MIPIカメラ vs USBカメラ

最適なインターフェースの選択は、多くの要因によって左右されます。そして、MIPIとUSBは、依然として最も人気のあるカメラインターフェースの2つです。MIPIとUSBインターフェースの世界を深く掘り下げ、それぞれの機能を比較してみましょう。

ここ数年で、組み込みビジョンは単なる流行語から、産業、医療、小売、エンターテイメント、農業など幅広い分野で広く採用される技術へと進化を遂げました。その進化の各段階において、組み込みビジョンは利用可能なカメラインターフェースの数を大幅に増加させてきました。しかし、技術の進歩にもかかわらず、MIPIとUSBインターフェースは、組み込みビジョンアプリケーションの大部分において依然として最も普及している2つのインターフェースタイプです。

最適なインターフェースの選択は、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、ケーブル長、複雑さ、そしてもちろん総コストなど、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ースを詳細に検討し、それぞれの機能と限界をより深く理解していきます。

720Pカメラモジュール

MIPIとUSBインターフェースのより詳細な解説

 

MIPIカメラとは、カメラモジュールまたは、MIPIインターフェー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インターフェースを使用します。それでは、MIPIとUSBインターフェースのさまざまな種類と、それらがどこで使用されているかを見ていきましょう。

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画像・動画伝送において、現在市場で最も広く使用されているインターフェースです。その人気の理由は、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できる能力にあります。また、1080p、4K、8K以上の動画や高解像度イメージングといった強力な機能も備えています。

MIPIインターフェースは、ヘッドマウント型仮想現実デバイス、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最適な選択肢です。

 

MIPI CSI-2インターフェース

MIPI CSI-2（MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation）規格は、高性能かつコスト効率に優れ、使いやすいインターフェースです。MIPI CSI-2は、最大10 Gb/sの帯域幅と4つの画像データレーンを備え、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よりも高速で、1080pから8K、さらにそれ以上の解像度のビデオを扱うための信頼性の高いプロトコルを備えています。さらに、オーバーヘッドが少ないため、MIPI CSI-2はより高い実効画像帯域幅を実現しています。

MIPI CSI-2インターフェースは、マルチコアプロセッサのおかげでCPUのリソース消費量が少なくて済みます。これはRaspberry PiとJetson Nanoの標準カメラインターフェースです。Raspberry PiカメラモジュールV1とV2もこのインターフェースをベースにしています。

5MP USBカメラモジュール

MIPI CSI-2インターフェースの制限事項

MIPI CSIは強力で人気の高いインターフェースですが、いくつかの制限事項があります。例えば、MIPIカメラは動作するために追加のドライバを必要とします。つまり、組み込みシステムメーカーが積極的に対応しない限り、さまざまなイメージセンサーへの対応は限られているということです。

USBインターフェース

USBインターフェースは、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。プラグアンドプレイ機能でよく知られているため、USBインターフェースを選択すれば、組み込みビジョンインターフェースの開発にかかる高額で時間のかかる開発期間やコストを削減できます。旧バージョンのUSB 2.0には、重大な技術的制約があります。技術が衰退し始めると、多くのコンポーネントが互換性を失います。USB 3.0とUSB 3.1 Gen 1インターフェースは、USB 2.0インターフェースの制約を克服するために開発されました。

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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）インターフェースは、さまざまなインターフェースの長所を兼ね備えています。これには、プラグアンドプレイ互換性と低いCPU負荷が含まれます。また、USB 3.0は画像処理の業界標準規格であるため、高解像度および高速カメラにおける信頼性も向上しています。

最小限の追加ハードウェアで済み、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倍の速度です。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、破損したカメラの交換も容易です。

USB 3.0インターフェースの制限事項

USB 3.0インターフェースの最大の欠点は、高解像度センサーを高速で動作させることができない点です。また、ホストプロセッサからケーブルを最大5メートルまでしか接続できないという制約もあります。より長いケーブルも市販されていますが、それらはすべて「ブースター」を搭載しています。これらのケーブルが産業用カメラとどの程度互換性があるかは、個々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	USB 3.0	MIPI CSI-2
SoCでの利用可能性	ハイエンドSoCでは	多数（通常6車線利用可能）
帯域幅	400MB/秒	320 MB/s/レーン、1280 MB/s（4レーン使用時）*
ケーブルの長さ	5メートル未満	30cm未満
スペース要件	高い	低い
プラグアンドプレイ	サポート対象	サポートされていません
開発費用	低い	中～高

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