यूवीसी कैमरा क्या है? एक शुरुआती गाइड

इम्बेडेड विज़न के क्षेत्र में, यूवीसी कैमरों (यूएसबी वीडियो क्लास) को कई इम्बेडेड विज़न उपकरणों के लिए पसंदीदा कैमरा बना दिया गया है, जो अपने उच्च बैंडविड्थ, विश्वसनीयता और समाकलन की सुगमता पर निर्भर करता है।
यूवीसी कैमरे हैं यूएसबी कैमरे जो यूवीसी मानक का पालन करते हैं, जिसका मतलब है "यूएसबी वीडियो क्लास", एक मानक प्रोटोकॉल जो विभिन्न उपकरणों के बीच बिना किसी अतिरिक्त प्रोग्राम की स्थापना के अच्छी तरह से संगति की अनुमति देता है। इसलिए, ये कैमरे एक्सेस कंट्रोल सिस्टम, ऑगमेंटेड रियलिटी और मेडिकल इमेजिंग जैसी विस्तृत श्रृंखला की अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं।
इस लेख में, हम यूवीसी और यूवीसी कैमरों के मूल बातों और फायदों को और भी गहराई से खोजेंगे, तथा यूवीसी और MIPI के बीच अंतरों की तुलना करेंगे।

यूवीसी प्रोटोकॉल क्या है?

यूएसबी वीडियो क्लास (UVC) प्रोटोकॉल यूएसबी इंटरफ़ेस पर वीडियो डेटा को प्रसारित करने के लिए एक मानक है। यह USB इम्प्लेमेंटर्स फ़ोरम (USB-IF) द्वारा विकसित किया गया प्रोटोकॉल है, और इसका मुख्य उद्देश्य वीडियो डिजिटल कैमरा उपकरणों और कंप्यूटरों के बीच संबंधन और संचार को मानकीकृत और सरल बनाना है।
UVC प्रोटोकॉल की मुख्य विशेषताओं में प्लग-एंड-प्ले और व्यापक संगति शामिल है। लैपटॉप और स्मार्टफोन जैसे उपकरण UVC प्रोटोकॉल का समर्थन करते हैं। UVC प्रोटोकॉल-अनुरूप वीडियो उपकरणों का उपयोग कई ऑपरेटिंग सिस्टम्स और हार्डवेयर प्लेटफॉर्म्स पर सीधे किया जा सकता है, और विशेषज्ञ ड्राइवर्स की स्थापना की आवश्यकता नहीं होती है। यह वीडियो कॉन्फ्रेंसिंग, ऑनलाइन प्रसारण और अन्य अनुप्रयोगों में आमतौर पर उपयोग किया जाता है।

UVC प्रोटोकॉल का इतिहास और इसका कार्यक्रम

USB Video Class (UVC) प्रोटोकॉल का विकास वीडियो तकनीक और USB मानकों के विकास को प्रतिबिंबित करता है। मूल UVC 1.0 से अगली संस्करणों तक, UVC प्रोटोकॉल नए तकनीकी विकासों और बाजार की मांगों के अनुसार लगातार अपडेट हुआ है, जिससे लोगों को मानकीकृत, कुशल और संगत वीडियो ट्रांसमिशन समाधान प्रदान किए गए हैं।

पहला USB Video Class (UVC) 1.0 मानक 2003 में USB Implementers Forum (USB-IF) द्वारा जारी किया गया। इसके जारी होने के बाद, इस संस्करण को YUV और MJPEG जैसे विभिन्न वीडियो फॉर्मेटों का समर्थन करने के लिए लगातार अपडेट किया गया, जबकि यह उपकरणों की चमक और कन्ट्रास्ट जैसे विभिन्न पैरामीटरों को समायोजित करने के लिए बहुत से नियंत्रण इंटरफ़ेस प्रदान किए। बाद में, USB-IF ने 1.0 के आधार पर अनुकूलित किया, उच्च-परिभाषा (HD) वीडियो रिज़ॉल्यूशन और उपकरणों के लिए एम्बेडेड प्रोसेसिंग जैसी तकनीकी विवरणों का समर्थन जोड़ा, और 2005 में UVC1.1, UVC1.0 का एक अपडेट, जारी किया, जो UVC प्रोटोकॉल का एक महत्वपूर्ण अपडेट था।

इसके बाद, USB-IF ने प्रोटोकॉल की क्षमता और अनुप्रयोग क्षेत्र को और विस्तारित किया, 2012 में UVC संस्करण 1.5 की पेशकश की। इसने H.264 वीडियो संपीड़न प्रारूप के समर्थन को जोड़ा, जिससे वीडियो प्रसारण अधिक कुशल हुआ, और मल्टीमीडिया सिंक्रनाइज़ेशन के समर्थन को शामिल किया, जिससे ऑडियो और वीडियो डेटा का एकसाथ प्रसारण संभव हुआ।

USB 3.x और USB 4.0 के रिलीज़ के साथ, UVC प्रोटोकॉल को अधिक बैंडविड्थ और कम लैटेंसी के लिए सुधार किया गया है। इन सुधारों में उच्च रिझॉल्यूशन वीडियो (जैसे 4K और 8K), उच्च फ्रेम दरों और अधिक जटिल छवि प्रोसेसिंग कार्यों के समर्थन को शामिल किया गया है। इसलिए, यह औद्योगिक कैमरों, चिकित्सा छवि उपकरणों और आभासी वास्तविकता उपकरणों में भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

और UVC प्रोटोकॉल का कार्य निम्नलिखित प्रक्रियाओं को शामिल करता है:
1. डिवाइस कनेक्शन: डिवाइस होस्ट से जुड़ता है, और होस्ट USB एन्यूमेरेशन के माध्यम से डिवाइस को पहचानता है।
2. डिस्क्रिप्टर रिक्वेस्ट: मेजबान उपकरण विवरण, कॉन्फ़िगरेशन विवरण, इंटरफ़ेस विवरण और एंडपॉइंट विवरण का अनुरोध करता है और पार्स करता है।
3. कंट्रोल ट्रांसमिशन: मेजबान कंट्रोल एंडपॉइंट के माध्यम से वीडियो पैरामीटर सेट करता है और उपकरण की स्थिति प्राप्त करता है।
4. डेटा ट्रांसमिशन: मेजबान वीडियो स्ट्रीमिंग एंडपॉइंट के माध्यम से वीडियो फ्रेम डेटा प्राप्त करता है और एप्लिकेशन प्रोग्राम द्वारा इसे प्रोसेस करता है।

यूवीसी कैमरा क्या है?

यूवीसी कैमरा (अर्थात् USB Video Class Camera), सरल शब्दों में, UVC मानक का समर्थन करने वाला एक USB कैमरा है, जो मानक वीडियो स्ट्रीमिंग सुविधाओं को एकीकृत करता है और मेजबान कंप्यूटर से बिना किसी समस्या के जुड़ सकता है। USB Video Class स्पेसिफिकेशन का नवीनतम संस्करण UVC 1.5 है।

नीचे एक USB Video Class एप्लिकेशन का चित्र है:

यह UVC मानक की प्लग-एंड-प्ले क्षमता और मजबूत संगतता प्रदान करता है। कुल मिलाकर, यह वास्तविक समय वीडियो ट्रांसमिशन के लिए सुविधाजनक और आर्थिक समाधान है, जो वीडियो कॉन्फ्रेंसिंग, लाइव स्ट्रीमिंग और अन्य एप्लिकेशनों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

UVC कैमरों के कुछ प्रमुख फायदे

इम्बेडेड विज़न एप्लिकेशन में, UVC कैमरे अन्य कैमरों की तुलना में सबसे लोकप्रिय कैमरा प्रकारों में से एक हैं, यहाँ कुछ UVC कैमरों के फायदे हैं:

• प्लग-एंड-प्ले: UVC उपकरणों को UVC प्रोटोकॉल को समर्थित करने वाले ऑपरेटिंग सिस्टम (जैसे Windows, macOS, Linux, आदि) से जोड़ने पर स्वचालित रूप से पहचाना जाता है और इसका उपयोग किया जा सकता है, अतिरिक्त ड्राइवरों की आवश्यकता के बिना।
• व्यापक संगतता: UVC प्रोटोकॉल एक खुला मानक है, और मानक का पालन करने वाला कोई भी उपकरण इसे समर्थित करने वाले सिस्टमों पर काम कर सकता है, जो चौड़े संगतता और संचालन को सुनिश्चित करता है।
• मानक वीडियो फॉर्मैट समर्थन: YUV, MJPEG, H.264 आदि जैसे वीडियो फॉर्मैट का समर्थन करता है।
• लचीलापन: इसकी मजबूत लचीलापन वीडियो रिज़ॉल्यूशन, फॉर्मैट और फ्रेम दर की व्यापक श्रृंखला का समर्थन करती है, जो उपकरणों और होस्ट के बीच बैंडविड्थ व्यापार पर प्रभाव डालती है।
• कम लागत: अन्य कैमरा प्रकारों की तुलना में, UVC कैमरे अवश्य ही अधिक सस्ते हैं।

UVC कैमरों का उपयोग करने वाले ऑपरेटिंग सिस्टम

UVC प्रोटोकॉल की व्यापक संगति के कारण, यह कई वीडियो कैप्चर डिवाइस के लिए प्रथम विकल्प बन गया है। UVC कैमरों को लगभग सभी मुख्य ऑपरेटिंग सिस्टमों पर चलाया जा सकता है।

• विंडोज़: विंडोज़ 7 और उसके बाद के संस्करण में अंदरूनी UVC ड्राइवर होते हैं जो UVC-अनुरूप कैमरों को स्वचालित रूप से पहचानते हैं और विन्यास करते हैं।
• macOS: macOS 10.4 Tiger और उसके बाद के संस्करण, जिनमें सबसे नये macOS संस्करण जैसे Big Sur, Monterey और Ventura भी शामिल हैं, UVC कैमरों का सीधा उपयोग करने में सक्षम हैं।
• Linux: Linux कर्नल संस्करण 2.6.26 से शुरू होकर UVC डिवाइस का स्वतः समर्थन करता है। अधिकांश आधुनिक Linux वितरणों में यह समर्थन शामिल है।
• Chrome OS: Chromebooks और Chrome OS चलाने वाले अन्य डिवाइस UVC कैमरों का स्वतः समर्थन करते हैं। जैसे ही उपयोगकर्ता डिवाइस में कैमरा जोड़ता है, प्रणाली इसे स्वचालित रूप से पहचानती है और विन्यास करती है।
• Android: कई Android डिवाइस USB OTG (On-The-Go) के माध्यम से UVC कैमरों को कनेक्ट करना सपोर्ट करते हैं। UVC सपोर्ट वाले व्यक्तिगत एप्लिकेशनों (जैसे कुछ तीसरी पक्ष के कैमरा एप्लिकेशन) का उपयोग UVC कैमरों के लिए आवश्यक है।

FreeBSD और अन्य एम्बेडेड सिस्टम (जैसे Raspberry Pi) UVC डिवाइस को सपोर्ट करते हैं, लेकिन उपयोगकर्ता को उपयुक्त ड्राइवर को मैनुअल रूप से कॉन्फ़िगर और लोड करना पड़ सकता है, या उचित ऑपरेटिंग सिस्टम और ड्राइवर कॉन्फ़िगरेशन की आवश्यकता हो सकती है।

UVC कैमरों के कुछ लोकप्रिय अनुप्रयोग

चिकित्सा उपकरण
चिकित्सा क्षेत्र में, UVC कैमरों की उच्च संवेदनशीलता, सटीक रंग पुनर्उत्पादन, और उच्च गुणवत्ता वाले चित्रण विशेष चिकित्सा उपकरणों के लिए जिन्हें उच्च रिज़ॉल्यूशन और गति की आवश्यकता होती है, बहुत महत्वपूर्ण है।
उदाहरण के लिए, न्यूनतम आक्रमक सर्जरी में, UVC कैमरे एंडोस्कोप्स और अन्य उपकरणों को कनेक्ट किए जा सकते हैं ताकि सर्जन वास्तविक समय में सर्जिकल क्षेत्र को निगरानी कर सकें, जिससे सर्जन को सटीकता के साथ काम करने और घाव को कम करने में सक्षम हो।

इंटेलिजेंट एक्सेस कंट्रोल और बायोमेट्रिक्स
यूवीसी कैमरों से पहचान सत्यापन के लिए विश्वसनीय दृश्य समानता डेटा प्राप्त किया जाता है, जो उच्च-गुणवत्ता के छवि कैप्चर करते हैं। यह अक्सर मुखरूप पहचान, आईरिस पहचान और अंगूठा प्रतिचित्रण के लिए बायोमेट्रिक्स में इस्तेमाल किया जाता है, ताकि सटीक पहचान सत्यापन सुनिश्चित हो।
उदाहरण के लिए, सुरक्षा के उद्देश्य से, हम पहुँच नियंत्रण प्रणाली में अंगूठा पहचान प्रौद्योगिकी को एकीकृत करते हैं, जहाँ यूवीसी कैमरे अंगूठे के छवि कैप्चर करते हैं ताकि केवल अधिकृत व्यक्ति विशेष क्षेत्रों तक पहुँच के लिए अनुमति प्राप्त करें और सुरक्षा और गोपनीयता सुनिश्चित हो।

वीडियो निगरानी
यूवीसी कैमरे वीडियो निगरानी और मॉनिटरिंग के लिए भी इस्तेमाल किए जा सकते हैं। चाहे आप अपने ऑफिस की निगरानी करना चाहें या किसी अन्य क्षेत्र की, यूवीसी कैमरे विश्वसनीय लाइव छवियाँ प्रदान करते हैं।
उनकी उत्कृष्ट कम प्रकाश प्रदर्शन आपको 24/7 लाइव निगरानी प्रदान करती है, ताकि आप अपने आसपास की निगरानी करते रहें और आराम करें।

यूवीसी कैमरा प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए टिप्स

यूवीसी कैमरे के प्रदर्शन को अधिकतम करने के लिए कुछ विशिष्ट सेटिंग्स या पर्यावरणीय कारकों का उपयोग किया जा सकता है, जैसे:
लेंस: एक उच्च-गुणवत्ता का लेंस प्रतिबिम्ब स्पष्टता और रंग पुनर्जीवन में महत्वपूर्ण सुधार कर सकता है।
यूएसबी पोर्ट्स: USB 3.0 पोर्ट्स का उपयोग प्राथमिकता दें, यह सुनिश्चित करते हुए कि उन्हें अन्य उच्च-बैंडविड्थ डिवाइसों के साथ साझा न किया जाए ताकि बैंडविड्थ की सीमा से बचा जा सके।
प्रकाश व्यवस्था: इसका उपयोग किया जाने वाले पर्यावरण में पर्याप्त और समान रूप से वितरित प्रकाश होना चाहिए ताकि शोर घटाया जा सके और प्रतिबिम्ब गुणवत्ता में सुधार हो, और अतिरिक्त उज्ज्वलता और चमक से बचा जा सके।
वीडियो प्रारूप: उपयुक्त वीडियो प्रारूप का चयन करें। MJPEG और H.264 आमतौर पर उच्च रिज़ॉल्यूशन पर बेहतर संपीड़न दक्षता प्रदान करते हैं।

UVC और MIPI कैमरों की तुलना करें

UVC और MIPI कैमरे आजकल एम्बेडेड विज़न एप्लिकेशन में दोनों व्यापक रूप से उपयोग में लाए जाते हैं। दोनों डिजिटल कैमरा इंटरफ़ेस प्रकार हैं, लेकिन कुछ मूलभूत अंतर हैं।
सबसे पहले, इंटरफ़ेस की बात करें, तो UVC कैमरों में USB इंटरफ़ेस का उपयोग डेटा संचार के लिए किया जाता है, जबकि MIPI कैमरों में MIPI इंटरफ़ेस (मोबाइल इंडस्ट्री प्रोसेसर इंटरफ़ेस) का उपयोग डेटा संचार के लिए किया जाता है। तुलना में, MIPI इंटरफ़ेस अधिक गति और कम ऊर्जा खपत पर केंद्रित होता है और यह मोबाइल फोन और ड्रोन जैसे मोबाइल उपकरणों में आमतौर पर उपयोग किया जाता है, जहाँ ऊर्जा खपत पर सीमा होती है।
दूसरे, UVC कैमरे और MIPI कैमरे मुख्य रूप से विभिन्न प्रकार के डेटा का संचार नहीं करते; UVC कैमरे वीडियो डेटा को संचारित करने पर अधिक केंद्रित होते हैं, जबकि MIPI कैमरे चित्र और वीडियो दोनों प्रकार के डेटा को संचारित करने के लिए उपयोग किए जा सकते हैं; MIPI कैमरे उच्च-गुणवत्ता के स्थैतिक चित्रों को पकड़ने पर केंद्रित होते हैं।
अंत में, UVC कैमरों और MIPI कैमरों के बीच चुनाव एप्लिकेशन की वास्तविक जरूरत पर निर्भर करता है; UVC कैमरे उनकी सरलता और सेटअप के कारण वीडियो डेटा को प्रसारित करने के लिए आदर्श हैं, और उनकी व्यापक संगति है, जबकि MIPI कैमरे कई मोबाइल डिवाइसों जैसे मोबाइल फोनों पर छवियों और वीडियो डेटा को प्रसारित करने के लिए पहला विकल्प है क्योंकि उनकी उत्कृष्ट निम्न-ऊर्जा प्रदर्शन है।

निष्कर्ष

आज के सोशल मीडिया के युग में, कैमरे सभी प्रकार के स्मार्ट डिवाइसों का अनिवार्य घटक बन गए हैं, और UVC कैमरे प्लग-एंड-प्ले की सुविधा, उच्च-परिभाषा वीडियो गुणवत्ता, और व्यापक डिवाइसों पर संगति प्रदान करते हैं। वीडियो कॉन्फ्रेंसिंग और दूरस्थ चिकित्सा में पेशेवर उपयोग के लिए या लाइव स्ट्रीमिंग और ऑनलाइन शिक्षा में व्यक्तिगत उपयोग के लिए, UVC कैमरे एक विविध और लागत-प्रभावी समाधान प्रदान करते हैं। उनकी विशेषताओं, फायदों और एप्लिकेशन को समझकर, आप UVC प्रौद्योगिकी का प्रभावी रूप से उपयोग करने के लिए सूचनापूर्ण निर्णय ले सकते हैं।

UVC कैमरों और MIPI कैमरों के लिए सुझाव

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