UVC 카메라란 무엇입니까? 초보자 가이드

임베디드 비전 분야에서 UVC 카메라(USB 비디오 클래스)는 높은 대역폭, 신뢰성 및 통합 용이성에 의존하여 많은 임베디드 비전 장치에서 선택하는 카메라가 되었습니다.
UVC 카메라는USB 카메라추가 프로그램을 설치할 필요 없이 다양한 장치 간의 원활한 호환성을 허용하는 표준 프로토콜인 "USB 비디오 클래스"를 의미하는 UVC 표준을 준수합니다. 결과적으로 이러한 카메라는 출입 통제 시스템, 증강 현실 및 의료 영상과 같은 광범위한 응용 분야에서 사용됩니다.
이 기사에서는 uvc 및 uvc 카메라의 기본 사항과 이점을 자세히 살펴보고 UVC와 MIPI의 차이점을 비교합니다.

UVC 프로토콜이란 무엇입니까?

USB 비디오 클래스(UVC) 프로토콜은 USB 인터페이스를 통해 비디오 데이터를 전송하기 위한 표준입니다. USB-IF(USB Implementers Forum)에서 개발한 프로토콜로, 주요 목적은 비디오 디지털 카메라 장치와 컴퓨터 간의 연결 및 통신을 표준화하고 단순화하는 것입니다.
UVC 프로토콜의 주요 기능 중 하나는 플러그 앤 플레이 및 광범위한 호환성입니다. 랩톱 및 스마트폰과 같은 장치는 UVC 프로토콜을 지원합니다. UVC 프로토콜 호환 비디오 장치는 다양한 운영 체제 및 하드웨어 플랫폼에서 직접 사용할 수 있으며 특수 드라이버를 설치할 필요가 없습니다. 화상 회의, 온라인 방송 및 기타 응용 프로그램에서 일반적으로 사용됩니다.

UVC 프로토콜의 역사와 작동 방식

USB 비디오 클래스(UVC) 프로토콜의 개발은 비디오 기술 및 USB 표준의 진화를 반영합니다. 오리지널 UVC 1.0에서 최신 버전에 이르기까지, UVC 프로토콜은 새로운 기술과 시장 요구에 지속적으로 적응하여 사람들에게 표준화되고 효율적이며 호환 가능한 비디오 전송 솔루션을 제공하고 있습니다.

최초의 USB 비디오 클래스(UVC) 1.0 표준은 2003년 USB-IF(USB Implementers Forum)에서 발표했습니다. 이 버전은 출시 이후 YUV 및 MJPEG를 포함한 다양한 비디오 형식을 지원하도록 지속적으로 업데이트되었으며 장치의 밝기 및 대비와 같은 다양한 매개변수를 조정하기 위한 풍부한 제어 인터페이스를 제공합니다. 이후 USB-IF는 1.0을 기반으로 최적화되고 고화질(HD) 비디오 해상도 및 장치 및 기타 기술 세부 사항에 대한 임베디드 처리에 대한 지원을 추가했으며 2005년에는 UVC 프로토콜의 주요 업데이트인 UVC1.0의 반복인 UVC1.1을 도입했습니다.

그 후 USB-IF는 2012년에 UVC 버전 1.5를 도입하여 프로토콜의 기능과 애플리케이션 범위를 더욱 확장했습니다. H.264 비디오 압축 형식에 대한 지원을 추가하여 비디오 전송을 보다 효율적으로 만들고 멀티미디어 동기화 지원을 도입하여 오디오 및 비디오 데이터를 동시에 전송할 수 있습니다.

USB 3.x 및 USB 4.0이 출시되면서 UVC 프로토콜이 개선되어 더 높은 대역폭과 더 낮은 대기 시간을 지원합니다. 이러한 개선 사항에는 고해상도 비디오(예: 4K 및 8K), 더 높은 프레임 속도 및 더 정교한 이미지 처리 기능에 대한 지원이 포함됩니다. 따라서 산업용 카메라, 의료 영상 장치 및 가상 현실 장치에도 널리 사용됩니다.

그리고 UVC 프로토콜의 작업에는 다음 프로세스가 포함됩니다.
1. 장치 연결:디바이스가 호스트에 연결되고 호스트는 USB 열거를 통해 디바이스를 인식합니다.
2. 설명자 요청:호스트는 장치 설명자, 구성 설명자, 인터페이스 설명자 및 엔드포인트 설명자를 요청하고 구문 분석합니다.
3. 제어 전송:호스트는 비디오 매개변수를 설정하고 제어 엔드포인트를 통해 장치 상태를 가져옵니다.
4. 데이터 전송:호스트는 비디오 스트리밍 엔드포인트를 통해 비디오 프레임 데이터를 수신하고 애플리케이션 프로그램에 의해 처리합니다.

UVC 카메라란?

UVC 카메라(즉, USB 비디오 클래스 카메라)는 간단히 말해서 표준 비디오 스트리밍 기능을 통합하고 호스트 컴퓨터에 원활하게 연결할 수 있는 UVC 표준을 지원하는 USB 카메라입니다. USB 비디오 클래스 사양의 최신 버전은 UVC 1.5입니다.

다음은 USB 비디오 클래스 응용 프로그램의 다이어그램입니다.

플러그 앤 플레이 기능과 UVC 표준의 강력한 호환성을 제공합니다. 전반적으로 실시간 비디오 전송을 위한 편리하고 저렴한 솔루션으로 화상 회의, 라이브 스트리밍 및 기타 응용 프로그램에서 널리 사용됩니다.

UVC 카메라의 몇 가지 주요 장점

임베디드 비전 애플리케이션에서 UVC 카메라는 의심할 여지 없이 다른 카메라에 비해 가장 인기 있는 카메라 유형 중 하나이며, UVC 카메라의 몇 가지 장점은 다음과 같습니다.

• 플러그 앤 플레이:UVC 장치는 추가 드라이버를 설치할 필요 없이 UVC 프로토콜을 지원하는 운영 체제(예: Windows, macOS, Linux 등)에 연결할 때 자동으로 인식하고 사용할 수 있습니다.
• 광범위한 호환성:UVC 프로토콜은 개방형 표준이며, 표준을 준수하는 모든 장치는 이를 지원하는 시스템에서 작동할 수 있으므로 광범위한 호환성과 작동성을 보장할 수 있습니다.
• 표준 비디오 형식 지원:YUV, MJPEG, H.264 등과 같은 다양한 비디오 형식을 지원합니다.
• 융통성:강력한 유연성은 광범위한 비디오 해상도, 형식 및 프레임 속도를 지원하며, 이는 장치와 호스트 간의 대역폭 협상에 영향을 미칩니다.
• 저가:다른 유형의 카메라와 비교할 때 UVC 카메라는 의심할 여지 없이 더 저렴합니다.

UVC 카메라를 사용할 수 있는 운영 체제

UVC 프로토콜의 광범위한 호환성으로 인해 많은 비디오 캡처 장치에서 첫 번째 선택이 되었습니다. UVC 카메라는 거의 모든 주요 운영 체제에서 실행할 수 있습니다.

• 윈도우:Windows 7 이상에는 UVC 규격 카메라를 자동으로 인식하고 구성하는 UVC 드라이버가 내장되어 있습니다.
• 맥 OS:Big Sur, Monterey 및 Ventura와 같은 최신 macOS 버전을 포함한 macOS 10.4 Tiger 이상은 UVC 카메라를 직접 사용할 수 있습니다.
• 리눅스:Linux 커널은 기본적으로 버전 2.6.26부터 UVC 장치를 지원합니다. 대부분의 최신 Linux 배포판에는 이 지원이 포함되어 있습니다.
• 크롬 OS:Chrome OS를 실행하는 Chromebook 및 기타 기기는 기본적으로 UVC 카메라를 지원합니다. 시스템은 사용자가 카메라를 장치에 연결하면 카메라를 자동으로 인식하고 구성합니다.
• 로봇:많은 Android 기기는 USB OTG(On-The-Go)를 통해 UVC 카메라 연결을 지원합니다. UVC 지원이 필요한 개별 애플리케이션(예: 일부 타사 카메라 앱)은 UVC 카메라를 사용해야 합니다.

또한 FreeBSD 및 기타 임베디드 시스템(예: Raspberry Pi)은 UVC 장치를 지원하지만 사용자가 적절한 드라이버를 수동으로 구성하고 로드해야 하거나 적절한 운영 체제 및 드라이버 구성이 필요할 수 있습니다.

UVC 카메라의 일부 인기 있는 응용 프로그램

의료 기기
의료 분야에서 UVC 카메라의 고감도, 정확한 색 재현 및 고품질 이미징은 고해상도와 속도가 필요한 특수 의료 기기에 매우 중요합니다.
예를 들어, 최소 침습 수술의 경우 UVC 카메라를 내시경 및 기타 장비에 연결하여 수술 부위를 실시간으로 모니터링할 수 있으므로 외과의가 정밀하게 수술하고 외상을 줄일 수 있습니다.

지능형 출입 통제 및 생체 인식
UVC 카메라는 고품질 이미지를 캡처하여 신원 확인을 위한 신뢰할 수 있는 시각적 비교 데이터를 제공합니다. 정확한 신원 확인을 보장하기 위해 얼굴 인식, 홍채 인식 및 지문 스캔을 위한 생체 인식에 자주 사용됩니다.
예를 들어, 보안을 위해 지문 인식 기술을 출입 통제 시스템에 통합하며, UVC 카메라가 지문 이미지를 캡처하여 승인된 직원만 특정 영역에 액세스할 수 있도록 하여 보안 및 개인 정보를 보장합니다.

비디오 감시
UVC 카메라는 비디오 감시 및 모니터링에도 사용할 수 있습니다. 사무실이나 다른 영역을 모니터링하려는 경우 UVC 카메라는 안정적인 실시간 이미지를 제공합니다.
뛰어난 저조도 성능으로 24/7 실시간 감시를 제공하므로 주변을 계속 주시하고 편안하게 쉴 수 있습니다.

UVC 카메라 성능 최적화를 위한 팁

UVC 카메라의 성능은 다음과 같은 몇 가지 특정 설정 또는 환경 요인에 의해 극대화될 수 있습니다.
렌즈:고품질 렌즈는 이미지 선명도와 색상 재현을 크게 향상시킬 수 있습니다.
USB 포트:USB 3.0 포트 사용의 우선 순위를 지정하고 대역폭 제한을 피하기 위해 다른 고대역폭 장치와 공유되지 않도록 합니다.
조명:사용 환경에 노이즈를 줄이고 이미지 품질을 개선하며 과다 노출과 눈부심을 방지할 수 있는 충분하고 균일한 조명이 있는지 확인하십시오.
비디오 포맷 :적절한 비디오 형식을 선택합니다. MJPEG 및 H.264는 일반적으로 고해상도에서 더 나은 압축 효율성을 제공합니다.

UVC 및 MIPI 카메라 비교

UVC 및 MIPI 카메라는 모두 오늘날 임베디드 비전 애플리케이션에 널리 사용됩니다. 둘 다 디지털 카메라 인터페이스 유형이지만 몇 가지 근본적인 차이점이 있습니다.
우선, 인터페이스 측면에서 UVC 카메라는 USB 인터페이스를 사용하여 데이터를 전송하는 반면 MIPI 카메라는 MIPI 인터페이스(Mobile Industry Processor Interface)를 사용하여 데이터를 전송합니다. 이에 비해 MIPI 인터페이스는 고속 및 저전력 소비에 더 중점을 두고 있으며 전력 소비가 제한된 휴대폰 및 드론과 같은 모바일 장치에 일반적으로 사용됩니다.
둘째, UVC 카메라와 MIPI 카메라는 주로 동일한 유형의 데이터를 전송하지 않습니다. UVC 카메라는 비디오 데이터 전송에 더 중점을 두는 반면 MIPI 카메라는 이미지와 비디오 데이터를 모두 전송하는 데 사용할 수 있습니다. MIPI 카메라는 고품질 스틸 이미지를 캡처하는 데 중점을 둡니다.
결국 UVC 카메라와 MIPI 카메라 간의 선택은 애플리케이션의 실제 요구 사항에 따라 달라집니다. UVC 카메라는 사용 및 설정이 간편하고 호환성이 넓기 때문에 비디오 데이터를 전송하는 데 이상적이며, MIPI 카메라는 뛰어난 저전력 성능으로 인해 휴대폰과 같은 많은 모바일 장치에서 이미지 및 비디오 데이터를 전송하는 데 가장 먼저 선택됩니다.

결론

오늘날의 소셜 미디어 시대에 카메라는 모든 유형의 스마트 장치에 없어서는 안될 구성 요소가 되었으며 UVC 카메라는 플러그 앤 플레이 기능, 고화질 비디오 품질 및 다양한 장치에서 광범위한 호환성을 제공합니다. 화상 회의 및 원격 의료의 전문가용이든 라이브 스트리밍 및 온라인 교육의 개인용이든 UVC 카메라는 다재다능하고 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다. 기능, 이점 및 응용 분야를 이해하면 UVC 기술을 효과적으로 활용하기 위한 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있습니다.

UVC 카메라 및 MIPI 카메라에 대한 권장 사항

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