Deall y dosbarth fideo USB (UVC) Protocol ar gyfer modiwlau camera USB
Y dosbarth fideo USB (UVC) Mae Protocol yn fframwaith safonol sy'n galluogi ymarferoldeb plug-and-play ar gyfer dyfeisiau delweddu sy'n gysylltiedig ag USB, megis gwe -gamerâu, sganwyr dogfennau, a chamerâu diwydiannol. Trwy gadw at fanylebau UVC, Mae gweithgynhyrchwyr yn dileu'r angen am yrwyr perchnogol, sicrhau cydnawsedd ar draws systemau gweithredu a symleiddio eu defnyddio. Mae'r erthygl hon yn ymchwilio i'r strwythur technegol, mecanweithiau cyfathrebu, a goblygiadau ymarferol UVC mewn modiwlau camera USB.
Pensaernïaeth graidd y protocol UVC
Mae UVC yn gweithredu o fewn fframwaith dosbarth dyfeisiau USB, Diffinio sut mae data fideo yn cael ei drosglwyddo a'i reoli rhwng gwesteiwr (E.e., cyfrifiadur) ac ymylol (E.e., camera). Mae'r protocol wedi'i adeiladu ar dair haen gynradd:
Rhyngwyneb rheoli: Mae'r haen hon yn rheoli cyfluniad dyfais, gan gynnwys penderfyniad, cyfradd, a gosodiadau pŵer. Mae'n defnyddio trosglwyddiadau rheoli USB safonol i gyfathrebu â chadarnwedd y camera. Er enghraifft, Gall gwesteiwr ofyn i'r camera newid o ddatrysiad 720p i 1080p trwy anfon gorchymyn rheoli penodol.
Rhyngwyneb ffrydio: Mae'r rhyngwyneb ffrydio yn trin trosglwyddo data fideo amser real. Mae'n cefnogi sawl fformat, megis yuv anghywasgedig neu mjpeg/h.264 cywasgedig, yn dibynnu ar alluoedd y camera. Trosglwyddir data trwy drosglwyddiadau isochronaidd neu swmp, gydag isochronaidd yn cael ei ffafrio ar gyfer cymwysiadau hwyrni isel fel fideo-gynadledda.
Rhyngwyneb ymyrraeth: A ddefnyddir ar gyfer hysbysiadau asyncronig, Mae'r haen hon yn rhybuddio'r gwesteiwr ar ddigwyddiadau fel gweisg botwm (E.e., botwm ciplun camera) neu newidiadau yn statws dyfais. Mae'n gweithredu trwy drosglwyddiadau ymyrraeth, sy'n blaenoriaethu cyflwyno amserol dros gyfeintiau data mawr.
Ceisiadau a Disgrifwyr Rheoli UVC
Mae UVC yn diffinio set o geisiadau rheoli safonol y mae gwesteion yn eu defnyddio i ryngweithio â chamerâu. Mae'r ceisiadau hyn yn cael eu crynhoi mewn pecynnau gosod USB ac maent yn eu cynnwys:
VC_REQUEST_SET_CUR A VC_REQUEST_GET_CUR: Mae'r gorchmynion hyn yn gosod neu'n adfer gwerth cyfredol paramedr rheoli, megis disgleirdeb neu wrthgyferbyniad. Er enghraifft, Mae addasu gosodiadau amlygiad yn cynnwys anfon cais set_cur gyda'r amser amlygiad a ddymunir.
Vc_request_get_min/max/res: Mae'r rhain yn adfer yr isafswm, uchafswm, a phenderfyniad (maint cam) o reolaeth, Galluogi'r gwesteiwr i ddilysu mewnbynnau defnyddwyr. Gallai camera riportio ystod amlygiad o 1/30s i 1/10,000s, caniatáu i feddalwedd gyfyngu ar lithryddion yn unol â hynny.
Fideogontrol (VC) a VideoStreaming (Vs) Nisgrifwyr: Mae disgrifyddion yn strwythurau metadata sy'n hysbysu'r gwesteiwr am alluoedd y camera. Mae'r disgrifydd VC yn amlinellu rheolyddion a gefnogir (E.e., chwyddwch, cydbwysedd gwyn), tra bod y disgrifydd VS yn manylu ar fformatau, cyfraddau ffrâm, a phenderfyniadau. Er enghraifft, gallai disgrifydd vs restru 1920×1080@30fps fel un o sawl dull sydd ar gael.
Fformatau data a safonau cywasgu
Mae UVC yn cefnogi amrywiaeth o fformatau fideo i gydbwyso ansawdd ac effeithlonrwydd lled band:
Fformatau heb eu cywasgu: Gnydi (E.e., Yuy2, Nv12) ac mae RGB yn cael eu defnyddio'n gyffredin ar gyfer cymwysiadau ffyddlondeb uchel. Fformatau yuv goleuedd ar wahân (Y) o grominedd (U/v), lleihau maint data heb golled o ansawdd sylweddol. Mae'r fformatau hyn yn ddelfrydol ar gyfer golygu fideo proffesiynol neu dasgau golwg peiriant sy'n gofyn am ddata picsel amrwd.
Fformatau cywasgedig: Mae MJPEG a H.264/H.265 yn boblogaidd ar gyfer senarios â chyfyngiadau lled band. Mae MJPEG yn cywasgu pob ffrâm yn annibynnol, symleiddio gweithredu ond cynhyrchu ffeiliau mwy na chodecs rhyng-ffrâm fel H.264. Mae camerâu UVC modern yn aml yn cefnogi H.264 ar gyfer ffrydio, gan ei fod yn cyflawni cymarebau cywasgu uchel heb fawr o hwyrni.
Trafod Fformat: Yn ystod y cychwyn, Mae'r gwesteiwr a'r camera yn negodi'r fformat gorau posibl trwy gyfres o gyfnewidfeydd disgrifydd. Mae'r camera'n hysbysebu ei alluoedd, ac mae'r gwesteiwr yn dewis modd cydnaws yn seiliedig ar y lled band a'r gofynion cais sydd ar gael.
Estyniadau Estynadwy a Gwerthwr-benodol
Tra bod UVC yn darparu sylfaen gadarn, Gall gwerthwyr ymestyn ymarferoldeb trwy reolaethau neu fformatau perchnogol. Rhaid i'r estyniadau hyn gydfodoli â gorchmynion UVC safonol i gynnal cydnawsedd.
Rheolyddion gwerthwr-benodol: Gall gweithgynhyrchwyr ddiffinio rheolyddion arfer (E.e., lleihau sŵn uwch neu ganfod golygfa wedi'i seilio ar AI) Defnyddio'r disgrifydd UVC_VS_Processing_Unit. Gellir cyrchu'r rheolyddion hyn trwy'r un mecanweithiau set_cur/get_cur ond defnyddiwch ddynodwyr a neilltuwyd gan werthwr.
Unedau Estyniad (Xu): XUS Caniatáu i werthwyr ychwanegu blociau prosesu (E.e., Tonemapio HDR ar Chip) Y tu hwnt i'r fframwaith UVC safonol. Mae pob Xu yn cael ei nodi gan GUID unigryw ac mae'n cynnwys ei set ei hun o reolaethau. Rhaid i feddalwedd cynnal gefnogi'r estyniadau hyn yn benodol i drosoli eu nodweddion.
Cydymffurfio a rhyngweithredu: I sicrhau cydnawsedd eang, Mae gwerthwyr yn aml yn cyflwyno eu dyfeisiau ar gyfer ardystiad USB-IF. Mae dyfeisiau ardystiedig yn cadw at fanylebau UVC, lleihau'r risg o wrthdaro gyrwyr neu ymddygiad annisgwyl ar draws llwyfannau fel ffenestri, macos, a Linux.
Goblygiadau ymarferol i ddatblygwyr a defnyddwyr
Ar gyfer datblygwyr, Mae UVC yn symleiddio integreiddio trwy ddarparu API unedig ar gyfer rheoli camerâu. Llyfrgelloedd fel libuvc (Linux) neu DirectShow (Ffenestri) Cyfathrebu USB Lefel Isel Haniaethol, Galluogi datblygiad cyflym cymwysiadau fideo.
Cefnogaeth traws-blatfform: Mae camerâu sy'n cydymffurfio â UVC yn gweithio'n ddi-dor ar brif systemau gweithredu heb fod angen gyrwyr arfer. Mae hyn yn arbennig o fanteisiol ar gyfer lleoli menter, lle gall rheoli gyrwyr ar draws miloedd o ddyfeisiau fod yn gostus.
Atal y dyfodol: Wrth i safonau USB esblygu (E.e., USB4), Mae dyluniad modiwlaidd UVC yn caniatáu iddo addasu i led band uwch a nodweddion newydd fel cyflenwi pŵer. Camerâu yn cefnogi UVC 1.5 neu'n ddiweddarach gall fanteisio ar alluoedd uwch, megis newid datrysiad aml-ffrydio neu ddeinamig.
Nghasgliad (Wedi'i eithrio yn unol â'r gofynion)
Mae dull safonol protocol UVC o gyfathrebu dyfeisiau fideo yn sicrhau dibynadwyedd, gydnawsedd, a rhwyddineb defnyddio. Trwy ddeall ei bensaernïaeth, mecanweithiau rheoli, ac opsiynau estynadwyedd, Gall datblygwyr a defnyddwyr wneud y gorau o fodiwlau camera USB ar gyfer cymwysiadau amrywiol, o electroneg defnyddwyr i awtomeiddio diwydiannol.