Wat is een UVC-camera? Een gids voor beginners

Op het gebied van embedded vision zijn UVC-camera's (USB-videoklasse) de camera bij uitstek geworden voor veel embedded vision-apparaten, vertrouwend op hun hoge bandbreedte, betrouwbaarheid en integratiegemak.
UVC-camera's zijnUSB-camera'sdie voldoen aan de UVC-standaard, wat staat voor "USB video class", een standaardprotocol dat naadloze compatibiliteit tussen verschillende apparaten mogelijk maakt zonder dat er extra programma's hoeven te worden geïnstalleerd. Als gevolg hiervan worden deze camera's gebruikt in een breed scala aan toepassingen, zoals toegangscontrolesystemen, augmented reality en medische beeldvorming.
In dit artikel gaan we verder in op de basisprincipes en voordelen van uvc- en uvc-camera's en vergelijken we de verschillen tussen UVC en MIPI.

Wat is het UVC-protocol?

Het USB Video Class (UVC)-protocol is een standaard voor het verzenden van videogegevens via de USB-interface. Het is een protocol dat is ontwikkeld door het USB Implementers Forum (USB-IF) en het belangrijkste doel is om de verbinding en communicatie tussen digitale videocamera's en computers te standaardiseren en te vereenvoudigen.
Een van de belangrijkste kenmerken van het UVC-protocol is plug-and-play en brede compatibiliteit. Apparaten zoals laptops en smartphones ondersteunen het UVC-protocol. Videoapparaten die voldoen aan het UVC-protocol kunnen rechtstreeks op verschillende besturingssystemen en hardwareplatforms worden gebruikt en vereisen geen installatie van gespecialiseerde stuurprogramma's. Vaak gebruikt in videoconferenties, online uitzendingen en andere toepassingen.

De geschiedenis van het UVC-protocol en hoe het werkt

De ontwikkeling van het USB Video Class (UVC)-protocol weerspiegelt de evolutie van videotechnologie en USB-standaarden. Van de originele UVC 1.0 tot de nieuwste versie, het UVC-protocol heeft zich voortdurend aangepast aan nieuwe technologieën en markteisen, waardoor mensen gestandaardiseerde, efficiënte en compatibele videotransmissieoplossingen krijgen.

De eerste USB Video Class (UVC) 1.0-standaard werd in 2003 uitgebracht door het USB Implementers Forum (USB-IF). Sinds de release is deze versie voortdurend bijgewerkt om een breed scala aan videoformaten te ondersteunen, waaronder YUV en MJPEG, terwijl het een schat aan bedieningsinterfaces biedt voor het aanpassen van verschillende parameters, zoals helderheid en contrast van apparaten. Later optimaliseerde USB-IF op basis van 1.0, voegde ondersteuning toe voor high-definition (HD) videoresolutie en ingebouwde verwerking voor apparaten en andere technische details, en introduceerde UVC1.1, een iteratie van UVC1.0, in 2005, een belangrijke update van het UVC-protocol.

Hierna breidde USB-IF de functionaliteit en het toepassingsgebied van het protocol verder uit en introduceerde UVC versie 1.5 in 2012. Het voegde ondersteuning toe voor het H.264-videocompressieformaat, waardoor videotransmissie efficiënter werd, en introduceerde ondersteuning voor multimediasynchronisatie, waardoor gelijktijdige overdracht van audio- en videogegevens mogelijk werd.

Met de release van USB 3.x en USB 4.0 is het UVC-protocol verbeterd om een hogere bandbreedte en lagere latentie te ondersteunen. Deze verbeteringen omvatten ondersteuning voor video met een hogere resolutie (bijv. 4K en 8K), hogere framesnelheden en geavanceerdere beeldverwerkingsfuncties. Daarom wordt het ook veel gebruikt in industriële camera's, medische beeldvormingsapparaten en virtual reality-apparaten.

En het werk van het UVC-protocol bevat de volgende processen:
1. Verbinding met het apparaat:het apparaat is verbonden met de host en de host herkent het apparaat door middel van USB-opsomming.
2. Verzoek om een descriptor:De host vraagt de apparaatdescriptor, configuratiedescriptor, interfacedescriptor en endpoint-descriptor aan en parseert deze.
3. De transmissie van de controle:De host stelt videoparameters in en krijgt de apparaatstatus via het besturingseindpunt.
4. Gegevensoverdracht:De host ontvangt videoframegegevens via het eindpunt voor videostreaming en verwerkt deze door het toepassingsprogramma.

Wat is een UVC-camera?

UVC-camera (d.w.z. USB Video Class Camera), simpel gezegd, is een USB-camera die de UVC-standaard ondersteunt, die standaard videostreamingfuncties integreert en naadloos kan worden aangesloten op de hostcomputer. de nieuwste versie van de USB Video Class-specificatie is UVC 1.5.

Hieronder ziet u een diagram van een USB Video Class-toepassing:

Het biedt de plug-and-play-functionaliteit en robuuste compatibiliteit van de UVC-standaard. Over het algemeen is het een handige en betaalbare oplossing voor real-time videotransmissie, die veel wordt gebruikt bij videoconferenties, livestreaming en andere toepassingen.

Enkele belangrijke voordelen van UVC-camera's

In embedded vision-toepassingen zijn UVC-camera's ongetwijfeld een van de meest populaire cameratypes in vergelijking met andere camera's, hier zijn enkele voordelen van UVC-camera's:

• Plug-en-play:UVC-apparaten kunnen automatisch worden herkend en gebruikt wanneer ze zijn aangesloten op besturingssystemen die het UVC-protocol ondersteunen (bijv. Windows, macOS, Linux, enz.) zonder dat er extra stuurprogramma's hoeven te worden geïnstalleerd.
• Brede compatibiliteit:Het UVC-protocol is een open standaard en elk apparaat dat aan de norm voldoet, kan werken op systemen die dit ondersteunen, waardoor een brede compatibiliteit en bruikbaarheid wordt gegarandeerd.
• Ondersteuning voor standaard videoformaten:Ondersteunt een breed scala aan videoformaten zoals YUV, MJPEG, H.264, enz.
• Flexibiliteit:De robuuste flexibiliteit ondersteunt een breed scala aan videoresoluties, -indelingen en framesnelheden, wat van invloed is op de bandbreedteonderhandeling tussen apparaten en hosts.
• Goedkoop:In vergelijking met andere soorten camera's zijn UVC-camera's ongetwijfeld goedkoper.

Besturingssystemen die UVC-camera's kunnen gebruiken

Vanwege de brede compatibiliteit van het UVC-protocol is het de eerste keuze geworden voor veel video-opnameapparaten. UVC-camera's kunnen op bijna alle belangrijke besturingssystemen draaien.

• Ramen:Windows 7 en hoger hebben ingebouwde UVC-stuurprogramma's die UVC-compatibele camera's automatisch herkennen en configureren.
• macOS:macOS 10.4 Tiger en hoger, inclusief de nieuwste macOS-versies zoals Big Sur, Monterey en Ventura, kunnen UVC-camera's rechtstreeks gebruiken.
• Linux:De Linux-kernel biedt native ondersteuning voor UVC-apparaten vanaf versie 2.6.26. De meeste moderne Linux-distributies bevatten deze ondersteuning.
• Chrome-besturingssysteem:Chromebooks en andere apparaten met Chrome OS bieden standaard ondersteuning voor UVC-camera's. Het systeem herkent en configureert de camera automatisch zodra de gebruiker deze op het apparaat aansluit.
• Androïde:Veel Android-apparaten ondersteunen het aansluiten van UVC-camera's via USB OTG (On-The-Go). Afzonderlijke toepassingen waarvoor UVC-ondersteuning is vereist (zoals sommige camera-apps van derden) zijn vereist voor het gebruik van UVC-camera's.

Ook FreeBSD en andere embedded systemen (bijv. Raspberry Pi) ondersteunen UVC-apparaten, maar kunnen vereisen dat de gebruiker handmatig de juiste stuurprogramma's configureert en laadt, of kunnen de juiste configuratie van het besturingssysteem en de stuurprogramma's vereisen.

Enkele populaire toepassingen voor UVC-camera's

Medische hulpmiddelen
Op medisch gebied zijn de hoge gevoeligheid, nauwkeurige kleurreproductie en hoogwaardige beeldvorming van UVC-camera's van cruciaal belang voor gespecialiseerde medische apparaten die een hoge resolutie en snelheid vereisen.
Bij minimaal invasieve chirurgie kunnen UVC-camera's bijvoorbeeld worden aangesloten op endoscopen en andere apparatuur om het operatiegebied in realtime te bewaken, waardoor de chirurg met precisie kan opereren en trauma kan verminderen.

Intelligente toegangscontrole en biometrie
UVC-camera's bieden betrouwbare visuele vergelijkingsgegevens voor identiteitsverificatie door beelden van hoge kwaliteit vast te leggen. Het wordt vaak gebruikt in biometrie voor gezichtsherkenning, irisherkenning en het scannen van vingerafdrukken om nauwkeurige identiteitsverificatie te garanderen.
Voor veiligheidsdoeleinden integreren we bijvoorbeeld vingerafdrukherkenningstechnologie in toegangscontrolesystemen, waarbij UVC-camera's vingerafdrukbeelden vastleggen om ervoor te zorgen dat alleen geautoriseerd personeel toegang heeft tot specifieke gebieden, waardoor veiligheid en privacy worden gegarandeerd.

Videobewaking
UVC-camera's kunnen ook worden gebruikt voor videobewaking en -bewaking. Of u nu uw kantoor of een ander gebied wilt bewaken, UVC-camera's zorgen voor betrouwbare livebeelden.
Hun superieure prestaties bij weinig licht bieden u 24/7 live bewaking, zodat u uw omgeving in de gaten kunt blijven houden en gerust kunt zijn.

Tips voor het optimaliseren van de prestaties van UVC-camera's

De prestaties van een UVC-camera kunnen worden gemaximaliseerd door een paar specifieke instellingen of omgevingsfactoren, zoals:
Lens:Een lens van hoge kwaliteit kan de beeldhelderheid en kleurweergave aanzienlijk verbeteren.
USB-poorten:Geef prioriteit aan het gebruik van USB 3.0-poorten en zorg ervoor dat ze niet worden gedeeld met andere apparaten met een hoge bandbreedte om bandbreedtebeperkingen te voorkomen.
Verlichting:Zorg ervoor dat de omgeving waarin het wordt gebruikt voldoende en gelijkmatige verlichting heeft om ruis te verminderen en de beeldkwaliteit te verbeteren, en overbelichting en verblinding te voorkomen.
Video Formaat:Kies het juiste videoformaat. MJPEG en H.264 bieden doorgaans een betere compressie-efficiëntie bij hoge resoluties.

Vergelijk UVC- en MIPI-camera's

UVC- en MIPI-camera's worden tegenwoordig beide veel gebruikt in embedded vision-toepassingen. Beide zijn interfacetypes voor digitale camera's, maar er zijn enkele fundamentele verschillen.
Allereerst gebruiken UVC-camera's qua interface de USB-interface om gegevens te verzenden, terwijl MIPI-camera's de MIPI-interface (Mobile Industry Processor Interface) gebruiken om gegevens te verzenden. Ter vergelijking: de MIPI-interface richt zich meer op hoge snelheid en een laag stroomverbruik, en wordt vaak gebruikt in mobiele apparaten zoals mobiele telefoons en drones, waar het stroomverbruik beperkt is.
Ten tweede verzenden UVC-camera's en MIPI-camera's niet voornamelijk hetzelfde type gegevens; UVC-camera's zijn meer gericht op het verzenden van videogegevens, terwijl MIPI-camera's kunnen worden gebruikt om zowel beeld- als videogegevens te verzenden; MIPI-camera's zijn gericht op het vastleggen van stilstaande beelden van hoge kwaliteit.
Uiteindelijk hangt de keuze tussen UVC-camera's en MIPI-camera's af van de werkelijke behoeften van de toepassing; UVC-camera's zijn ideaal voor het verzenden van videogegevens vanwege hun gebruiksgemak en installatie, en hun brede compatibiliteit, terwijl MIPI-camera's de eerste keuze zijn voor het verzenden van afbeeldingen en videogegevens op veel mobiele apparaten zoals mobiele telefoons vanwege hun uitstekende prestaties bij laag stroomverbruik.

Conclusie

In het huidige tijdperk van sociale media zijn camera's een onmisbaar onderdeel geworden van alle soorten slimme apparaten, en UVC-camera's bieden plug-and-play-functionaliteit, high-definition videokwaliteit en brede compatibiliteit met een breed scala aan apparaten. Of het nu gaat om professioneel gebruik bij videoconferenties en telegeneeskunde, of om persoonlijk gebruik bij livestreaming en online onderwijs, UVC-camera's bieden een veelzijdige en kosteneffectieve oplossing. Door de functies, voordelen en toepassingen te begrijpen, kunt u weloverwogen beslissingen nemen om UVC-technologie effectief te gebruiken.

Aanbevelingen voor UVC-camera's en MIPI-camera's

Met jarenlange ervaring in het ontwerpen, ontwikkelen en produceren van OEM-camera-oplossingen is Sinoseen de belangrijkste fabrikant van cameramodules in China. In de loop der jaren hebben we eersteklas cameramodule-oplossingen geleverd aan vele binnenlandse en internationale fabrikanten en ondernemingen.
Onze camera's kunnen worden aangepast om aan al uw beeldvormingsbehoeften te voldoen zonder concessies te doen aan prestaties en kwaliteit. Als u een expert nodig heeft om de juiste UVC-camera-oplossing voor uw project te bieden,Neem contact met ons op.