MIPI カメラ VS USB カメラ

最適なインターフェイスの選択は、多くの要因に依存します。MIPI と USB は、依然として最も人気のある 2 つのカメラ インターフェイスです。MIPI と USB インターフェイスの世界を詳しく調べて、機能ごとに比較してみましょう。

過去数年間で、組み込みビジョンはバズワードから、産業、医療、小売、エンターテイメント、農業の各分野で広く採用されるテクノロジーへと進化しました。組み込みビジョンは進化の各段階で、選択できるカメラ インターフェイスの数が大幅に増加しました。しかし、技術の進歩にも関わらず、大多数の組み込みビジョン アプリケーションでは、MIPI と USB インターフェイスが依然として最も人気のある 2 つのタイプです。

最適なインターフェイスの選択は、フレーム レート/帯域幅の要件、解像度、データ転送の信頼性、ケーブルの長さ、複雑さ、そしてもちろん全体のコストなどの多くの要因によって決まります。この記事では、両方のインターフェイスについて詳しく説明し、その機能と制限について理解を深めます。

720Pカメラモジュール

MIPI と USB インターフェイスの詳細

 

MIPI カメラは単なるカメラモジュールまたは、MIPI インターフェイスを使用してカメラからホスト プラットフォームに画像を転送するシステム。これに対し、USB カメラはデータ転送に USB インターフェイスを使用します。ここで、MIPI および USB インターフェイスのさまざまな種類と、それらがどこで使用されるかを理解しましょう。

MIPIインターフェース

MIPI は、カメラとホスト デバイス間のポイントツーポイントの画像およびビデオ伝送のために、今日の市場で最も一般的に使用されているインターフェイスです。これは、MIPI の使いやすさと、幅広い高性能アプリケーションをサポートする能力に起因すると考えられます。また、1080p、4K、8K などのビデオや高解像度イメージングなどの強力な機能も備えています。

MIPI インターフェースは、ヘッドマウント仮想現実デバイス、スマート交通アプリケーション、ジェスチャー認識システム、ドローン、顔認識、セキュリティ、監視システムなどのアプリケーションに理想的な選択肢です。

 

MIPI CSI-2 インターフェイス

MIPI CSI-2 (MIPI カメラ シリアル インターフェイス 第 2 世代) 標準は、高性能、コスト効率が高く、使いやすいインターフェイスです。MIPI CSI-2 は、4 つの画像データ レーンで最大 10 Gb/s の帯域幅を提供し、各レーンは最大 2.5 Gb/s のデータ転送が可能です。MIPI CSI-2 は USB 3.0 より高速で、1080p から 8K 以降のビデオを処理する信頼性の高いプロトコルを備えています。さらに、MIPI CSI-2 はオーバーヘッドが低いため、より高い正味画像帯域幅を備えています。

MIPI CSI-2 インターフェイスは、マルチコア プロセッサーのおかげで、CPU からのリソースの使用量が少なくなります。これは、Raspberry Pi および Jetson Nano のデフォルトのカメラ インターフェイスです。Raspberry Pi カメラ モジュール V1 および V2 もこれに基づいています。

5MP USBカメラモジュール

MIPI CSI-2 インターフェイスの制限事項

MIPI CSI は強力で人気のあるインターフェイスですが、いくつかの制限があります。たとえば、MIPI カメラは追加のドライバーに依存して動作します。これは、組み込みシステムのメーカーが本気でそれを推進しない限り、さまざまなイメージ センサーのサポートが制限されていることを意味します。

USBインターフェース

USB インターフェイスは、カメラと PC という 2 つのシステム間の接続点として機能する傾向があります。USB インターフェイスはプラグ アンド プレイ機能でよく知られているため、USB インターフェイスを選択すると、組み込みビジョン インターフェイスの高価で長期にわたる開発時間とコストに別れを告げることができます。古いバージョンの USB 2.0 には、重大な技術的制限があります。テクノロジーが衰退し始めると、そのコンポーネントの多くが互換性がなくなります。USB 3.0 および USB 3.1 Gen 1 インターフェイスは、USB 2.0 インターフェイスの制限を克服するために発売されました。

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USB 3.0インターフェース

USB 3.0 (および USB 3.1 Gen 1) インターフェイスは、さまざまなインターフェイスの優れた機能を組み合わせています。これには、プラグアンドプレイの互換性と低い CPU 負荷が含まれます。USB 3.0 のビジョン産業規格も、高解像度および高速カメラの信頼性を高めます。

追加のハードウェアは最小限で済み、最大 40 メガバイト/秒の低帯域幅をサポートします。最大帯域幅は 480 メガバイト/秒です。これは、USB 2.0 の 10 倍、GigE の 4 倍高速です。プラグ アンド プレイ機能により、組み込みビジョン デバイスを簡単に交換できるため、損傷したカメラを簡単に交換できます。

USB 3.0 インターフェースの制限事項

USB 3.0 インターフェイスの最大の欠点は、高解像度センサーを高速で実行できないことです。もう 1 つの欠点は、ホスト プロセッサから最大 5 メートルの距離までしかケーブルを使用できないことです。より長いケーブルも利用可能ですが、それらにはすべて「ブースター」が取り付けられています。これらのケーブルが産業用カメラとどのように連携して機能するかは、個別のケースごとに確認する必要があります。

MIPI カメラと USB カメラ – 機能ごとの比較

 

特徴	USB3.0	MIPI CSI-2
SoC での可用性	ハイエンド SoC の場合	多数（通常は 6 レーンが利用可能）
帯域幅	400MB/秒	320 MB/秒/レーン 1280 MB/秒 (4 レーンの場合)*
ケーブルの長さ	< 5 メートル	<30cm
スペース要件	高い	低い
プラグ＆プレイ	サポートされています	サポートされていません
開発費	低い	中～高

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