Qu’est-ce qu’une caméra UVC ? Un guide du débutant

Dans le domaine de la vision embarquée, les caméras UVC (classe vidéo USB) sont devenues la caméra de choix pour de nombreux dispositifs de vision embarquée, en s’appuyant sur leur large bande passante, leur fiabilité et leur facilité d’intégration.
Les caméras UVC sontCaméras USBqui sont conformes à la norme UVC, qui signifie « USB video class », un protocole standard qui permet une compatibilité transparente entre différents appareils sans avoir besoin d’installer de programmes supplémentaires. Par conséquent, ces caméras sont utilisées dans un large éventail d’applications telles que les systèmes de contrôle d’accès, la réalité augmentée et l’imagerie médicale.
Dans cet article, nous allons explorer plus en détail les bases et les avantages des caméras uvc et uvc, ainsi que comparer les différences entre UVC et MIPI.

Qu’est-ce que le protocole UVC ?

Le protocole USB Video Class (UVC) est une norme pour la transmission de données vidéo via l’interface USB. Il s’agit d’un protocole développé par l’USB Implementers Forum (USB-IF), et son objectif principal est de normaliser et de simplifier la connexion et la communication entre les appareils photo numériques vidéo et les ordinateurs.
L’une des principales caractéristiques du protocole UVC est le plug-and-play et une large compatibilité. Les appareils tels que les ordinateurs portables et les smartphones prennent en charge le protocole UVC. Les périphériques vidéo compatibles avec le protocole UVC peuvent être utilisés directement sur une variété de systèmes d’exploitation et de plates-formes matérielles, et ne nécessitent pas l’installation de pilotes spécialisés. Couramment utilisé dans la vidéoconférence, la diffusion en ligne et d’autres applications.

L’histoire du protocole UVC et son fonctionnement

Le développement du protocole USB Video Class (UVC) reflète l’évolution de la technologie vidéo et des normes USB. De l’UVC 1.0 original à la dernière version, le protocole UVC n’a cessé de s’adapter aux nouvelles technologies et aux demandes du marché, offrant aux particuliers des solutions de transmission vidéo standardisées, efficaces et compatibles.

La première norme USB Video Class (UVC) 1.0 a été publiée par l’USB Implementers Forum (USB-IF) en 2003. Depuis sa sortie, cette version a été continuellement mise à jour pour prendre en charge un large éventail de formats vidéo, y compris YUV et MJPEG, tout en fournissant une multitude d’interfaces de contrôle pour ajuster divers paramètres tels que la luminosité et le contraste des appareils. Plus tard, l’USB-IF a été optimisé sur la base de 1.0, a ajouté la prise en charge de la résolution vidéo haute définition (HD) et du traitement intégré pour les appareils et d’autres détails techniques, et a introduit UVC1.1, une itération d’UVC1.0, en 2005, qui était une mise à jour majeure du protocole UVC.

Après cela, USB-IF a encore élargi les fonctionnalités et le champ d’application du protocole, en introduisant la version 1.5 d’UVC en 2012. Il a ajouté la prise en charge du format de compression vidéo H.264, rendant la transmission vidéo plus efficace, et a introduit la prise en charge de la synchronisation multimédia, permettant la transmission simultanée de données audio et vidéo.

Avec la sortie de l’USB 3.x et de l’USB 4.0, le protocole UVC a été amélioré pour prendre en charge une bande passante plus élevée et une latence plus faible. Ces améliorations incluent la prise en charge de vidéos de plus haute résolution (par exemple 4K et 8K), des fréquences d’images plus élevées et des fonctions de traitement d’image plus sophistiquées. Par conséquent, il est également largement utilisé dans les caméras industrielles, les appareils d’imagerie médicale et les appareils de réalité virtuelle.

Et le travail du protocole UVC contient les processus suivants :
1. Connexion de l’appareil :le périphérique est connecté à l’hôte et l’hôte reconnaît le périphérique par énumération USB.
2. Demande de descripteur :L’hôte demande et analyse le descripteur de périphérique, le descripteur de configuration, le descripteur d’interface et le descripteur de point de terminaison.
3. Transmission de contrôle :L’hôte définit les paramètres vidéo et obtient l’état du périphérique via le point de terminaison de contrôle.
4. Transmission de données :L’hôte reçoit les données de trame vidéo via le point de terminaison de streaming vidéo et les traite par le programme d’application.

Qu’est-ce qu’une caméra UVC ?

La caméra UVC (c’est-à-dire USB Video Class Camera), pour faire simple, est une caméra USB qui prend en charge la norme UVC, qui intègre des fonctionnalités de streaming vidéo standard et peut être connectée de manière transparente à l’ordinateur hôte. la dernière version de la spécification USB Video Class est UVC 1.5.

Vous trouverez ci-dessous un schéma d’une application USB Video Class :

Il offre la fonctionnalité plug-and-play et la compatibilité robuste de la norme UVC. Dans l’ensemble, il s’agit d’une solution pratique et abordable pour la transmission vidéo en temps réel, qui est largement utilisée dans la vidéoconférence, la diffusion en direct et d’autres applications.

Quelques avantages clés des caméras UVC

Dans les applications de vision embarquée, les caméras UVC sont sans aucun doute l’un des types de caméras les plus populaires par rapport aux autres caméras, voici quelques avantages des caméras UVC :

• Plug-and-play :Les périphériques UVC peuvent être automatiquement reconnus et utilisés lorsqu’ils sont connectés à des systèmes d’exploitation prenant en charge le protocole UVC (par exemple, Windows, macOS, Linux, etc.) sans qu’il soit nécessaire d’installer des pilotes supplémentaires.
• Large compatibilité :Le protocole UVC est une norme ouverte, et tout appareil conforme à la norme peut fonctionner sur des systèmes qui la prennent en charge, garantissant une compatibilité et une opérabilité étendues.
• Prise en charge du format vidéo standard :Prend en charge un large éventail de formats vidéo tels que YUV, MJPEG, H.264, etc.
• Flexibilité:Sa flexibilité robuste prend en charge une large gamme de résolutions vidéo, de formats et de fréquences d’images, ce qui affecte la négociation de la bande passante entre les appareils et les hôtes.
• Faible coût :Comparées à d’autres types d’appareils photo, les appareils photo UVC sont sans aucun doute plus abordables.

Systèmes d’exploitation pouvant utiliser des caméras UVC

En raison de la large compatibilité du protocole UVC, il est devenu le premier choix pour de nombreux appareils de capture vidéo. Les caméras UVC peuvent fonctionner sur presque tous les principaux systèmes d’exploitation.

• Windows:Windows 7 et versions ultérieures disposent de pilotes UVC intégrés qui reconnaissent et configurent automatiquement les appareils photo compatibles UVC.
• macOS :macOS 10.4 Tiger et versions ultérieures, y compris les dernières versions de macOS telles que Big Sur, Monterey et Ventura, peuvent utiliser directement les caméras UVC.
• Linux:Le noyau Linux prend en charge nativement les périphériques UVC à partir de la version 2.6.26. La plupart des distributions Linux modernes incluent ce support.
• Système d’exploitation Chrome :Les Chromebooks et autres appareils exécutant Chrome OS prennent en charge nativement les caméras UVC. Le système reconnaît et configure automatiquement l’appareil photo une fois que l’utilisateur l’a connectée à l’appareil.
• Androïde:De nombreux appareils Android prennent en charge la connexion de caméras UVC via USB OTG (On-The-Go). Les applications individuelles qui nécessitent la prise en charge des UVC (telles que certaines applications d’appareil photo tierces) doivent utiliser des appareils photo UVC.

De plus, FreeBSD et d’autres systèmes embarqués (par exemple Raspberry Pi) prennent en charge les périphériques UVC, mais peuvent nécessiter que l’utilisateur configure et charge manuellement les pilotes appropriés, ou peut nécessiter une configuration appropriée du système d’exploitation et des pilotes.

Quelques applications populaires pour les caméras UVC

Dispositifs médicaux
Dans le domaine médical, la sensibilité élevée, la reproduction précise des couleurs et l’imagerie de haute qualité des caméras UVC sont essentielles pour les dispositifs médicaux spécialisés qui nécessitent une résolution et une vitesse élevées.
Par exemple, dans le cadre d’une chirurgie mini-invasive, les caméras UVC peuvent être connectées à des endoscopes et à d’autres équipements pour surveiller la zone chirurgicale en temps réel, ce qui permet au chirurgien d’opérer avec précision et de réduire les traumatismes.

Contrôle d’accès intelligent et biométrie
Les caméras UVC fournissent des données de comparaison visuelle fiables pour la vérification de l’identité en capturant des images de haute qualité. Il est souvent utilisé en biométrie pour la reconnaissance faciale, la reconnaissance de l’iris et la numérisation des empreintes digitales afin d’assurer une vérification précise de l’identité.
Par exemple, pour des raisons de sécurité, nous intégrons la technologie de reconnaissance d’empreintes digitales dans les systèmes de contrôle d’accès, où les caméras UVC capturent des images d’empreintes digitales pour s’assurer que seul le personnel autorisé a accès à des zones spécifiques, garantissant ainsi la sécurité et la confidentialité.

Vidéosurveillance
Les caméras UVC peuvent également être utilisées pour la vidéosurveillance et le monitoring. Que vous souhaitiez surveiller votre bureau ou toute autre zone, les caméras UVC fournissent des images en direct fiables.
Leurs performances supérieures en basse lumière vous offrent une surveillance en direct 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, afin que vous puissiez continuer à surveiller votre environnement et vous reposer tranquillement.

Conseils pour optimiser les performances de la caméra UVC

Les performances d’une caméra UVC peuvent être optimisées par quelques paramètres spécifiques ou des facteurs environnementaux, tels que :
Lentille:Un objectif de haute qualité peut améliorer considérablement la clarté de l’image et la reproduction des couleurs.
Ports USB :Privilégiez l’utilisation des ports USB 3.0, tout en veillant à ce qu’ils ne soient pas partagés avec d’autres périphériques à large bande passante pour éviter les limitations de bande passante.
Éclairage:Assurez-vous que l’environnement dans lequel il est utilisé dispose d’un éclairage suffisant et uniforme pour réduire le bruit et améliorer la qualité de l’image, et prévenir la surexposition et l’éblouissement.
Format vidéo :Choisissez le format vidéo approprié. MJPEG et H.264 offrent généralement une meilleure efficacité de compression à haute résolution.

Comparer les caméras UVC et MIPI

Les caméras UVC et MIPI sont toutes deux largement utilisées dans les applications de vision embarquée aujourd’hui. Les deux sont des types d’interface d’appareil photo numérique, mais il existe des différences fondamentales.
Tout d’abord, en termes d’interface, les caméras UVC utilisent l’interface USB pour transmettre les données, tandis que les caméras MIPI utilisent l’interface MIPI (Mobile Industry Processor Interface) pour transmettre les données. En comparaison, l’interface MIPI se concentre davantage sur la vitesse élevée et la faible consommation d’énergie, et est couramment utilisée dans les appareils mobiles tels que les téléphones portables et les drones, où la consommation d’énergie est limitée.
Deuxièmement, les caméras UVC et les caméras MIPI ne transmettent pas principalement le même type de données ; Les caméras UVC sont plus axées sur la transmission de données vidéo, tandis que les caméras MIPI peuvent être utilisées pour transmettre à la fois des images et des données vidéo ; Les caméras MIPI se concentrent sur la capture d’images fixes de haute qualité.
En fin de compte, le choix entre les caméras UVC et les caméras MIPI dépend des besoins réels de l’application ; Les caméras UVC sont idéales pour la transmission de données vidéo en raison de leur facilité d’utilisation et de configuration, et de leur large compatibilité, tandis que les caméras MIPI sont le premier choix pour la transmission d’images et de données vidéo sur de nombreux appareils mobiles tels que les téléphones portables en raison de leurs excellentes performances à faible consommation.

Conclusion

À l’ère des médias sociaux, les appareils photo sont devenus un composant indispensable de tous les types d’appareils intelligents, et les appareils photo UVC offrent une fonctionnalité plug-and-play, une qualité vidéo haute définition et une large compatibilité sur une large gamme d’appareils. Qu’il s’agisse d’une utilisation professionnelle dans la vidéoconférence et la télémédecine, ou d’une utilisation personnelle dans la diffusion en direct et l’éducation en ligne, les caméras UVC offrent une solution polyvalente et rentable. En comprenant les fonctionnalités, les avantages et les applications, vous pouvez prendre des décisions éclairées pour utiliser efficacement la technologie UVC.

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