Medienunternehmen ergänzen Ihre Live- und VOD-Videoangebote (Video-on-Demand) für Apps und soziale Medienplattformen fortlaufend mit neuen Funktionen, um Zuschauern zu Hause eine immer bessere Qualität bei Live-TV- oder Online-Inhalten zu bieten. Augmented Reality, Virtual Reality, Extended Reality sind die neuen Schlagwörter – und die Möglichkeiten für Imaging-Unternehmen sind hier vielfältig.
Premium-Zuschauer, die sich Sportausstrahlungen zu Hause ansehen, können ihre Ansicht jetzt dynamisch anpassen und die Action virtuell aus verschiedensten Perspektiven verfolgen. So können sie sich die Spielaktion in 3D ansehen, wenn sie sich die aufgenommene Sendung ansehen und das Spiel analysieren möchten.
Sportanalysen erfolgen nahezu immer in 3D. So sind beispielsweise Echtzeitanalysen eines Torschusses oder Golfabschlags in 3D möglich. Die Ergebnisse können dann im Training eingesetzt und auch für prädiktive Analysen der Spielaktion herangezogen werden.
Dieselben Imaging-Technologien werden auch in Aufnahmestudios zur Erstellung von Inhalten in mehreren Perspektiven und in 3D für eine breite Palette an Anwendungen verwendet. Dies sind unter anderem Anwendungen für Videos mit Actionszenen in Kinoqualität, zur Entwicklung von virtuellen Werbeinhalten, zur Einbindung von Virtual Reality-Effekten in Videospiele und selbst für fesselnde Augmented Reality-Inhalte.
Das Bild
Diese Anwendungen erfordern grundsätzlich Videostreams höchster Qualität, sprich High-Definition-Aufnahmen und hohe Frameraten. CoaXPress (CXP), ein digitaler Schnittstellenstandard, der für die Übertragung von Bilddaten mit hoher Geschwindigkeit in Computer-Vision-Anwendungen entwickelt wurde, bietet die erforderliche Bandbreite sowie die entsprechenden Funktionen. Bei CoaXPress erfolgt die bidirektionale Datenkommunikation, einschließlich Highspeed-Streamen von Videodaten von der Kamera zum Framegrabber im Host-PC, über ein einziges Kabel. Außerdem bietet der Standard einen Befehls- und Steuerungs-Uplink zur Kamera mit 40 Mbit/s. Des Weiteren kann die Kamera wie auch ggf. die Objektivsteuerung über dasselbe Kabel mit Strom versorgt werden.
CMOS-Sensoren und Kameras, die eine Bandbreite von 30 bis 40 Gbit/s erfordern, sind jetzt verfügbar. Stellen Sie sich beispielsweise 65 MP mit 71 fps vor. Auch wenn diese Auflösungen und Framerates über den Anforderungen für traditionelle Broadcast-Videos hinausgehen, sind sie für Videoanlaysen, volumetrische 3D-Videos oder einfach für die Möglichkeit eines größeren Sichtfeldes erforderlich. CoaXPress 2.0 mit der neuen CXP-12-Geschwindigkeit unterstützt diese Bandbreite mit vier Koaxialkabeln.
CoaXPress-over-Fiber ermöglicht dies mit einem einzigen Glasfaserkabel und handelsüblichen QSFP+-Transceivern.
In vielen Stadien ist die 12G-SDI-Infrastruktur bereits verfügbar, die auch von CoaXPress genutzt werden kann. Das CoaXPress-Protokoll bietet gegenüber SDI allerdings enorme Vorteile.
CoaXPress bietet für Kameras eine Trigger- und Synchronisationsfähigkeit ohne Jitter und mit niedriger Latenz (typischer Jitter beträgt 4 ns mit einer festen Latenz von ca. 5 μs). Darüber hinaus ermöglicht die C2C-Link-Option der Coaxlink-Karten von Euresys eine genaue Synchronisation der Kameras, die an derselben
Coaxlink-Karte angeschlossen sind, mit anderen Karten im selben PC und selbst mit verschiedenen Karten in entfernten PCs. Dabei können alle Kameras über einen Coaxlink-Master-Framegrabber synchronisiert und entsprechend dessen Timing einheitlich gesteuert werden.
Das Gesamtbild
Warum müssen Kameras synchronisiert werden? Erstens wird durch Kopplung der Kamerabelichtung mit der Belichtungsfrequenz vom Stadion sichergestellt, dass die für eine Slow-Motion-Wiedergabe verwendeten Aufnahmen mit hoher Bildrate kein Lichtflimmern aufweisen. Zweitens müssen die Kameras für Anwendungen, die 3D-Szenen aus mehreren Kameras rekonstruieren, präzise aufeinander abgestimmt sein, damit die Belichtung aus mehreren Blickwinkeln genau zur gleichen Zeit erfolgt und eine genaue 3D-Rekonstruktion der Szene erreicht wird. Die genaue Synchronisation der Kameras (im Mikrosekundenbereich) ist mit CoaXPress einfach zu erreichen.
CoaXPress bietet mehrere Anschlussmöglichkeiten, die mit den Anforderungen dieser Anwendungen kompatibel sind. Mithilfe von Koaxialkabeln können eine, zwei oder vier CXP-12-Kameras an einen
Coaxlink Quad CXP-12 mit einer maximalen Kabellänge von 40 Metern angeschlossen werden.
An einem einzigen Steckplatz eines
Coaxlink Octo-Framegrabber können bis zu acht CXP-6-Kameras mit einer maximalen Kabellänge von 72 Metern angeschlossen werden.
Bei Verwendung von Glasfaseroptik mit einem standardmäßigen optischen Transceiver-Modul 40GBASE-SR4 QSFP+ und einem MTP/MPO-Faseranschluss für Monomode-Fasern beträgt die maximale Glasfaserkabellänge 150 Meter. Mit einem standardmäßigen optischen Transceiver-Modul 40GBASE-ER4 QSFP+ LC DOM und einem LC-Duplex-Faseranschluss für Monomode-Fasern beträgt die maximale Kabellänge 40 Kilometer. Beide Optionen bieten eine kontinuierliche Bandbreite von 40 Gbit/s. Für CoaXPress-over-Fiber erfolgt gerade die Marktzulassung und es
sind bereits mehrere Kameras mit dieser Schnittstelle verfügbar, die mit dem
Coaxlink QSFP+ von Euresys kompatibel sind.
Das wirkliche Bild
Neben der schon herausragenden EMI-Leistung des Koaxialkabels ermöglicht die optische Konnektivität einen einfacheren Einsatz ohne Risiko von Störungen. Somit ist alles offen für eine Zukunft mit noch höheren Durchsätzen (100 .... 200 Gbit/s).
A Vision Systems Design article