它的“父親”是CIENALTAHDWF900,它提供了三個2/3“CCDS”,這是幾年來電影制作的行業標準,捕捉諸如“星球大戰前傳三部曲”、“曾經在墨西哥”、“真實鋼”、“明日之地”、“阿凡達”、“Spykids”(1和2)等許多熱門作品。新的HDV格式源自HDWF900中的類似技術,并為非常高端的相機技術奠定了基礎,使其逐漸滲透到消費者的空間。
隨著時間的推移,相機工程師們發現了在小成像儀上同時放置更多像素、將像素進行分類或使用其他技術來提高小表面上的捕獲分辨率的方法。壓縮工程師們開發了新的壓縮方案,提出了AVC(h.263)、MP4(h.264)和現在的HEVC/高效視頻編解碼器(h.265)等,還有一些方案很快就會公布。
這就把我們帶到了現在。
我們需要大約四倍的像素才能達到兩倍的分辨率,所以從SD跳到HD是有意義的,而從HD跳到UHD/4K則更有意義。遵循這個主題,跳到6K是有意義的,跳到8K是完美的理論,并且接近人類眼睛分辨信息的能力的最大值。
在2018年NAB大會上,索尼和黑魔法設計公司(BlackmagicDesign)都展示了8K攝像頭,在這一時間段內,其他公司也紛紛效仿。
在CommUAV和InterDrone期間,有幾個人問我對6和8K分辨率的看法。幾乎所有人都震驚了,因為我表達了對格式的熱情。
——“不可能編輯。”
-“文件很大。”
–“沒有計算機可以管理它。”
——“沒有地方可以播放8K的鏡頭。”
——“除非坐在離屏幕很遠的地方,否則人類的眼睛無法分辨這種分辨率。”
-“數據卡不夠快。”
等等。
這些評論和我們預測的相機產業從SD向HD,從HD向4K轉變的速度是一樣的,換言之,我們以前也來過這里。
攝像機是采集設備。出于同樣的原因,主要的電影都是以盡可能高的分辨率拍攝的,同樣的原因,隨著相機分辨率的提高,攝影師們也會非常興奮,UAS攝影師也應該如此。分辨率越高并不意味著圖像質量越高。更大的傳感器尺寸也不會提高圖像質量。總的來說,高分辨率的系統通常能轉換成高質量的圖像。
傳感器尺寸對本次討論有些重要,但并不完全重要。近20年來,相機行業一直在將越來越多的像素打包到同一個物理空間中,而不用擔心噪音的增加。此外,與過去相比,更好的噪聲采樣/降低算法,特別是來自索尼(Sony)和安巴雷拉(Ambarella)這樣的OEM公司的算法,已經允許更大程度的噪聲降低。像索尼A7RIV和更早的相機提供了32000的幾乎無噪音的ISO!
當然,傳感器的尺寸各不相同,但我們會發現大多數無人機使用1/2.3或1英寸傳感器。(分別為淺藍色和綠松石大小,如下所示)。
“想象一下,一架配備8K攝像頭的無人機正在視察一座通訊塔。分辨率很高,
因此低分辨率下可能會遺漏的銹跡、點蝕、剝落或其他損壞的小斑點,或分辨率更高時人眼變得明顯。”
為什么高分辨率會轉化為更好的成品?
一般來說,我們會將視頻或照片下采樣到較小的送貨車上,原因只有一個。在廣播中,4:2:2的未壓縮顏色方案是圣杯。然而,大多數UAS相機采集的是4:2:0的顏色/色度樣本。然而,一個4K的捕獲,在交付時減少到1080,提供給攝像師同樣的“圣杯”顏色模式4:2:2!
當我們進入6或8K時,會出現類似的結果。8K向下轉換為HD提供4:4:4顏色樣本。
修剪
我們獲得了裁剪后編輯/交付以重新組合圖像的能力,而無需擔心分辨率丟失。這意味著,盡管飛機可以拍攝寬鏡頭,但只要傳送比源/采集捕獲小,圖像可以在后期重新構成更緊密的圖像。例如,為1080次傳送拍攝4K意味著可以在不損失分辨率的情況下裁剪多達75%的圖像。
為了公共安全,這是無價的。8K拍攝提供了很好的放大/裁剪場景的能力,并在高清或4K傳輸中提供更大的細節。
對于檢查、施工進度報告等也可以這樣說。用戶可以以高分辨率捕獲并以低分辨率交付。
6和8K分辨率的另一個好處是動態范圍的增加。雖然小傳感器只能提供動態范圍的小幅度增加,但小幅度增加比不增加要好。
為了解決其他關于6K和8K分辨率的問題,人眼可以看到大約40megapixels,這與年齡有關。8K大約是33百萬像素。然而,人眼在表面上看不到相同的分辨率。我們的眼睛中心大約有800萬像素,而外邊沒有那么深。高分辨率確實在光譜中提供了更大的平滑度,因此我們的眼睛看到的是更平滑的運動圖像。
超越人類的眼睛
更高的分辨率遠遠超出了人眼的范圍,適用于“計算機視覺”,有利于映射、三維建模和其他類似的應用。一般來說,像素越多,平滑度和幾何度就越高。隨著技術向人工智能的深入發展,更高的分辨率和更高效的編解碼器變得更加重要。想象一下,一個配備8K攝像頭的無人機正在視察一座通訊塔。分辨率很高,因此低分辨率下可能會丟失的銹跡或其他損壞的小斑點,或分辨率更高時人眼變得更明顯。現在想象一下,為人工智能輔助檢查報告提供輸入的更高的分辨率可能會通知操作員或經理任何問題。我們的技術正在超越人眼的分辨率,這是有充分理由的。
數據存儲
來自6或8K相機的文件相對較小,特別是與未壓縮的8K內容(每小時9.62TB)相比。被稱為“編解碼器”的壓縮格式多年來一直在改進,并穩步向前發展。例如,當壓縮第一次以物理形式出現時,我們看到了用DVD傳送的好萊塢電影。然后我們看到高清的藍光。磁盤格式的傳輸已經死了,現在我們已經通過了MPG2、AVC、AVCHD、H.264和現在的H.265/HEVC。在不久的將來,我們將看到更多的壓縮方案有利于我們的工作流程,無論是通過流媒體傳輸還是通過thumbdrive。VVC或“多功能視頻編解碼器”將是8K編解碼器的下一個大項目,計劃于2022年初推出。
非傳統的h.264和h.265/HEVC目前正被用作壓縮6和8K流的傳輸編解碼器。8K已經成功地(在測試環境中)以低至35Mbps的速率進行了視頻點播,而NHK已經將傳統傳輸的標準設置為100Mbps。使用這些編解碼器,將流向下轉換以查看OTA/空中傳送到平板電腦、智能手機或地面站控制器已經成為可能。我們不太可能看到8K從無人機流到GSC。
U3數據卡當然已經為6和8K分辨率/數據流做好了準備;壓縮是實現這一點的原因。KenDao8K和Insta8K360相機都在U3卡上錄制,目前市場上有售。
一般消費者在家里的屏幕上看到8千塊還需要一段時間。然而,在使用8K時,為廣告而交付的8K,與武器、Monstro、Helium或其他相機格式拍攝的大格式畫面相匹配可能會減少時間消耗,即使是從UAS上攜帶的較小的相機格式(這些相機可能很容易攜帶在重型UAS上)。
專業的無人機飛行員將從5、6或8K攝像機中受益匪淺,不應羞于測試格式。是的,這是航空和視覺技術不斷變化時代的又一個范式轉變。毫無疑問,這些更高的分辨率為任何最終產品提供了更高的質量。做好準備;2020年是在我們的專業和個人努力中使用的三腳架上安裝5、6和8K攝像頭的一年,我個人非常期待。
作者:道格拉斯斑點鷹是圣丹斯傳媒集團的創始人和教育節目總監。SMG是sUAS行業的顧問,提供有關sUAS主題的培訓和演講:無人機電影攝影、商業和基礎設施sUAS應用、sUAS風險管理、夜間無人機飛行、空中安全系統和107次培訓。若要了解有關編解碼器、壓縮/解壓縮、優化捕獲和流式處理數據的更多信息,請咨詢在線、我們的培訓設施或您辦公室中的“破解相機代碼”研討會中的培訓和課程。