Téměř každý mobil dnes umí natáčet video rychlostí 60 Hz – tedy alespoň ty ze střední a vyšší třídy. Výsledkem je mnohem detailněji a jemněji zaznamenaný pohyb, vyšší frekvence tedy poslouží i jako jedna z forem stabilizace. Proto byla už před lety samozřejmostí třeba u outdoorových kamer GoPro.
Zvýšení frekvence snímkování na 60 nebo 120 Hz nicméně stále nedokáže zachytit všechny detaily rychlého pohybu. A co je nejhorší, s rostoucí rychlostí zpravidla roste i velikost dat. A tak sice zachytíte skok do vody z můstku, nebo pohyb stroje v laboratoři, nicméně těch několik sekund ve vysokofrekvenčním záznamu zaplní celé úložiště.
Tak trochu zázračná pařížská kamera
Pařížský startup Prophesee na to jde úplně jinak. Namísto toho, aby třeba každých 16,6 milisekund (60 Hz) uložil hodnoty z celé matice pixelů CCD/CMOS čipu, zaznamenává elektrické hodnoty jen v případě, že pixel zaznamenal významnou změnu dopadajícího světla – tedy pohyb.
Snímací čip Prophesee funguje úplně jinak než běžné kamery
Pokud se nad pixelem nic neděje, nevytváří žádná zbytečná data a elektronika spaluje mnohem méně elektřiny. Spotřeba podobného čipu se proto pohybuje jen v řádu desítek mW.
Událostní snímač
Řeč je o tzv. událostních kamerách (event-based vision camera) – vynálezu zmíněného Prophesee, které namísto uceleného obrazu zaznamenávají pouze dílčí světelné změny. Díky tomu jsou mnohem menší i data, přičemž s využitím klíčového snímku (key-framu) lze dodatečně zrekonstruovat celý obraz.
Klasická snímkovací kamera a událostní kamera
Tento přístup má ještě jednu výhodu – ohromnou rychlost. Jelikož pixely autonomně zaznamenávají pouze změnu, jedná se o relativně jednoduchou operaci, kterou pixely zvládají až s frekvencí 1 MHz. To znamená, že čip by mohl ukládat pohyb rychlostí do 1 milionu snímků za sekundu.
Zatím malé rozlišení
Pak tu jsou ale i nevýhody – především konstrukční. Jelikož má každý pixel vlastní logický obvod, který rozhoduje, zdali je změna osvitu dostatečná k vyvolání události, kterou už zpracuje řídící procesor, má zároveň poměrně velkou plochu.
Díky spolupráci se Sony se plocha pixelu výrazně sníží a vzroste tak celkové rozlišení
Pixely momentálně dosahují velikosti zhruba 15×15 mikrometrů, což je poměrně hodně, kompletní snímací čip měl tedy doposud pouze rozlišení VGA. Firma však před pár dny oznámila spolupráci se Sony.
Společně konstrukci upraví tak, aby byl řídící obvod pixelu za samotnou fotocitlivou částí, díky čemuž se fyzické rozměry pixelu sníží zhruba na třetinu – 4,86 mikrometrů. To by už mělo stačit na základní HD rozlišení 1 280×720.
Zatím stále exotika, ale dá se to koupit
Událostní kamery jsou relativně novým oborem, fungují na zcela odlišném principu tvorby videa než běžné snímače, jejich budoucnost je tedy bez masové výroby zatím krajně nejistá a experimentální, pohyb ale dokážou zachytit jako nikdo jiný.
Kamera Prophesee nezaznamenává stále dokola celou matici pixelů, ale jen změny
Právě proto jejich výrobce předpokládá použití v bezpečnostních systémech, robotice, průmyslu, automobilitě a všude tam, kde je potřeba také velmi širokého dynamického rozsahu, HDR je totiž další specialita podobných čipů.
Dopadající světlo umějí rozlišit v poměrně širokém spektru právě proto, aby se jejich logika dokázala rozhodnout, zdali se jedná o dostatečnou změnu oproti předchozímu stavu.
