)。
 ファイルサイズ:  170.22 KB
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BirdFlight_X_20170421_960.jpg



BirdFlight_exp_960.jpg
 説明:
水鳥(鴨?)の飛翔(2)  飛翔部分の拡大

鴨の飛翔部分の拡大映像です(4倍)。全ての映像は連続しており、コマ落ちが無いことが判ります。
 ファイルサイズ:  166.74 KB
 閲覧数:  1498 回

BirdFlight_exp_960.jpg



TimeCode_GH5.jpg
 説明:
Panasonic DC-GH5 「タイムコード HDMI 出力」の映像

画面左下にタイムコードが映ります。時:分:秒:フレーム番号
これを使ってフレームレートを計算しています。
 ファイルサイズ:  77.32 KB
 閲覧数:  1498 回

TimeCode_GH5.jpg



20170421.wmv
 説明:
4K60p キャプチャーした動画を FHD 60pに縮小した動画です(wmv形式)

ダウンロード
 ファイル名:  20170421.wmv
 ファイルサイズ:  1.25 MB
 ダウンロード回数:  41 回

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ITO



登録日: 2004.08.09
記事: 948
所在地: 東京都杉並区浜田山

記事日時: Sat May 06, 2017 8:23 pm    記事の件名: 4K60pプロジェクト(仮称) 4K60p キャプチャー 外部トリガーによる流星の映像(2) 引用付きで返信

4K60pプロジェクト(仮称) 4K60p キャプチャー 外部トリガーによる流星の映像(2)

Panasonic GH5 を使った「4K60pキャプチャー」ですが、途中5日程の休みを挟んで一週間ほどいろいろな条件で流星をキャプチャーしてみました。

【4K60p でキャプチャーした流星】
2017. 5. 6 03:47:46 に比較的明るい流星がキャプチャー出来たので 4K60p キャプチャーの具合やコマ落ちの有無などを検証してみました。

動画(avi)から流星が写っているフレームを書き出し(58枚)、ImageJ で各フレームでの流星の先頭部分の位置(x,y座標)を求めました。
この位置データから流星のフレーム間の移動距離(Pixel/frame)を求めた所、出現初期で約6pixel/frame、後期で9pixel/frame、すべてのデータがスムースに増加しており、異常値はなかったので「コマ落ち」は発生していない事が判りました。
この座標をプロットした図からも「コマ落ち」が発生していない事が判ります。またタイムコード1秒間のフレーム数も 59-60 フレームで、途中での変動はありませんでした。

キャプチャーされた動画からこの流星の発光時間は 0.96 秒(58 frames = 0.0166 sec. x 58 = 0.963 sec)で、流星本体の発光が消えた後に流星痕が残りました。流星痕の残存時間は約1秒でした。

キャプチャー条件:
・カメラ Panasonic DC-GH5 (normal) + Nokton25mmF0.95. CreativeM mode, SS 1/60sec. ISO 12800 F 0.95(全開)
・PC(UFO CaptureHD2) 3840 x 2160 /59.94fps 外部トリガー(音声)使用  シンチレーション・マスク機能 OFF  リアル画面:非表示 

前回外部トリガーを使用すれば(シンチレーション・マスク ON でも)4K60p が可能と書きましたが、その後キャプチャー開始後 0.6秒付近で遅延(59.94fps → 52-53fps)が発生して 4K60p でのキャプチャーが出来なくなる事が多発。
そんな訳で今回は「シンチレーション・マスク機能 OFF」としました。これでは UFO Analyzer による解析が出来ませんが、それは外部トリガー信号を送ってくれるPCに任せるとして、CPU の負担はだいぶ減ると思います。
キャプチャーそのものには大きな問題は生じませんでしたのでしばらくこの条件でやってみようと思います。ただ、理由は不明ですが外部トリガーがやや掛かりにくくなるようです(外部トリガーの発生源のPC=9個の流星をキャプチャー、4K60p =5個の流星)。
ITO



1. Meteor_960.jpg
 説明:
2017. 5. 6 03:47:46 に観測された流星(オリジナル映像)

Panasonic DC-GH5 (normal) + Nokton25mmF0.95. 4K60p でキャプチャー。
流星が写っているフレームを比較明合成で合成しました。
 ファイルサイズ:  112.52 KB
 閲覧数:  1303 回

1.  Meteor_960.jpg



2. Meteor_Enl_960.jpg
 説明:
2017. 5. 6 03:47:46 に観測された流星(拡大)

流星部分の拡大画像です(960x540pixels で切り抜き)
 ファイルサイズ:  211.75 KB
 閲覧数:  1303 回

2. Meteor_Enl_960.jpg



3. Frame71_Enl_960.jpg
 説明:
2017. 5. 6 03:47:46 に観測された流星(第71フレーム)

キャプチャー開始後71番目のフレームに写っている流星の拡大画像(フレーム画像)
3840 x 2160 pixels の画像から 960 x 540 pixels で切り取りました。緑色(!)の流星痕が長く伸びています。
 ファイルサイズ:  202.78 KB
 閲覧数:  1303 回

3. Frame71_Enl_960.jpg



4. ImageJ_Trace01_Enl_960.jpg
 説明:
2017. 5. 6 03:47:46 に観測された流星/ 流星先頭部分の軌跡

流星が写っている各フレームにおいて 流星の先頭部分の座標を取得し(imageJ 使用)、その座標上に点をプロットした画像です。
点の間隔がほぼ一定で、点が飛んでいる箇所はありません。コマ落ちはないと判断出来ます。
尚、出現初期では流星の移動距離は約 6 pixels/frame, 後半では約 9p/f でした。流星の速度が変化しているのでしょう。
 ファイルサイズ:  220.07 KB
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4. ImageJ_Trace01_Enl_960.jpg



5. Marks_Enl_960.jpg
 説明:
2017. 5. 6 03:47:46 に観測された流星の「流星痕」

流星本体が消滅した後に残存した「流星痕」です。流星痕の写っているフレームから比較明合成で作成しました。
この流星痕は流星消滅後約1秒間見えていました。
 ファイルサイズ:  198.12 KB
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5. Marks_Enl_960.jpg


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