Soluzione economica per le riprese con più (> 2) fotocamere sincronizzate (genlock o LANC?)


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Sto facendo ricerche sui fenomeni naturali nella visione artificiale e sto cercando un metodo per girare video da più angolazioni di ripresa. È probabile che il soggetto si sposti in modo molto irregolare, pertanto eventuali problemi di sincronizzazione tra le telecamere costituiranno un problema. Immagina una fiamma o acqua che scorre, è difficile dirlo con esattezza ma dovrà essere microsecondi anziché millisecondi. Vorrei usare fino a 8 telecamere, idealmente vincolate dal budget piuttosto che dalla possibilità di mantenerle sincronizzate.

Le fotocamere di proprietà del dipartimento sono DSLR Canon, tuttavia dopo molte ricerche sembra impossibile sincronizzarle, soprattutto con questo livello di precisione. Pertanto, se riesco a trovare fotocamere convenienti che possono essere sincronizzate facilmente, potremmo essere in grado di acquistarne alcune.

Le due opzioni disponibili per me sembrano essere genlock e LANC. Da quello che posso dire, non avrò una singola fotocamera con genlock per meno, per esempio, di £ 5000. Anche dimenticando il segnale di genlock, è troppo per noi essere in grado di permettercene uno, figuriamoci 8. La cosa Sony / Canon LANC sembra più fattibile, tuttavia non riesco a trovare alcuna informazione affidabile su come procedere per l'impostazione o quali telecamere lo supportano attualmente disponibili. Continuo a colpire vicoli ciechi cercando di indagare su questo, e non aiuta il fatto che quasi tutti lo stiano provando a girare in stereo. Qualcuno può consigliarmi su quale configurazione avremmo bisogno e quanto costerebbe approssimativamente? O se c'è qualche altra soluzione di sincronizzazione che qualcuno vorrebbe raccomandare? Facilità e costi sono i principali fattori!

Grazie! E spero che questo non sembri una domanda di consigli per lo shopping. Mentre voglio andare a fare shopping, ho davvero solo bisogno di aiuto per capire le tecniche di sincronizzazione e scoprirò cosa comprare dopo!


Se sei preoccupato per una differenza di 8 millisecondi, non pensi di dover noleggiare telecamere che girano in ultra slomo come 200 fps +? Il blocco GEN sarebbe probabilmente incluso in quelle camme.

Idealmente mi piacerebbe poter affittare tali cose, ma ancora una volta il costo è proibitivo. Niente a livello di consumatore (che ho trovato) ha genlock, anche le fotocamere ad alto fps. E anche 'high fps' non è ancora abbastanza vicino da dare una sincronizzazione simile a un genlock con solo un ciak. Trovo ancora molto difficile persino rintracciare se una fotocamera ha un genlock o meno, sembra una cosa capita dal settore, che sono completamente ignara. Comunque grazie per aver risposto a un thread così vecchio :).
Andrew Chinery,

Ho fatto una domanda simile nel caso in cui tu sia interessato: video.stackexchange.com/questions/12312/…
Kozuch

Risposte:


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Un anno dopo aver pubblicato questa domanda, ricevo alcuni commenti e risposte extra, il che è davvero fantastico. Tecnicamente è ancora un problema, ma lasciami condividere ciò che ho imparato nell'ultimo anno, nel caso in cui qualcun altro si imbattesse in questa pagina con un problema simile.

Abbiamo trovato due soluzioni economiche al problema che penso funzionerà nelle giuste condizioni.

  1. Utilizzare una luce stroboscopica ad alta velocità. Funziona solo se il soggetto non emette luce (purtroppo non è il mio caso) e può essere posizionato in una stanza molto buia. Prendi una luce stroboscopica molto precisa molto veloce, quindi impostala per spegnersi alla stessa frequenza delle telecamere, diciamo 50fps / 50hz. Quindi impostare la velocità dell'otturatore di tutte le telecamere su 1/50 di secondo, ovvero l'otturatore è sempre aperto. Posiziona il soggetto in una stanza molto buia e imposta l'apertura in modo tale che il video appaia nero senza luce. Quindi illuminare con la luce stroboscopica. I video saranno naturalmente sincronizzati, perché l'unica luce che ottengono proviene dallo strobo e accade una volta per fotogramma. La difficoltà sta ottenendo uno strobo abbastanza preciso. Ma ho sentito che vengono utilizzati in pesanti operazioni di produzione per ispezionare lame / ruote / cinghie ecc., Che non possono essere disattivate. Accendi lo strumento solo con uno strobo che ha un controllo analogico e aumenti lentamente la velocità dello strobo, e quando raggiungi la frequenza dello strumento sembrerà rallentare e alla fine fermarsi. Ora puoi controllare se ci sono problemi. Basta non toccarlo;).
  2. Usa il segnale vsync sul video composito dalle telecamere. Questo è ispirato a http://samj.snappages.com/ . Questo segnale viene inviato regolarmente ad ogni frame e con alcuni dispositivi elettronici è possibile misurare la differenza tra il segnale su due (o più) telecamere diverse. È quindi possibile spegnere e riaccendere la fotocamera (o su alcune fotocamere, scattare una foto. Ne parleremo più avanti ...) e misurarla di nuovo, e così via. Se sei intelligente con i tempi del power cycling, puoi avvicinarli sempre di più all'interno di una soglia. Non abbiamo finito per provare questo solo perché non abbiamo finito per costruire il circuito, e abbiamo pensato che sarebbe stato troppo complicato per lavorare, specialmente con più di 2 telecamere.

Come ho detto, non abbiamo finito per fare nessuno dei due. Abbiamo finito per fare un'offerta per un finanziamento per un sistema non economico, progettato per questo preciso scopo, da una società come NorPix. Questi sono sincronizzati su Ethernet e vengono impostati. Non sono mai stato in grado di scoprire esattamente come (protocollo ecc.) Usano Ethernet per sincronizzare, quindi se qualcuno vuole spiegare che sarei molto interessato. L'ultima volta che sono stato aggiornato, mi è stato detto che abbiamo trovato dei soldi, ma ovviamente, se sai qualcosa sulla burocrazia accademica, non sarai sorpreso di scoprire che sto ancora aspettando l'attrezzatura!

Se qualcuno ha un'idea magica che raggiunge la vera sincronizzazione in modo economico, sono ancora aperto ai suggerimenti.

Per concludere, citerò una strategia che non ha funzionato, nei miei test. E questo è quello su questo sito web: http://3dfilmfactory.com/index.php?option=com_content&view=article&id=93:gen-lock-canon-5d-mark-ii-cameras-and-shoot-3d

Certo, abbiamo hardware diverso, Canon 60D, e abbiamo avuto otturatori wireless off-brand molto economici. Tuttavia, non ho motivo di pensare che abbiano causato una notevole differenza all'installazione nel link. Ho impostato i test utilizzando un dispositivo LED, come suggerito da Bokan nella sua risposta, e la differenza media nella sincronizzazione è diminuita di circa 1 ms solo dopo aver utilizzato il pulsante di scatto wireless rispetto ai test di controllo, e talvolta ha peggiorato le cose. Non ho fatto alcuna analisi statistica, ma sospetto che non sarebbe significativo rispetto al caso. Penso che sia molto probabile che 3D Film Factory non stia girando materiale in cui si accorgerebbero del problema di sincronizzazione, o il loro hardware più costoso ha dato un risultato leggermente più affidabile che non è ancora così diverso. Ridimensionando a più di 2 telecamere, io '

Tuttavia, utilizzando il pulsante di scatto a distanza fa ripristinare il video. Se si utilizza il pulsante "registra" sulle telecamere (o un telecomando), inizia semplicemente a salvare il filmato che è già in fase di elaborazione. In altre parole, se si misura la sincronizzazione in diversi test senza spegnere la fotocamera, scattare una foto o lasciarla passare in modalità di risparmio energetico, la sincronizzazione sarà la stessa. Potresti incorporare questo meccanismo nel numero di approccio (2) sopra: invece di spegnere e riaccendere le telecamere, potrebbe scattare foto fino a quando i segnali vsync non fossero in linea. Sarebbe un dispositivo interessante, non ci siamo mai fatti il ​​giro per costruirlo davvero.

Grazie ancora per eventuali suggerimenti. Spero che un giorno qualcuno lo troverà utile e i mesi che ho perso cercando di risolverlo faranno risparmiare un po 'di tempo a qualcuno!


Questo ragazzo sembra fare un hack HW con vsync per sincronizzare un video composito: letsmakerobots.com/node/29869
Kozuch

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Ho effettuato scatti DSLR a 4 fotocamere con attrezzatura Nikon (D7000 e D3S). Per i nostri scatti, abbiamo semplicemente fatto un clapstick dopo che tutte le fotocamere erano rotolate E appena prima del taglio, quindi avevamo due punti di sincronizzazione. Il nostro tiro più lungo è durato circa 18 minuti e non c'è stata alcuna notevole deriva sincronizzata nel nostro sistema postale. Sebbene il genlock sia la strada PREFERITA, ho scoperto che molte apparecchiature digitali sono ~ abbastanza vicine ~ (diamine, ho girato un video musicale con riproduzione da un boombox CD e una fotocamera a velocità costante (non controllata da cristalli) motore ed era SPOT ON.

Per qualcosa che dura meno di un minuto, come sembra il tuo progetto, sono abbastanza sicuro che non dovrai preoccuparti della sincronizzazione.

Prendi solo un'assicella, assicurati che tutte le telecamere possano vederlo chiaramente e funzionino, quindi applaudiscilo. Senza tagliare, riposiziona la messa a fuoco e la lunghezza focale nel punto desiderato per lo scatto. Cattura lo scatto, quindi, di nuovo senza tagliare, esegui lo zoom indietro in modo che tutte e otto le telecamere possano vedere il clapstick e battere le mani. POI puoi tagliare le telecamere. Sincronizza i fotogrammi in cui colpisce il clapstick in tutti e 8 i colpi, e viola.

In bocca al lupo!


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Il problema non è la deriva, ma piuttosto le differenze di millisecondi tra le telecamere che si verificano all'avvio. ad esempio, anche supponendo che sto scattando entrambe le fotocamere a 60 fps, ciò significa che ci sono ~ 16 ms tra "scatti" nel video. Nel peggiore dei casi, due telecamere potrebbero essere 8ms fuori e questo sarebbe totalmente non correggibile in post, è possibile spostare solo un frame "sinistra o destra" senza interpolare / falsificare un fps più alto, e un frame è un movimento di 16ms, quindi si passa da 8 ms dietro a 8 ms davanti. Per molti soggetti questo non è probabilmente un problema, ma sfortunatamente non sono fiamme tremolanti! Grazie comunque.
Andrew Chinery,

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Se la tua ricerca prevede alcune analisi del movimento, dovresti prendere in considerazione di sparare a un FPS elevato. Otterrai una sincronizzazione migliore per impostazione predefinita poiché l'errore di sincronizzazione non può superare l'intervallo di tempo tra due frame.

Le riprese ad alta frequenza in alta risoluzione costano molto, ma puoi scambiare la risoluzione per FPS su fotocamere economiche (come le fotocamere sportive). La risoluzione è spesso meno importante di quanto pensiamo. La visione artificiale ha un'accuratezza dei pixel secondari, se si sposta un oggetto bianco su uno sfondo nero il bordo sarà aliasato (grigio). Se il tuo software prende in considerazione queste sfumature di grigio, in teoria può ottenere una precisione di 1/256 pixel di larghezza. Ma affinché ciò funzioni è necessario disporre di dati non compressi perché la compressione quantizza il colore e quindi modifica le informazioni.

Per una soluzione di sincronizzazione economica posso pensare a questo:

  • collega elettricamente tutti i pulsanti di avvio
  • costruire un piccolo dispositivo a led con diversi led che visualizzano il tempo preciso in binario (un led per bit), mostrare questo dispositivo a ciascuna telecamera, quindi sincronizzare manualmente gli scatti. Tipo di applauso avanzato.

La differenza di sincronizzazione potrebbe essere gestita dal lato software. Se stai studiando il movimento, puoi analizzarlo in 2D per ogni telecamera, quindi interpolare i risultati da una telecamera per indovinare quale fosse la posizione al momento ripresa dall'altra telecamera. Chiedi se questo non è chiaro per te.

Questa compensazione software è sicuramente la strada da percorrere. Soprattutto se si deve compensare anche l'effetto della tapparella che la maggior parte delle fotocamere ha. La parte superiore del fotogramma viene girata leggermente prima del fondo del fotogramma.


Un framerate elevato è sicuramente preferibile, la risoluzione non è affatto un grosso problema (anche se molte fotocamere a bassa risoluzione con framerate alte tendono anche ad avere una qualità delle immagini terribile). Ma mi è stato detto da ricercatori precedenti (di cui sto lavorando) che la sincronizzazione dei fili è necessaria per il loro sistema. Per emularlo solo con un framerate elevato, avrei bisogno di oltre 1000 FPS. Forse potrei cavarmela con meno, ma in realtà ho pubblicato la domanda a causa della mancanza di comprensione dei metodi di sincronizzazione hardware. Abbiamo già un dispositivo LED come da te suggerito. Ma grazie per la risposta!
Andrew Chinery,

Ricorda che scattare una foto significa solo catturare la luce. Hai bisogno di quanta più luce possibile per ottenere tempi di posa più rapidi e immagini nitide.
bokan,

Giusto, ed è per questo che le telecamere a bassa risoluzione tendono ad avere una qualità terribile anche con frame rate elevati. Sebbene videoare il fuoco significhi che ottieni molta luce! Abbiamo studiato la compensazione del software e questo crea più mal di testa di quanto non risolva in questo caso. Sto cercando "verità fondamentali", queste verranno utilizzate per ricostruzioni e gli artefatti da movimento causeranno enormi problemi, anche ignorando il fatto che minerebbe l'affermazione di essere dai dati reali. Inoltre, la ricerca condotta sulle fiamme in particolare ha dimostrato che è quasi impossibile interpolare i frame.
Andrew Chinery,

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Penso che la soluzione sia piuttosto semplice, tieni un grande cronometro di fronte a due telecamere per i primi secondi; durante la modifica può essere facilmente sincronizzato. Ho usato questo metodo, lavorando benissimo.


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Questa non è una soluzione. La soluzione corretta è acquisire telecamere che supportano GENLOCK. GENLOCK assicura che le persiane di entrambe le telecamere siano sincronizzate. Semplicemente, non esiste altro meccanismo che possa garantire una coerenza della sincronizzazione basata su qualsiasi tentativo di avviare le telecamere contemporaneamente.
Michael Tiemann,

@MichaelTiemann è corretto. Come ho sottolineato sopra, il problema non era quello di allineare il video durante l'editing, in effetti una singola scarica flash è molto più semplice (dato che stavamo girando al buio). Il problema era sincronizzare l'acquisizione effettiva dei frame stessi. Dato che penso di aver anche commentato la soluzione che abbiamo usato è stato l'acquisto di fotocamere che avevano una sincronizzazione corretta (non so se fosse GENLOCK o altro, provenivano da una società scientifica di fotocamere e lavoravano su Ethernet). Anche questo è stato tutto 5 anni fa! Ma apprezzo che questa domanda riceva ancora occasionalmente commenti ...
Andrew Chinery,
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