Mod videocamera versnelt framerate naar 400fps

Twee onderzoekers van de universiteit van Oxford zijn er in geslaagd om, met behulp van een dlp-element van een projector, een normale videocamera om te bouwen tot een high-speed-variant met een framerate van 400fps.

De onderzoekers, Gil Bub and Peter Kohl van de universiteit van Oxford, maakten voor onderzoek naar de werking van hartcellen bij ratten gebruik van zowel een high-speed-videocamera als een digitale camera. De eerste werd gebruikt om de pulserende activiteit van de cellen op te nemen, terwijl de fotocamera werd ingezet voor het nemen van hoge-resolutie beelden. Het synchroniseren van de twee soorten camera's bleek echter problematisch.

Om dit probleem te lijf te gaan werd een off-the-shelf videocamera uit elkaar gehaald en tussen de lens en de beeldsensor werd een dlp-chip, afkomstig van een home cinema-projector, geplaatst. Deze chip is aan de bovenkant voorzien van kantelbare microspiegels waarmee de lichtintensiteit van pixels is te regelen. Bij het ontwerp van de onderzoekers werkt deze chip als een sluiter voor de pixels. Elk frame van het videobeeld wordt door de dlp-chip opgedeeld in zestien frames van een lagere resolutie, waardoor de originele framerate van 25fps verhoogd wordt naar 400fps.

Hoewel elke subframe hierdoor slechts 62.500 pixels groot is, is dit voor de onderzoekers niet direct een nadeel. Volgens Bub hebben professionele high-speed-videocamera's een vergelijkbaar aantal pixels en kosten deze een veelvoud van de gemodde videocamera. Ook kunnen de pixels van de subframes volgens de onderzoekers worden samengevoegd om een beeld met de volledige resolutie van de beeldsensor te reconstrueren.

De technologie zal verder ontwikkeld worden. Zo moeten hogere framerates met een verdere daling van de resolutie mogelijk worden; de onderzoekers hebben al een setup met een framerate van 6000fps. Ook werkt Mark Pitter, een chipontwerper bij de universiteit van Nottingham, aan een chip op basis van een aangepaste versie van de technologie. Deze chip moet dezelfde functie vervullen als de matrix van microlenzen, maar zou betrouwbaarder en goedkoper te produceren zijn.

Video (2227271001?isVid=1&publisherID=981571807)

Reacties (34)

[Skinkie]

Maar hoe anders is dit dan een CMOS sensor op minder lijnen uitlezen? Minder lijnen, lagere resolutie, hogere framerate (en lagere exposure tijd). Als later een beeld gerecontrueerd kan worden impliceert dat dus dat je subframe wel 1/400ste is, maar je nogsteeds 1/25ste nodig hebt om ej hele beeld te schieten. Mis ik nu iets?

[rapture]

Een pixel kan je als een emmertje zien, dat naarmate je het belicht volloopt. Geen licht, dan heb je ook bijna niks in het emmertje. Teveel licht en het emmertje loopt over. Je leest dan uit hoeveel er in zo'n emmertje zit.

DLP is een hoop kleine bewegelijke spiegeltjes. Je schijnt met een lamp erop en bepaalde spiegeltjes/pixels weerkaatsen het licht naar een objectief om een beeld te projecteren.

Je kan nu een DLP commanderen om eventjes alleen licht naar oneven pixels te sturen, dan eventjes alleen licht naar even pixels. Dit doe je binnen 1/25 seconden. In de oneven pixels heb je dus alleen de waarden van de eerste helft en in de even pixels heb je alleen de waarden van de tweede helft. Alle pixels worden in 1 keer uitgelezen. Je weet dat oneven pixels van de eerste helft van 1/25 en even pixels van de tweede helft van 1/25 is. Zo haal je de 2 beelden uit elkaar en je hebt 50 fps.

Nu kan je 4 pixels in een vierkant als eenheid nemen, eerste beeld met linkerboven pixel, tweede beeld met rechterboven pixel, derde beeld met rechteronder pixel en vierde beeld met linkeronder pixel. 100 fps is zo gehaald en je kan het verder opschalen tot een vierkant met zijde 4 of 16 pixels erin.

Het is geniaal gevonden om niet de sensor sneller te laten werken, maar we spelen met de belichting.

[Propheticus]

Ik denk dat de cmos nog steeds iedere 1/25ste van een seconde wordt uitgelezen. Door de DLP wordt echter in die tijd achter elkaar 16 keer een ander deel van de sensor belicht. Door achteraf de 16 verschillende combinaties van pixels uit dat ene frame van elkaar te scheiden (alle nummers 1 samen, alle nummers 2, enz. *zie voorbeeld in filmpje*) en achter elkaar te zetten heb je 16 aparte, op een verschillende moment belichtte frames. Hiermee is de framerate dus kunstmatig met een factor 16 verhoogd. Door interpolatie kan je trachten te tussenliggende pixels te berekenen om weer een deel van de verloren resolutie (1/16de van normaal) terug te winnen.

Een CMOS op minder beeldlijnen uitlezen kan nog steeds maar iedere 1/25ste hier schiet je dus weinig mee op v.w.b. framerate.

Ben geen fotografie expert, maar dit lijkt mij de meest logische uitleg.

[Skinkie]

Een CMOS op minder beeldlijnen uitlezen kan nog steeds maar iedere 1/25ste hier schiet je dus weinig mee op v.w.b. framerate.

Ik begrijp het bovenstaande, maar wat je hier schrijft klopt niet. Minder beeldlijnen, sneller uitlezen van een CMOS. Die 1/25 is geen driver limiet

[Pinkys Brain]

De reset van de sensor wordt de limiterende factor (hier niet het geval omdat ze effectief een heleboel verschillende cameratjes hebben met aparte shutters, die allemaal voldoende tijd hebben om te resetten).

[To_Tall]

Dit is wel leuk voor de video hobyist die graag mooie slowmotion filmpjes wil maken. maar verder zie ik het nut niet voor de gewoone consument.

[Clavius]

Gelukkig hoeft dat er ook niet altijd te zijn heh
Daarnaast is 'even' een DLP programmeren en in de optiek inpassen al een hobbie op zich lijkt me. Wel knappe prestatie natuurlijk!

[dasiro]

zeker als je weet dat die kerels hun onderzoek zich eigenlijk op een volledig ander domein concentreert

[Mont2uk]

Het kan ook een impuls geven aan de ontwikkelingen in de industrie voor de consumenten markt denk ik. De implementatie lijkt me niet al te moeilijk te realiseren, de prijs zal toch wel lager worden als ik de info bekijk!

[HolaGanz]

Werd dit principe niet al toegepast in compactcamera's van Casio? Deze konden ook al tot hele hoge framerates (1000+) beeldjes opnemen op zeer lage resolutie (160x120).

Mooie toepassing verder!

[Verwijderd]

Deze kan dus hele hoge resoluties aan en dat is de hele punt van dit onderzoek.
Heb zelf het artiekel op tweakers niet gelezen maar ergens anders.
Ze verwachten dat deze techniek voor bv olympische spelen gebruikt kan worden of onderzoeken waar ze high speed nodig hebben op een hoge resolutie.

[kluyze]

Zo een hoge resolutie vind ik 62500 pixels bij 400fps niet. Dat is "maar" 1MP bij 25fps.

[Spinal]

"hele hoge resolutie"? Dat is nog geen 320x200...

[Verwijderd]

artikel niet goed gelezen dan

[Toff]

Voor minder dan 225 euro heb je hem thuis, de Casio Exilim FH-20 Schiet zelfs 1000 fps @ 224 x 56 pixels.

[Reactie gewijzigd door Toff op 25 juli 2024 14:28]

[pim]

Casio EX-FH20 heeft 1000fps en kost maar €279 euro.. Dus het is er al voor de gewone consument.

[Kees]

tja, maar dan heb je wel een resolutie van 224x64 pixels, deze camera doet het met een 4-5 keer hogere resolutie.

[StWesleyT]

De voorloper, de EX-F1 Pro kan zelfs 1200fps aan...

[Little Charlie]

Mooi, onderzoek is al zo duur, kan dat misschien 'n beetje extra geld voor 't onderzoek ZELF opleveren.

als consument heb je 'r natuurlijk niet zoveel aan.

[TD-er]

als consument heb je 'r natuurlijk niet zoveel aan.

Dat ligt er maar net aan.
Zo zou een fabrikant van camera's op het idee kunnen komen dit in een goedkopere variant op te nemen in een gewone camera.
Dan hoef je geen pixels af te dekken enzo, om een fase-verschuiving in de opname te krijgen, maar zou je dat mogelijk kunnen doen door de CCD op een bepaalde manier uit te lezen.
Dan heb je waarschijnlijk geen grids die in elkaar grijpen, van na elkaar genomen opnamen, maar dan zal je waarschijnlijk hele banen moeten gebruiken per frame in de tijd. Als die banen 1 pixel breed zijn, kun je toch al wel vrij redelijk de snelheid opvoeren, zonder echt met heel beperkte resolutie over te blijven.

[freaq]

dat is er al.
dit is hoe het bedaan wordt in bijvoorbeeld de LG viewty.
(en dat is een vrij goedkope telefoon camera.)

dat is 120 FPS.
maar er zijn camera's can casio die tot 1000 FPS gaan.
zoals de Casio Exilim EX-FH20
en die is niet eens super duur.

hier is een filmpje:
http://www.youtube.com/watch?v=Noo5VnAMVYk

om dus duizenden euro's uit te geven is dus zowieso niet nodig.
bij meer dan 1000 fps (zoals de 6000 genoemd in het artikel) is een ander verhaal

[Stoney3K]

Ik zie dit nog terug komen in (semi-prof) videocamera's die door amateur-filmmakers gebruikt worden, om het rolling-shutter effect van CCD/CMOS camera's tegen te gaan en om een instelbare shutter-angle te voorzien voor de 'film' look. (Een filmcamera heeft namelijk de helft van de sluitertijd nodig voor het filmtransport)

[Indoubt]

Ik zie de toepassing wel hoor. Ik had graag gehad dat mijn HD video camera een veel hogere FPS had dan de 25fps waar ie mee is uitgerust. Een factor 3 a 4 is voor mij al voldoende.

Als ik nu een hockeyslag, een tennisracket of een golfswing propbeer te analyseren zie ik de hele slag (het interessante deel ervan) nog maar in 3 a 4 beeldjes.

Voor veel mensen zal het inderdaad weinig boeien maar bij een volgende camera zal ik er zeker op letten

[ruthger]

De Sanyo VPC HD2000 heeft standaard HD 1080p60 (60 fps) met een optie naar 448x336x240fps en 192x108x600fps. Misschien interessant als volgende camera.

[Reactie gewijzigd door ruthger op 25 juli 2024 14:28]

[qbig1970]

En dan? Time Warp voor Jan Modaal?? Wel gaaf dat dit nu eens niet tonnen aan euries kost maar even een cammetje modden en je hebt een hoge fps op een huis tuin en keuken cam.

[multipasser]

Casio is hun al voor en bieden 1200fps in lage resolutie.
Maar voor echte goede slowmo's liefst naar een Phantom camera
Je hebt ook snelle en goede lenzen nodig voor een mooi beeld te bekomen.

Dit zal nog enkele jaren duren, maar ik zie de DSLR's als eerste met een super slowmo functie komen.

[SuperDre]

Oh daar heb je veel aan, hogere fps maar lagere resolutie.. das niets nieuws...
Het wordt echt pas interessant als ze hogere (variabele) fps kunnen verkrijgen met behoudt van gelijke resolutie...

[agraaff]

Als we dan toch niet op de resolutie letten:

Phantom v710

Ultra-fast – 1.4 million fps


Resolution/Speed Chart (fps)
1280 x 800 7,530
1280 x 720 (720p) 8,360
1024 x 768 9,520
896 x 480 (DVD) 17,000
768 x 576 (PAL) 16,100
768 x 480 (NTSC) 19,300
640 x 480 22,400
512 x 512 25,000
512 x 256 49,500
512 x 128 97,200
384 x 256 60,900
256 x 256 79,000
256 x 128 153,200
256 x 64 288,800
128 x 128 215,600
128 x 64 379,100
128 x 32 685,800
128 x 16 1,077,500*
128 x 8 1,400,000*

Zal alleen wel een leuk prijsje aan hangen
Kan het exacte bedrag niet vindenmaar iig meer dan $200.000

[Reactie gewijzigd door agraaff op 25 juli 2024 14:28]