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高速撮像とハードウェア

高速撮像とハードウェア. 2014.7.16 観測＆装置ゼミ 阿南 徹 （川手さん、金田さんに相談）. 要求観測パラメータ. 必要な視野： 50 秒角 〜100 秒角 ∵ アネモネジェットの長さ 〜10 秒角 必要な観測時間： 〜10 分 ∵ アネモネジェットの寿命 ： 100〜500 秒 DST の Hα での回折限界： 0.28 秒角 必要な空間サンプリング： 0.07 秒 角 /pix 以下 必要な解像度 ： 70 0 〜 1400 pix ＊10 分間、いかに速く撮影できるか？ ＊今回、 フォトン数 など は考えません 。 ハードウェアだけ.

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高速撮像とハードウェア

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Presentation Transcript

  1. 高速撮像とハードウェア 2014.7.16 観測＆装置ゼミ 阿南徹 （川手さん、金田さんに相談）

  2. 要求観測パラメータ • 必要な視野：50秒角〜100秒角 ∵アネモネジェットの長さ〜10秒角 • 必要な観測時間：〜10分 ∵アネモネジェットの寿命：100〜500 秒 • DSTのHαでの回折限界：0.28秒角 • 必要な空間サンプリング：0.07秒角/pix以下 • 必要な解像度：700 〜 1400 pix ＊10分間、いかに速く撮影できるか？ ＊今回、フォトン数などは考えません。 ハードウェアだけ

  3. 流れ PC メモリ 記録媒体 転送速度は？ カメラ いかに速く撮影できるか？ 解像度、デジタル変換の深さ？ どのくらい 溜め込めるか？ どのくらい速く 多く書き込めるか？ メモリ、記録媒体はカメラに搭載されていたりもする

  4. 現状 • 100Hzで撮像、DST/VS/リオフィルター • 空間サンプリング：0.08秒角/pix • カメラ：ORCA-Flash4.0 (CMOS) • 100 frames/s (最大 25600 fps by 部分読出 2048×8) • 解像度：2048 × 2048、16bit => 8.4MB /frame • PCメモリにデータを蓄える • PC • CPU : Intel(R) Core(TM) i7-4770K CPU @ 3.50GHz • OS : Windows 7 64 bit • メモリ: 32.0GB • 記録時間 : 〜38秒 • 書き込み速度：1344MB/s

  5. 現状＋部分読み出し ORCA-Flash4.0 技術資料（2011年12月版） • メモリに溜め込む方法はメモリの容量の限界がネック（１０分間溜めるには５００GB必要） • 一方で、１枚ずつ書き込んでも上記の値を達成して長く撮れる • ８４０MB/sの転送、書き込み速度が必要

  6. 検討

  7. 転送方法 • USB3.0 ：４ GB/s • USB3.1 ：１０ GB/s • カメラリンク：２.２ GB/s（2ケーブルで 7 GB/s） • ギガイーサネット： 1 GB/s • CoaXPress：６．２５GB/s

  8. 書き込み方法 • SSDのRAIDを組む、１枚ずつ書き出す • メモリに溜めて書き出す • メモリ容量と値段： • 8GB, １０千円 • 128GB (2015年発売予定)、価格？ • メモリの搭載数はマザーボードの差し込み口数（2〜6）で決まる ＊１０分間観測するのは厳しい • メモリ並の書き込み速度を持つ記憶媒体（？） 参考：現在のデータ量 840 MB/s

  9. 書き込み方法、SSDのRAID0 • ドライブ数が増えれば増えるほどシーケンシャル書き込み速度が上がる • 容量は構成ドライブ中の最少容量×枚数 • RAIDカード（８ポート）：８５千円 • SSD単体の性能と値段 発展途上なので製品毎の速度のばらつき大きい

  10. 転送・書き込み方法のまとめ • SSDのRAID0でドライブ数を増やせば、シーケンス書き込み速度も容量も上げることができる • 転送方法によって速さが制限されることがある • USB3.0 ：４ GB/s • USB3.1 ：１０ GB/s • カメラリンク：２.４ GB/s（2ケーブルで 7 GB/s） • ギガイーサネット： 1 GB/s • CoaXPress：６．２５GB/s

  11. カメラリスト① 解像度：1k × 1kに換算する必要があるが、カメラによるので、ここでは考慮しない

  12. カメラリスト② EMCCDカメラが微弱な光に強い（らしい）、性能の向上に期待

  13. まとめ • 転送・書き込み方法によるが、SSDのRAID0でドライブ数を増やせば、シーケンス書き込み速度も容量も上げることができる • いろいろなカメラがある • 現在のCMOSカメラのAD変換は深い • 1k × 1kでもいろんなフレームレートのカメラがある • ネットからだと値段が分からなかったものもある • 詳細は資料請求などする必要がある

  14. CMOSカメラ用PCのスペック • HDDはオンボードRAIDでSSDはMegaRAID • E：　8ＴＢ RAID10 (4TBx4台) • Read 333MB/s Write 333MB/s • F：　4TB RAID1 (4TBx2台) • Read 166MB/S Write 168MB/S • G：　960GB RAID0(インテルSSD240GBx4台) • Read 1947MB/s Write1344MB/s

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