высокоскоростная съёмка скоростная съёмка Fastvideo Фаствидео
Fastvideo
Fastvideo
Фаствидео ГЛАВНАЯ
Fastvideo
  ВИДЕОКАМЕРЫ
видеокамеры
  ПРОГРАММЫ
софт
  РЕШЕНИЯ
решения
  ПРОЕКТЫ
проекты
  НОВОСТИ
новости
  ИНФО
информация
  ВАКАНСИИ
вакансии
  АДРЕС
адрес
  КАРТА САЙТА
карта сайта
  ENGLISH VERSION
fastvideo.ru - English version
 
  Поиск по сайту:
скоростные видеокамеры
скоростные камеры
фаствидео камеры

сжатие изображений на процессорах NVIDIA10.08.2011

Ультра быстрое сжатие серий изображений от высокоскоростных камер в JPEG на процессорах NVIDIA

Компания Фаствидео (Дубна, Моск. обл.), разработчик оборудования и программного обеспечения для скоростной видеосъёмки, представляет свою последнюю разработку - систему длительной видеозаписи на базе технологии CUDA для высокоскоростных камер Fastvideo.

Данная задача возникла в контексте приложений для скоростных видеокамер, выпускаемых нашей компанией. Все наши скоростные видеокамеры работают по принципу онлайн передачи всего регистрируемого потока несжатых данных от камеры в кольцевой буфер оперативной памяти компьютера. Таким образом, в компьютер поступает очень большой поток данных, которые нужно быстро обработать и записать. Обычно такие потоки данных записывают либо в оперативную память компьютера, либо на RAID-массив или SSD. К сожалению, софт для CPU с обработкой таких потоков данных не справляется в принципе, поэтому для решения задач этого класса мы использовали видеокарты NVIDIA с технологией CUDA.

В системах скоростной съёмки обычно используются монохромные видеокамеры, поскольку их чувствительность значительно выше, чем у цветных, поэтому мы решали задачу онлайн сжатия видеопотока именно от монохромных камер. Наша цель состояла в том, чтобы в онлайне успеть сделать сжатие, а полученный выходной поток записать на жёсткий диск компьютера. Мы выбрали алгоритм сжатия JPEG с потерями, потому что он может обеспечить быстроту и минимальные искажения при значительном коэффициенте сжатия, а также может быть эффективно распараллелен. Вопрос быстрого декодирования задач скоростной съёмки не критичен, поэтому декодирование можно делать на CPU стандартным образом.

Конфигурация компьютера, видеокамеры, ОС и источника данных

Для тестирования программного обеспечения использовалась такую конфигурация компьютера:

  • ASUS P6T Deluxe V2 LGA1366, X58, ATX Core i7 920, 2.67 GHz, DDR-III 6 GB.
  • Видеокарты для вычислений: GeForce GT 240 (CC=1.2, 96 ядер) или GeForce GTX 580 (CC=2.0, 512 ядер)
  • Операционная система Windows-7, 64-bit, CUDA 4.0, driver 270.81
  • Пользовательское приложение Fastvideo Lab (кросс-платформенное ПО, QT 4.7).
  • В качестве первого источника видео данных мы использовали скоростную видеокамеру Fastvideo-500, которая регистрирует поток данных до 150 МБайт в секунду (монохромная, разрешение 640х480, 8 бит, частота 500 кадров в секунду).
  • В качестве второго источника видео данных мы использовали высокоскоростную камеру Fastvideo-500M, которая регистрирует поток данных до 650 МБайт в секунду (монохромная, разрешение 1280х1024, 8 бит, частота более 500 кадров в секунду).

Результаты для производительности алгоритма сжатия с потерями

Мы реализовали возможность программного сжатия потока монохромных изображений в формат JPEG на графических картах NVIDIA с помощью технологии CUDA. В качестве источника входных данных использовались скоростные видеокамеры Fastvideo. Для всех используемых в тесте видеокамер мы смогли в онлайне сжать видеопотоки и записать их на жёсткий диск при использовании видеокарты GeForce GTX 580. Были получены следующие результаты для средней пропускной способности используемого алгоритма на разных видеокартах (сжатие по алгоритму Baseline JPEG с потерями, коэффициент сжатия 20, сжимаются отдельные кадры независимо друг от друга, время загрузки изображений и их выгрузки после сжатия включено в представленные результаты):

  • GeForce GT 240 (96 ядер) - 210 МБайт в секунду
  • GeForce GTX 580 (512 ядер) - 1500 МБайт в секунду

Таким образом, показана принципиальная возможность онлайн сжатия входного потока данных от скоростных видеокамер, причём для довольно широкого класса графических карт, в том числе бюджетных и мобильных. Такие решения позволят значительно увеличить длительность скоростной съёмки и дадут возможность записывать сжатый поток данных на жёсткий диск даже без использования RAID или SSD. Полученные на видеокарте GeForce GTX 580 результаты значительно превосходят пропускную способность скоростных видеокамер, использовавшихся в тестах. Это говорит о том, что есть широкие возможности для применения более сложных алгоритмов обработки данных от таких видеокамер.

Стоит отметить, что полученный результат 1500 МБайт в секунду для видеокарты GeForce 580 GTX для сжатия монохромных изображений по алгоритму JPEG с потерями, превосходит по производительности все известные нам аппаратные решения по сжатию изображений на ПЛИС (FPGA). Сравнивая наше решение с аппаратными кодерами на ПЛИС, стоит отметить, что кроме более высокой производительности полученного нами решения, по сравнению с Verilog/VHDL, код на Си для CUDA намного более понятный и приспособленный для модификации и создания на его базе новых, более сложных систем обработки и сжатия изображений.

Приложения скоростной съёмки для технологии CUDA

  • Системы получения и хранения медицинских изображений
  • Сжатие видеозаписей в онлайне
  • Промышленные системы
  • Охранные системы
  • Научные исследования

Как достичь лучших результатов

Существует ряд методов, с помощью которых мы расчитываем в дальнейшем получить увеличение производительности подобных систем:

  • Оптимизация алгоритма сжатия и его реализации.
  • Использование новых решений NVIDIA в последних моделях видеокарт - возможности архитектуры Fermi и др.
  • Использование более мощных видеокарт Quadro и Tesla.
  • Распараллеливание алгоритма между разными видеокартами, увеличение количества видеокарт для организации параллельных вычислений.

Более подробные описания кодера JPEG для CUDA, программного обеспечения Fastvideo Lab и программно-аппаратных комплексов на базе технологии CUDA для систем высокоскоростной съёмки можно посмотреть на сайте www.fastvideo.ru

fast camera
скоростная камера скоростная съемка быстрые видеокамеры Fastvideo
скоростной софт Rambler's Top100 НПО Астек - официальный дилер "Фаствидео"
Москва, 129344, ул. Искры 17А, корп. 3, тел: +7 (495)-542-04-49
высокоскоростные камеры