De volgende generatie professionele camera's is er, met hogere resoluties en meer kleurdiepte dan ooit tevoren. Met dat alles komt veel meer data en de behoefte aan hogere datasnelheden. CFexpress is de volgende generatie media die voor deze camera's is ontworpen en biedt verbazingwekkende snelheden van meer dan 1 GB/s in een pakket dat niet veel groter is dan een standaard SD-kaart. Omdat kaarten met een hogere capaciteit leessnelheden van meer dan 1,700 MB/s kunnen halen, ontstaat er behoefte aan snellere opslag. Het is van cruciaal belang voor de workflow van een digitale beeldtechnicus of digitale lader om de media die uit de camera komen bij te kunnen houden. In dit artikel onderzoeken we verschillende opties voor snelle, betrouwbare opslag om de gegevens realistisch bij te houden. We zullen ook een korte geschiedenis van CompactFlash bekijken en wat de toekomst in petto heeft voor de volgende iteratie van in-camera media.
De (verkorte) geschiedenis van CompactFlash tot vandaag
Het eerste CompactFlash-opslagapparaat is gemaakt door SanDisk en in 1994 op de markt gebracht. Oorspronkelijk ontworpen als uitbreidbare opslag voor laptops en PDA's, vonden ze hun weg naar Kodak's DC25, de eerste digitale camera die CF gebruikte, in 1996. Deze camera, uitgebracht tijdens de zomer van ska, legde maar liefst 0.27 megapixels vast op zijn interne opslag van 2 MB en de optionele CF-kaart van 4 MB.
Je kon je pager pakken, in je gloednieuwe Honda del Sol stappen, naar The Wiz rijden en in de beginjaren een CF-kaart van maximaal 15 MB kopen. De capaciteit nam in de loop der jaren snel toe. De oorspronkelijke specificatie ondersteunde theoretisch tot 137 GB, terwijl de nieuwste versie 5.0 uit 2010 zelfs 128 petabytes ondersteunde ! In werkelijkheid haalden de meeste vroege CF-kaarten echter nooit de 2 GB vanwege de inherente beperking van het FAT16-bestandssysteem. Zelfs moderne CF-kaarten worden niet aangeboden met een capaciteit van meer dan 256 GB en dat zal waarschijnlijk ook nooit gebeuren (het is wel vermeldenswaard dat Lexar kortstondig een CF-kaart van 512 GB heeft verkocht, maar die verkocht niet goed en was slechts korte tijd verkrijgbaar).
Naarmate de capaciteit toenam, begon de CF-standaard zijn beperkingen te vertonen. Net als de eerder genoemde Honda del Sol had hij gewoon niet de snelheid om de moderne technologie bij te houden. Gebaseerd op Parallel ATA, dezelfde technologie die uw oude IDE-harde schijven gebruikten, zijn ze beperkt tot ongeveer 167 MB/s, zelfs op de beste kaarten. Met videocamera's van 4K en hoger en fotocamera's met hoge megapixels die op de markt kwamen, zou CF het gewoon niet meer redden.
De CompactFlash Association, opgericht in 1995, haalde een pagina uit hun eigen boek en creëerde de volgende generatie kaarten op basis van de huidige industriestandaard harde schijfinterface, Serial ATA. Deze generatiesprong, bekend als CFast, was gebaseerd op SATA-II en kon tot 300 MB/s lezen en schrijven in 2009. Het werd al snel geüpdatet naar SATA-III en tegenwoordig wordt CFast 2.0 vaak op sets gezien, met de meeste kaarten regelmatig een schrijfsnelheid van 550 MB/s behouden. De meest opvallende camera's die CFast 2.0 gebruiken, zijn de Arri Alexa Mini, Canon C300 MkII en de Canon 1DX MkII.
Naar mijn mening was CFast slechts een noodoplossing totdat er een interface met een hoger datasnelheidsplafond werd ontwikkeld. Het probleem was dat CFast 2.0-kaarten met hun maximale praktische snelheden uit de poort kwamen; hun SATA-interfaces waren al verzadigd en hadden geen ruimte meer om te groeien.
Rond de tijd dat CFast 2.0 uitkwam, werd XQD door Sony aangekondigd als alternatief, in samenwerking met de CF Association. Gebaseerd op PCI Express 2.0, had het aanvankelijk zeer vergelijkbare snelheden als CFast 2.0 (ongeveer 500 MB/s) met slechts één PCIe-baan. In 2014 werd het geüpdatet om twee rijstroken te ondersteunen, waardoor de theoretische doorvoer effectief werd verdubbeld, hoewel de snelste XQD-kaarten die beschikbaar zijn, uitkomen op 440 MB / s lezen en 400 MB / s schrijven. Deze beperking is hoogstwaarschijnlijk omdat de camera's die ze gebruiken geen hogere snelheden nodig hadden, maar dit is mijn persoonlijke speculatie.
XQD biedt echter iets wat CFast niet kan: uitbreidbaarheid. SATA is een achterhaalde technologie die wordt vervangen door NVMe, dat gebaseerd is op PCIe. Dit betekent dat CFast 2.0 de snelste versie van CFast ooit zal zijn en dat er geen achterwaartse compatibiliteit met toekomstige kaarten mogelijk is. XQD, dat gebaseerd is op PCIe, heeft dit probleem niet. Hier komt CFexpress in beeld. Omdat het ook gebaseerd is op PCIe, is het elektrisch compatibel met XQD. Zoals een medewerker van Lexar tegenover Nikon Rumors zei : "CFexpress is in feite de volgende versie van XQD en er zou volledige achterwaartse compatibiliteit met XQD moeten zijn." Dit is bevestigd, aangezien Nikon en Phase One hebben aangegeven dat sommige van hun XQD-camera's CFexpress zullen ondersteunen met een firmware-update.
Je vraagt je misschien af waarom we overstappen op CFexpress als XQD nog meer groeipotentieel heeft? Laten we eens speculeren, want niets hiervan is bevestigd, maar het is niet moeilijk te vermoeden. Momenteel is Sony het enige bedrijf dat XQD-kaarten produceert, en de lijst met camera's die XQD in de afgelopen zes jaar hebben gebruikt, is vrij kort, zeker in vergelijking met CF- en SD-kaarten. CFexpress hoopt hoogwaardige, snelle media voor zowel video als foto's te standaardiseren , en tot nu toe lijkt dat te lukken, aangezien verschillende fabrikanten de kaarten in hun camera's gebruiken. Kaarten die momenteel op de markt zijn, bieden leessnelheden van meer dan 1700 MB/s en schrijfsnelheden van meer dan 1400 MB/s met behulp van twee PCIe 3.0-lanes.
| Standaard | CompactFlash | CFast | XQD | cfexpress | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Versie | 1.0 | 3.0 | 4.0 | 6.0 | 1.0 | 2.0 | 1.0 | 2.0 | 1.0 | 2.0 |
| Gelanceerd | 1995 | 2004 | 2006 | 2010 | 2008 | 2012 | 2011 | 2014 | 2017 | 2019 |
| Bus | PATA | PATA (UDMA 66) | PATA (UDMA 133) | PATA (UltraDMA-modus 7) | SATA300 | SATA600 | PCIe 2.0 x1 | PCIe 2.0 x2 | PCIe 3.0 x2 | PCIe 3.0 x4 |
| Snelheid (Max Theoretisch) | 8.3 MB / s | 66 MB / s | 133 MB / s | 167 MB / s | 300 MB / s | 600 MB / s | 500 MB / s | 1,000 MB / s | 2,000 MB / s | 4,000 MB / s |
Wat CFexpress-kaarten vandaag betekenen
Nu we weten wat CFexpress camerafabrikanten kan bieden op het gebied van gegevensdoorvoer, gaan we kijken naar wat het mogelijk maakt op het gebied van mogelijkheden. De eerste bioscoopcamera die gebruik maakt van CFexpress is de Canon C500 Mark II. Met zijn twee kaartsleuven kan de C500 MkII 5.9k, 59.94 fps opnemen bij volledige 12-bits kleurdiepte met behulp van Canon's RAW Light-indeling. Dit geeft een cinematograaf op de set veel speelruimte om te belichten hoe ze willen, zonder zich zorgen te hoeven maken over het verlies van gegevens door compressie. Het geeft de colorist in postproductie ook veel bewegingsruimte om de exacte look in te stellen die ze willen, om nog maar te zwijgen van de tonnen gegevens die VFX-artiesten waarderen.
Aan de fotografiekant heeft Canon CFexpress ook gebruikt voor hun vlaggenschip fotocamera, de 1D X Mark III. Met dubbele CFexpress-slots is de 1D X in staat om volledige 20.1 MP RAW-foto's continu tot 20 fps te maken. De buffercapaciteit voor RAW-foto's is meer dan 1000 afbeeldingen, mogelijk gemaakt door de razendsnelle snelheden op CFexpress. Ter referentie: de 1D X Mark II, die CFast gebruikte, kon slechts ongeveer 170 afbeeldingen maken voordat de buffer vol was. Hoewel het in de eerste plaats een fotocamera is, kan de 1D X MkIII 5.5K RAW-video opnemen met 59.94 fps en 10-bits kleurdiepte, vergeleken met de 4k 59.94 fps van de MkII in een gecomprimeerd formaat. Allemaal erg indrukwekkende dingen, zeker in vergelijking met de vorige generatie van de camera. Nikon heeft CFexpress ook toegepast in veel van zijn high-end camera's met vergelijkbare resultaten en prestaties.
Al die data moet ergens worden opgeslagen; en het is een enorme hoeveelheid data. Op volle kwaliteit vult de C500 MkII geheugenkaarten ter waarde van 1 TB met slechts 60 minuten aan beeldmateriaal. Bedenk dat een grote speelfilm zoals The Martian , een film met veel visuele effecten die de extra data goed kan gebruiken, in totaal zo'n 250 uur aan beeldmateriaal heeft opgenomen. Als ze met de C500 MkII hadden gefilmd, zouden ze een kwart petabyte aan data hebben gegenereerd.
Maar terug naar de realiteit. Stel je een hypothetische situatie voor waarin je data beheert op de set voor twee C500 Mk II-camera's die opnemen met een relatief milde, maar acceptabele codec, XF-AVC, met een bitrate van 810 Mbps. Dat geeft je ongeveer een uur en twintig minuten per 512GB-kaart. Het is een interview met twee camera's en je hebt een Sonnet Thunderbolt 3 dual-slot CFexpress-kaartlezer aangesloten op een moderne Mac Mini of MacBook Pro met SilverStack voor bestandsverificatie. De interviews duren ongeveer een uur en de tweede camera-assistent geeft je na elk interview een kaart van elke camera. Deze kaarten bevatten elk ongeveer 400GB aan beeldmateriaal en er staan vier interviews gepland voor die dag. Laten we eens kijken naar de vereisten waaraan we moeten voldoen om al het beeldmateriaal van de camera's bij te kunnen houden en de producer niet boos te maken omdat je na afloop nog een uur moet blijven om de media over te zetten (vraag me maar hoe ik dat weet).
We hebben nodig:
- Minimaal 3,200 GB aan opslagruimte (plus ruimte voor de bestanden van de soundmixer)
- Genoeg snelheid om te downloaden en verifieer 800 GB in een uur
- Dat doel is ongeveer 450 MB/s lezen en schrijven
- Betrouwbaarheid, dus RAID en/of pro-level storage
- Minstens twee van hen voor de veiligheid
Laten we, met dit in gedachten, een aantal opties bekijken. Om te beginnen vallen opties met één harde schijf af. De snelste traditionele harde schijf die je kunt vinden, haalt ongeveer 230 MB/s, wat de helft is van onze streefsnelheid. Een 2-bay DAS, zoals de TerraMaster TD2 , in RAID0 kan ons in ieder geval al aardig in de buurt van onze doelsnelheid brengen. USB 3.1 of Thunderbolt 3 werkt, aangezien USB 3.1 snelheden tot ongeveer 1,000 MB/s kan halen. Met wat extra capaciteit en een paar snelle schijven, zoals een WD Red Pro of Seagate IronWolf Pro , kunnen we in de praktijk een prestatie van ongeveer 450 MB/s verwachten. Dit is vergelijkbaar met de prestaties van de G-Technology G-RAID-schijven, die je overal in sets aantreft. We kunnen die harde schijven ook vervangen door 2TB SSD's om aan onze opslagbehoefte te voldoen en in RAID0 nog meer snelheid te behalen. Deze opties laten ons echter niet veel speelruimte qua snelheid. Als we een tandje bij willen zetten, kunnen we kiezen voor een paar G-Technology G-DRIVE Pro SSD's met een capaciteit van 3.84 TB. In onze tests verslinden deze monsters onze data met bijna 1 GB/s en verifiëren ze letterlijk twee keer zo snel. Dit geeft ons een prettige speelruimte en niemand hoeft aan het einde van de werkdag op ons te wachten. Wat als de productie geen 6 euro wil uitgeven aan minder dan 8 TB aan opslag? Gelukkig schiet G-Tech ons weer te hulp. Voor bijna de helft van de prijs is de 16 TB G-SPEED Shuttle een geweldige optie. Met diverse RAID-configuraties en een praktijkprestatie van 750-1,000 MB/s (in RAID 0) kan deze ons bij de tijd houden met de beelden en ons een extra veiligheidslaag bieden als we dat willen. De CalDigit T4 biedt ons hetzelfde, met de optie om onze eigen harde schijven of SSD's te gebruiken. Wat betreft netwerkopslag (NAS), is elke RAID-array die een 10 GbE-verbinding volledig kan benutten perfect. Hetzelfde geldt voor Fibre Channel-arrays; alles wat een 16 GbE-verbinding volledig kan benutten, werkt uitstekend. Ter referentie: mijn NAS thuis is geconfigureerd met acht 4TB 7,200 RPM-schijven in RAIDZ1 (in feite RAID5) en ik benut de 10 GbE-verbinding volledig bij leesbewerkingen (1,200 MB/s) en haal ongeveer 600 MB/s bij schrijfbewerkingen. Met snellere harde schijven zou ik mijn schrijfsnelheid aanzienlijk kunnen verbeteren.
Snelheidstest van TerraMaster TD2 met een paar 6TB WD Red Pro's in RAID0.
De toekomst met CFexpress-kaarten
CFexpress is er vandaag en de behoefte aan snellere opslag is duidelijk. In de toekomst zullen alleen maar meer camera's en apparaten deze technologie gebruiken, waaronder de onlangs aangekondigde Nikon D6. Het gerucht gaat zelfs dat de volgende generatie Xbox Series X CFexpress ondersteunt als uitbreidbare opslag, dus ik verwacht dat CFexpress alomtegenwoordig wordt. Het heeft ook nog veel ruimte om te groeien, aangezien het nog steeds alleen de PCI Express 3.0-specificatie gebruikt; het is niet uitgesloten dat toekomstige CFe-kaarten PCIe 4.0 gebruiken, waardoor camera's in staat zijn tot grotere RAW-sensoroutput, hogere framesnelheden en hogere resoluties. Het is zeker spannend om je de mogelijkheden voor te stellen.
Ik hoop dat mijn hypothetische scenario hierboven u een goed idee geeft van welke soorten en snelheden opslag nodig zullen zijn om deze generatiesprong in prestaties bij te houden. De nieuwe producten van bedrijven als G-Technology, CalDigit, LaCie en meer zullen aan deze behoefte beginnen te voldoen en met meer prevalentie komt meer betaalbaarheid. Professionals, waaronder ikzelf, zijn niet immuun voor stickerschok en het potentieel voor opslagoplossingen met hoge snelheid en hoge capaciteit die de bank niet kapot maken, is opwindend om naar uit te kijken.
Wil je meer weten over CFexpress? Luister dan naar onze podcastaflevering waarin Brian Beeler Dakota Calvert van SanDisk interviewt. Ze bespreken wat het voor SanDisk betekent om betrouwbaar te zijn voor contentmakers en hoe opkomende technologieën makers kunnen ondersteunen.
Amazon