Co to jest kamera UVC? Przewodnik dla początkujących

W dziedzinie wbudowanego systemu wizyjnego kamery UVC (klasa wideo USB) stały się kamerami wybieranymi przez wiele wbudowanych urządzeń wizyjnych, opierając się na ich wysokiej przepustowości, niezawodności i łatwości integracji.
Kamery UVC sąKamery USBktóre są zgodne ze standardem UVC, co oznacza "USB video class", standardowy protokół, który pozwala na bezproblemową kompatybilność między różnymi urządzeniami bez konieczności instalowania dodatkowych programów. W rezultacie kamery te są wykorzystywane w szerokim zakresie zastosowań, takich jak systemy kontroli dostępu, rzeczywistość rozszerzona i obrazowanie medyczne.
W tym artykule przyjrzymy się bliżej podstawom i zaletom kamer uvc i uvc, a także porównamy różnice między UVC i MIPI.

Co to jest protokół UVC?

Protokół USB Video Class (UVC) to standard przesyłania danych wideo przez interfejs USB. Jest to protokół opracowany przez USB Implementers Forum (USB-IF), a jego głównym celem jest standaryzacja i uproszczenie połączenia i komunikacji między cyfrowymi kamerami wideo a komputerami.
Jedną z głównych cech protokołu UVC jest plug-and-play i szeroka kompatybilność. Urządzenia takie jak laptopy i smartfony obsługują protokół UVC. Urządzenia wideo zgodne z protokołem UVC mogą być używane bezpośrednio w różnych systemach operacyjnych i platformach sprzętowych i nie wymagają instalacji specjalistycznych sterowników. Powszechnie stosowany w wideokonferencjach, transmisjach online i innych aplikacjach.

Historia protokołu UVC i sposób jego działania

Rozwój protokołu USB Video Class (UVC) odzwierciedla ewolucję technologii wideo i standardów USB. Od oryginalnego UVC 1.0 do najnowszej wersji, protokół UVC stale dostosowuje się do nowych technologii i wymagań rynku, zapewniając ludziom ustandaryzowane, wydajne i kompatybilne rozwiązania transmisji wideo.

Najwcześniejszy standard USB Video Class (UVC) 1.0 został wydany przez USB Implementers Forum (USB-IF) w 2003 roku. Od czasu premiery ta wersja jest stale aktualizowana w celu obsługi szerokiej gamy formatów wideo, w tym YUV i MJPEG, zapewniając jednocześnie bogactwo interfejsów sterujących do dostosowywania różnych parametrów, takich jak jasność i kontrast urządzeń. Później USB-IF został zoptymalizowany w oparciu o wersję 1.0, dodał obsługę rozdzielczości wideo w wysokiej rozdzielczości (HD) i wbudowanego przetwarzania dla urządzeń i innych szczegółów technicznych, a w 2005 roku wprowadził UVC1.1, iterację UVC1.0, która była główną aktualizacją protokołu UVC.

Następnie USB-IF jeszcze bardziej rozszerzył funkcjonalność protokołu i zakres zastosowań, wprowadzając UVC w wersji 1.5 w 2012 roku. Dodano obsługę formatu kompresji wideo H.264, dzięki czemu transmisja wideo była bardziej wydajna, a także wprowadzono obsługę synchronizacji multimediów, pozwalającą na jednoczesną transmisję danych audio i wideo.

Wraz z wydaniem USB 3.x i USB 4.0 protokół UVC został ulepszony, aby obsługiwać większą przepustowość i mniejsze opóźnienia. Ulepszenia te obejmują obsługę wideo o wyższej rozdzielczości (np. 4K i 8K), wyższą liczbę klatek na sekundę i bardziej zaawansowane funkcje przetwarzania obrazu. Dlatego jest również szeroko stosowany w kamerach przemysłowych, urządzeniach do obrazowania medycznego i urządzeniach wirtualnej rzeczywistości.

A praca protokołu UVC obejmuje następujące procesy:
1. Podłączenie urządzenia:urządzenie jest podłączone do hosta, a host rozpoznaje urządzenie na podstawie wyliczenia USB.
2. Żądanie deskryptora:Host żąda i analizuje deskryptor urządzenia, deskryptor konfiguracji, deskryptor interfejsu i deskryptor punktu końcowego.
3. Przekładnia sterująca:Host ustawia parametry wideo i pobiera stan urządzenia za pośrednictwem punktu końcowego kontrolnego.
4. Transmisja danych:Host odbiera dane klatek wideo za pośrednictwem punktu końcowego przesyłania strumieniowego wideo i przetwarza je przez aplikację.

Co to jest kamera UVC?

Kamera UVC (czyli USB Video Class Camera), mówiąc najprościej, to kamera USB obsługująca standard UVC, która integruje standardowe funkcje przesyłania strumieniowego wideo i może być bezproblemowo podłączona do komputera hosta. najnowsza wersja specyfikacji USB Video Class to UVC 1.5.

Poniżej znajduje się diagram aplikacji USB Video Class:

Oferuje funkcjonalność plug-and-play i solidną kompatybilność ze standardem UVC. Ogólnie rzecz biorąc, jest to wygodne i niedrogie rozwiązanie do transmisji wideo w czasie rzeczywistym, które jest szeroko stosowane w wideokonferencjach, transmisjach na żywo i innych aplikacjach.

Niektóre kluczowe zalety kamer UVC

W wbudowanych aplikacjach wizyjnych kamery UVC są niewątpliwie jednym z najpopularniejszych typów kamer w porównaniu z innymi kamerami, oto kilka zalet kamer UVC:

• Podłącz i graj:Urządzenia UVC mogą być automatycznie rozpoznawane i używane po podłączeniu do systemów operacyjnych obsługujących protokół UVC (np. Windows, macOS, Linux itp.) bez konieczności instalowania dodatkowych sterowników.
• Szeroka kompatybilność:Protokół UVC jest otwartym standardem, a każde urządzenie, które jest zgodne z normą, może pracować na systemach, które go obsługują, zapewniając szeroką kompatybilność i funkcjonalność.
• Obsługa standardowych formatów wideo:Obsługuje szeroką gamę formatów wideo, takich jak YUV, MJPEG, H.264 itp.
• Elastyczność:Jego solidna elastyczność obsługuje szeroki zakres rozdzielczości wideo, formatów i liczby klatek na sekundę, co wpływa na negocjację przepustowości między urządzeniami i hostami.
• Niska cena:W porównaniu z innymi typami kamer, kamery UVC są bez wątpienia bardziej przystępne cenowo.

Systemy operacyjne obsługujące kamery UVC

Ze względu na szeroką kompatybilność protokołu UVC, stał się on pierwszym wyborem dla wielu urządzeń do przechwytywania wideo. Kamery UVC mogą działać na prawie wszystkich głównych systemach operacyjnych.

• Windows:System Windows 7 i nowsze mają wbudowane sterowniki UVC, które automatycznie rozpoznają i konfigurują kamery zgodne z UVC.
• System operacyjny macOS:macOS 10.4 Tiger i nowsze, w tym najnowsze wersje macOS, takie jak Big Sur, Monterey i Ventura, mogą bezpośrednio korzystać z kamer UVC.
• Linux:Jądro Linuksa natywnie obsługuje urządzenia UVC, począwszy od wersji 2.6.26. Większość nowoczesnych dystrybucji Linuksa zawiera tę obsługę.
• System operacyjny Chrome:Chromebooki i inne urządzenia z systemem operacyjnym Chrome natywnie obsługują kamery UVC. System automatycznie rozpoznaje i konfiguruje kamerę, gdy użytkownik podłączy ją do urządzenia.
• Android:Wiele urządzeń z systemem Android obsługuje podłączanie kamer UVC przez USB OTG (On-The-Go). Do korzystania z kamer UVC wymagane są poszczególne aplikacje, które wymagają obsługi UVC (takie jak niektóre aplikacje aparatów innych firm).

Również FreeBSD i inne systemy wbudowane (np. Raspberry Pi) obsługują urządzenia UVC, ale mogą wymagać od użytkownika ręcznej konfiguracji i załadowania odpowiednich sterowników lub mogą wymagać odpowiedniej konfiguracji systemu operacyjnego i sterowników.

Niektóre popularne zastosowania kamer UVC

Wyroby medyczne
W medycynie wysoka czułość, dokładne odwzorowanie kolorów i wysoka jakość obrazowania kamer UVC mają kluczowe znaczenie dla specjalistycznych urządzeń medycznych, które wymagają wysokiej rozdzielczości i szybkości.
Na przykład w chirurgii małoinwazyjnej kamery UVC można podłączyć do endoskopów i innego sprzętu w celu monitorowania obszaru operacyjnego w czasie rzeczywistym, umożliwiając chirurgowi precyzyjną operację i zmniejszenie urazów.

Inteligentna kontrola dostępu i biometria
Kamery UVC zapewniają wiarygodne wizualne dane porównawcze do weryfikacji tożsamości poprzez przechwytywanie wysokiej jakości obrazów. Jest często używany w biometrii do rozpoznawania twarzy, rozpoznawania tęczówki i skanowania odcisków palców w celu zapewnienia dokładnej weryfikacji tożsamości.
Na przykład ze względów bezpieczeństwa integrujemy technologię rozpoznawania odcisków palców z systemami kontroli dostępu, w których kamery UVC rejestrują obrazy odcisków palców, aby zapewnić, że tylko upoważniony personel ma dostęp do określonych obszarów, zapewniając bezpieczeństwo i prywatność.

Monitoring wizyjny
Kamery UVC mogą być również wykorzystywane do nadzoru i monitoringu wideo. Niezależnie od tego, czy chcesz monitorować swoje biuro, czy jakikolwiek inny obszar, kamery UVC zapewniają niezawodny obraz na żywo.
Ich doskonała wydajność przy słabym oświetleniu zapewnia nadzór na żywo 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, dzięki czemu możesz obserwować otoczenie i spać spokojnie.

Wskazówki dotyczące optymalizacji wydajności kamery UVC

Wydajność kamery UVC można zmaksymalizować za pomocą kilku określonych ustawień lub czynników środowiskowych, takich jak:
Soczewka:Wysokiej jakości obiektyw może znacznie poprawić klarowność obrazu i odwzorowanie kolorów.
Porty USB:Priorytetowo traktuj korzystanie z portów USB 3.0, upewniając się, że nie są one współdzielone z innymi urządzeniami o dużej przepustowości, aby uniknąć ograniczeń przepustowości.
Oświetlenie:Upewnij się, że środowisko, w którym jest używany, ma wystarczające i równomierne oświetlenie, aby zredukować szumy i poprawić jakość obrazu oraz zapobiec prześwietleniu i odblaskom.
Format wideo:Wybierz odpowiedni format wideo. MJPEG i H.264 zazwyczaj zapewniają lepszą wydajność kompresji przy wysokich rozdzielczościach.

Porównanie kamer UVC i MIPI

Kamery UVC i MIPI są obecnie szeroko stosowane w wbudowanych aplikacjach wizyjnych. Oba są typami interfejsów aparatów cyfrowych, ale istnieją pewne zasadnicze różnice.
Przede wszystkim, jeśli chodzi o interfejs, kamery UVC wykorzystują interfejs USB do przesyłania danych, podczas gdy kamery MIPI wykorzystują interfejs MIPI (Mobile Industry Processor Interface) do przesyłania danych. Dla porównania, interfejs MIPI koncentruje się bardziej na dużej prędkości i niskim zużyciu energii i jest powszechnie stosowany w urządzeniach mobilnych, takich jak telefony komórkowe i drony, gdzie zużycie energii jest ograniczone.
Po drugie, kamery UVC i kamery MIPI nie przesyłają głównie tego samego rodzaju danych; Kamery UVC są bardziej skoncentrowane na przesyłaniu danych wideo, podczas gdy kamery MIPI mogą być używane do przesyłania zarówno obrazu, jak i danych wideo; Kamery MIPI koncentrują się na rejestrowaniu wysokiej jakości zdjęć.
Ostatecznie wybór między kamerami UVC a kamerami MIPI zależy od rzeczywistych potrzeb aplikacji; Kamery UVC są idealne do przesyłania danych wideo ze względu na ich łatwość obsługi i konfiguracji oraz szeroką kompatybilność, podczas gdy kamery MIPI są pierwszym wyborem do przesyłania obrazów i danych wideo na wielu urządzeniach mobilnych, takich jak telefony komórkowe, ze względu na ich doskonałą wydajność przy niskim poborze mocy.

Konkluzja

W dzisiejszej dobie mediów społecznościowych kamery stały się nieodzownym elementem wszystkich typów urządzeń inteligentnych, a kamery UVC oferują funkcjonalność plug-and-play, jakość wideo w wysokiej rozdzielczości i szeroką kompatybilność z szeroką gamą urządzeń. Niezależnie od tego, czy są przeznaczone do użytku profesjonalnego podczas wideokonferencji i telemedycyny, czy też do użytku osobistego w transmisjach na żywo i edukacji online, kamery UVC oferują wszechstronne i ekonomiczne rozwiązanie. Rozumiejąc funkcje, korzyści i zastosowania, możesz podejmować świadome decyzje, aby efektywnie wykorzystać technologię UVC.

Zalecenia dotyczące kamer UVC i kamer MIPI

Dzięki wieloletniemu doświadczeniu w projektowaniu, opracowywaniu i produkcji rozwiązań kamerowych OEM, Sinoseen jest czołowym producentem modułów kamer w Chinach. Na przestrzeni lat dostarczyliśmy najwyższej klasy rozwiązania modułowe dla wielu krajowych i międzynarodowych producentów i przedsiębiorstw.
Nasze kamery można dostosować tak, aby spełniały wszystkie Twoje potrzeby w zakresie obrazowania bez uszczerbku dla wydajności i jakości. Jeśli potrzebujesz eksperta, który zapewni odpowiednie rozwiązanie kamery UVC dla Twojego projektu,Skontaktuj się z nami.