MIPI 카메라 vs USB 카메라
지난 몇 년 동안 임베디드 비전은 단순한 유행어에서 산업, 의료, 소매, 엔터테인먼트, 농업 등 다양한 분야에서 널리 사용되는 기술로 발전했습니다. 임베디드 비전은 발전 단계마다 사용 가능한 카메라 인터페이스의 종류도 크게 늘어났습니다. 하지만 이러한 기술 발전에도 불구하고 MIPI와 USB 인터페이스는 여전히 대부분의 임베디드 비전 애플리케이션에서 가장 널리 사용되는 두 가지 인터페이스입니다.
MIPI 인터페이스
MIPI(Mobile Industry Processor Interface)는 모바일 애플리케이션 프로세서를 위해 MIPI 얼라이언스에서 시작한 개방형 표준 및 사양입니다.MIPI 카메라 모듈MIPI 카메라 모듈은 일반적으로 휴대폰과 태블릿에서 찾아볼 수 있으며, 500만 화소 이상의 고화질 해상도를 지원합니다. MIPI는 비디오 표시 표준인 MIPI DSI와 비디오 입력 표준인 MIPI CSI로 나뉩니다. 현재 MIPI 카메라 모듈은 스마트폰, 블랙박스, 경찰 카메라, 고화질 마이크로 카메라, 네트워크 감시 카메라 등 다양한 임베디드 제품에 널리 사용되고 있습니다.
MIPI 디스플레이 직렬 인터페이스(MIPI DSI®)는 호스트 프로세서와 디스플레이 모듈 간의 고속 직렬 인터페이스를 정의합니다. 이 인터페이스를 통해 제조업체는 고성능, 저전력 소비, 낮은 전자기 간섭(EMI)을 구현하는 디스플레이를 통합하는 동시에 핀 수를 줄이고 다양한 공급업체 간의 호환성을 유지할 수 있습니다. 설계자는 MIPI DSI를 사용하여 가장 까다로운 이미지 및 비디오 환경에서도 뛰어난 색상 재현을 제공하고 입체 콘텐츠 전송을 지원할 수 있습니다.
MIPI는 카메라와 호스트 장치 간의 이미지 및 비디오 전송을 위한 가장 널리 사용되는 인터페이스입니다. MIPI는 사용이 간편하고 다양한 고성능 애플리케이션을 지원하는 장점이 있어 널리 사용되고 있습니다. 또한 1080p, 4K, 8K 이상의 비디오 및 고해상도 이미지 촬영과 같은 강력한 기능도 갖추고 있습니다.
MIPI 인터페이스는 헤드 마운트형 가상 현실 장치, 스마트 교통 애플리케이션, 제스처 인식 시스템, 드론, 얼굴 인식, 보안, 감시 시스템 등과 같은 응용 분야에 이상적인 선택입니다.
MIPI CSI-2 인터페이스
MIPI CSI-2(MIPI 카메라 직렬 인터페이스 2세대) 표준은 고성능, 비용 효율성, 그리고 간편한 사용을 제공하는 인터페이스입니다. MIPI CSI-2는 최대 10Gb/s의 대역폭을 제공하며, 4개의 이미지 데이터 레인을 통해 각 레인은 최대 2.5Gb/s의 데이터 전송 속도를 지원합니다. MIPI CSI-2는 USB 3.0보다 빠르며, 1080p부터 8K 이상의 고해상도 비디오를 안정적으로 처리할 수 있는 프로토콜을 갖추고 있습니다. 또한, 낮은 오버헤드 덕분에 MIPI CSI-2는 더 높은 순수 이미지 대역폭을 제공합니다.
MIPI CSI-2 인터페이스는 멀티코어 프로세서 덕분에 CPU 자원을 적게 사용합니다. 라즈베리 파이와 젯슨 나노의 기본 카메라 인터페이스이며, 라즈베리 파이 카메라 모듈 V1과 V2도 이 인터페이스를 기반으로 합니다.
MIPI CSI-2 인터페이스의 한계
MIPI CSI는 강력하고 널리 사용되는 인터페이스이지만 몇 가지 한계점도 있습니다. 예를 들어 MIPI 카메라를 사용하려면 추가 드라이버가 필요합니다. 따라서 임베디드 시스템 제조업체들이 적극적으로 지원하지 않는 한 다양한 이미지 센서에 대한 지원은 제한적입니다.
MIPI의 장점:
MIPI 인터페이스는 DVP 인터페이스보다 신호선 수가 적습니다. 저전압 차동 신호이기 때문에 발생하는 간섭이 적고, 간섭 방지 능력 또한 뛰어납니다. 800W 이상의 장비는 모두 MIPI 인터페이스를 사용하며, 스마트폰 카메라 인터페이스도 MIPI를 사용합니다.
어떻게 작동하는 건가요?
일반적으로 비전 시스템에 사용되는 초소형 보드는 MIPI CSI-2를 지원하며 다양한 지능형 센서 솔루션과 호환됩니다. 또한, 다양한 CPU 보드와도 호환됩니다.
MIPI CSI-2는 MIPI D-PHY 물리 계층을 지원하여 애플리케이션 프로세서 또는 SoC(시스템 온 칩)와 통신합니다. MIPI C-PHY℠ v2.0 또는 MIPI D-PHY℠ v2.5 두 가지 물리 계층 중 하나에 구현할 수 있으므로 레인 확장이 가능합니다.
MIPI 카메라에서 카메라 센서는 이미지를 캡처하여 CSI-2 호스트로 전송합니다. 이미지가 전송될 때, 개별 프레임으로 메모리에 저장됩니다. 각 프레임은 가상 채널을 통해 전송되며, 각 채널은 다시 라인으로 분할되어 한 번에 하나씩 전송됩니다. 따라서 동일한 이미지 센서에서 여러 픽셀 스트림을 사용하여 전체 이미지를 전송할 수 있습니다.
MIPI CSI-2는 데이터 형식과 오류 정정 코드(ECC) 기능을 포함하는 패킷을 사용하여 통신합니다. 단일 패킷은 D-PHY 계층을 통과한 후 필요한 데이터 레인 수만큼 분할됩니다. D-PHY는 고속 모드로 동작하며 채널을 통해 패킷을 수신기로 전송합니다.
그런 다음, CSI-2 수신기는 패킷을 추출하고 디코딩하기 위해 D-PHY 물리 계층을 제공받습니다. 이 과정은 효율적이고 저렴한 구현을 통해 CSI-2 장치에서 호스트로 프레임 단위로 반복됩니다.
USB 인터페이스
그만큼USB 인터페이스USB는 카메라와 PC라는 두 시스템을 연결하는 역할을 하는 경향이 있습니다. 플러그 앤 플레이 기능으로 널리 알려져 있기 때문에 USB 인터페이스를 선택하면 임베디드 비전 인터페이스 개발에 드는 시간과 비용을 절감할 수 있습니다. 하지만 구형 버전인 USB 2.0은 상당한 기술적 한계를 가지고 있습니다. 기술이 점차 노후화됨에 따라 여러 구성 요소의 호환성 문제도 발생하고 있습니다. USB 3.0과 USB 3.1 Gen 1 인터페이스는 USB 2.0 인터페이스의 한계를 극복하기 위해 출시되었습니다.
USB 3.0(및 USB 3.1 Gen 1) 인터페이스는 다양한 인터페이스의 장점을 결합했습니다. 여기에는 플러그 앤 플레이 호환성과 낮은 CPU 부하가 포함됩니다. 또한 USB 3.0의 산업 표준 비전 기술은 고해상도 및 고속 카메라에 대한 신뢰성을 향상시킵니다.
최소한의 추가 하드웨어만 필요하며 최대 40MB/s의 낮은 대역폭을 지원합니다. 최대 대역폭은 480MB/s로, USB 2.0보다 10배, GigE보다 4배 빠릅니다! 플러그 앤 플레이 기능을 통해 임베디드 비전 장치를 손쉽게 교체할 수 있어 손상된 카메라를 간편하게 교체할 수 있습니다.
USB 3.0 인터페이스의 한계점
가장 큰 단점은USB 3.0인터페이스의 단점은 고해상도 센서를 고속으로 작동시킬 수 없다는 것입니다. 또 다른 단점은 호스트 프로세서에서 최대 5미터 거리까지만 케이블을 사용할 수 있다는 점입니다. 더 긴 케이블도 있지만, 모두 "부스터"가 장착되어 있습니다. 이러한 케이블이 산업용 카메라와 얼마나 잘 호환되는지는 각 사례별로 확인해야 합니다.
게시 시간: 2023년 3월 22일
