Wat is een UVC-camera en wat zijn de verschillende soorten UVC-camera's?

AMR's (Autonomous Mobile Robots), slimme bewegwijzering, apparaten voor het scannen van streepjescodes, bewakingssystemen, industriële handhelds, enz., veranderen de manier waarop bedrijven werken en contact maken met mensen. En embedded vision-camera's spelen een cruciale rol om deze apparaten in staat te stellen hun omgeving te 'zien'. Camera's helpen bij het identificeren, observeren en analyseren van objecten in een doelscène terwijl waardevolle video- en afbeeldingsgegevens worden gegenereerd. Dergelijke toepassingen voor videostreaming moeten zijn uitgerust met cameramodules met hoge bandbreedte en hoge beeldkwaliteit die eenvoudig kunnen worden geïntegreerd met de overige componenten van het embedded apparaat.

Van de verschillende cameratypes die worden gebruikt in embedded vision, is UVC-compatibel USB-camera's zijn sterk naar voren gekomen als de juiste keuze voor veel toepassingen vanwege hun bandbreedte, betrouwbaarheid en integratiegemak. Ze voeden embedded vision-apparaten zoals biometrische & toegangscontrolesystemen, documentscanners, luchthavenkiosken & digital signages, huidscanners, telepresence-robots en meer.

Laten we in de blog van vandaag leren wat een USB UVC-camera is, hoe deze werkt en wat de belangrijkste verschillen zijn tussen USB3-camera's en USB2-camera's. We zullen ook een snelle vergelijking maken van de USB 3.0-interface met MIPI- en GMSL-interfaces.

Wat is een UVC-camera?

UVC-camera's (USB-videoklasse) zijn apparaten met USB-voeding die een standaard videostreamingfunctionaliteit bevatten en naadloos aansluiten op de hostmachines. Er zijn standaard- en klassespecifieke descriptors – datastructuren die worden gebruikt om de mogelijkheden van een USB-apparaat te beschrijven. De nieuwste versie van de USB-videoklassespecificatie is UVC 1.5. Het geheel van alle klassespecifieke videobesturingseenheden (VC)/terminaldescriptoren beschrijft de videofunctie volledig voor de host.

Het blokschema van de USB-videoklassetoepassing wordt hieronder weergegeven:

Figuur 1: Blokdiagram van USB-videoklasse-applicatie

Belangrijke voordelen van UVC-camera's

Het is geen verrassing waarom USB UVC-camera's een van de meest populaire soorten camera's zijn gebruikt in embedded vision-toepassingen. Hieronder vindt u enkele voordelen van het gebruik van een UVC-camera in uw embedded vision-apparaat:

• Ondersteunt meerdere videoformaten zoals YUV, MJPEG, MPEG-2 TS, H.264, DV en meer.
• Werkt automatisch met de door het systeem geleverde driver, waardoor er geen externe driver nodig is.
• Maakt gebruik van een ingebouwde generieke klasse driver om de videofunctie te bedienen.
• Zorgt voor meer flexibiliteit om meerdere video's te ondersteunen resoluties, formaten en framesnelheden – waardoor de bandbreedteonderhandeling tussen het apparaat en de host wordt beïnvloed.

Maximale theoretische bandbreedte van USB-camera's

Nu embedded vision-toepassingen steeds veeleisender worden op het gebied van resolutie en framesnelheid, moesten USB-camera's in de loop van de tijd evolueren om tegemoet te komen aan hogere prestatie-eisen. Hierdoor groeiden ze in bandbreedte telkens als er een nieuwe versie beschikbaar was. De onderstaande tabel illustreert de evolutie van USB in termen van hun versies en bijbehorende bandbreedtes:

< td width="200">1,5 Mbps lage snelheid

Tabel 1: Maximale theoretische bandbreedte van USB over generaties

Bijgewerkte naamgevingsconventie van verschillende USB-releases

Naarmate de USB-interface evolueerde, zijn er ook wijzigingen aangebracht in de naamgevingsconventie met meerdere releases. PFB de details van hetzelfde:

• USB 3.0 is nu USB 3.2 Gen 1 (SuperSpeed ​​USB) – met een maximale doorvoer van 5 Gbps.
• USB 3.1 is nu USB 3.2 Gen 2×1 (SuperSpeed+ USB 10 Gbps) – met een maximale doorvoer van 10 Gbps.
• USB 3.2 is nu USB 3.2 Gen 2×2 (SuperSpeed+ USB 20 Gbps) – met een maximale doorvoer van 20 Gbps.

USB 2.0-camera's versus USB 3.0-camera's

Hoewel USB 2.0-camera's erg populair zijn, staan ​​ingenieurs voor veel uitdagingen bij het ontwerpen ervan. Deze omvatten:

• HD-video met bandbreedtebeperkingen.
• Verslechtering van de beeldkwaliteit.
• Dure compressiecomponenten.
• Gebrek aan camera-ontwerpen met kleine vormfactor.
• Extra technische inspanningen en ontwerptijd.

Al deze uitdagingen kunnen echter worden overwonnen door te upgraden naar een USB 3.0-camera. Bekijk de onderstaande tabel om de belangrijkste verschillen tussen de twee interfaces te begrijpen:

Tabel 2: USB 2.0 versus USB 3.0

Kortom, USB 3.0 werkt 10x sneller dan USB 2.0 en distribueert 1,8x meer stroom naar apparaten met busvoeding dan USB 2.0. Het is ook achterwaarts compatibel met USB 2.0.

Er zijn andere interfaces zoals MIPI CSI-2, GMSL en GigEtegenwoordig gebruikt om te voldoen aan de groeiende behoeften van new-age-toepassingen. Laten we ook eens kijken naar de overeenkomsten en verschillen tussen de USB 3.0-, MIPI CSI-2- en GMSL-interfaces.

< td width="138">Hoog

< td width="120">Ondersteund

Tabel 3: USB 3.0 vs GMSL vs MIPI CSI-2

Om de verschillen tussen USB-camera's, MIPI-camera's, en GMSL-camera's, raden we u aan de onderstaande artikelen te bekijken:

• MIPI-camera versus USB-camera – een gedetailleerde vergelijking
• GMSL-camera ten opzichte van MIPI-camera

Lees ook het artikel Wat is een MIPI-camera? Hoe werkt de MIPI-camera? als je meer wilt weten over MIPI-camera's.

USB 2.0- en USB 3.0-camera's ontwikkeld door e-con Systems

e-con Systems, met meer dan 18 jaar ervaring, is een marktleider in het ontwikkelen en implementeren van USB 2.0- en USB 3.0-camera-oplossingen van wereldklasse. We waren ook het eerste bedrijf ter wereld dat een UVC-compatibele camera lanceerde. Onze USB UVC-camera's kunnen worden aangepast aan al uw beeldbehoeften zonder concessies te doen aan kwaliteit en prestaties. Bezoek de onderstaande links om ons complete portfolio van USB 2.0- en USB 3.0-camera's te bekijken:

USB 2.0-camera's

USB 3.0-camera's

U zou bezoek ook de Camera Selector-pagina om een ​​beeld te krijgen van het complete cameraportfolio van e-con, dat ook MIPI-, GMSL- en parallelle camera's omvat.

We hopen dat deze blog u heeft geholpen een volledig beeld te krijgen van UVC-camera's en hun kenmerken. Als u hulp zoekt bij het integreren van USB-camera's in uw apparaten, schrijf ons dan op [email protected]

Prabu Kumar
Chief Technology Officer en Head of Camera Products, e -con Systems