USB bideo klasea ulertzea (Uvc) USB kamera moduluen protokoloa

USB bideo klasea (Uvc) Protokoloa estandarizatutako esparrua da, konektatutako eta erreproduzitzeko funtzionaltasunak USB konektatutako irudien gailuetarako, hala nola, webcams, Dokumentuen eskanerrak, eta kamera industrialak. UVC zehaztapenak atxikiz, Fabrikatzaileek kontrolatzaile jabedunen beharra ezabatzen dute, Sistema eragileetan eta inplementazio sinplifikatzaileen bateragarritasuna ziurtatzea. Artikulu honek egitura teknikoa da, Komunikazio mekanismoak, eta UVCren inplikazio praktikoak USB kamera moduluetan.

UVC protokoloaren oinarrizko arkitektura

UVC USB gailuaren klaseko esparruan funtzionatzen du, Bideo datuak ostalariaren artean nola transmititzen eta kontrolatzen diren zehaztea (E.G., Ordenagailu bat) eta periferikoa (E.G., Kamera). Protokoloa lehen geruza nagusietan eraikitzen da:

Kontrol interfazea: Geruza honek gailuaren konfigurazioa kudeatzen du, Ebazpena barne, fotograma-tasa, eta potentzia ezarpenak. USB kontrol transferentzia estandarrak erabiltzen ditu kameraren firmwarearekin komunikatzeko. Adibidez, Ostalari batek kamera eska dezake 720p-tik 1080p bereizmenera aldatzeko, kontrol komando zehatz bat bidalita.

Streaming interfazea: Streaming interfazeak denbora errealeko bideo datuen transferentzia kudeatzen du. Formatu anitz onartzen ditu, hala nola, konprimitu gabeko YUV edo konprimitu MJPEG / H.264, Kameraren gaitasunen arabera. Datuak transferentzia isokroniko edo ontziratuak transmititzen dira, bideo-konferentziak bezalako latentzia gutxiko aplikazioetarako nahiago izan da.

INTERFAZIO EREMUA: Jakinarazpen asinkronikoetarako erabiltzen da, Geruza honek ostalaria botoiaren prentsak bezalako ekitaldietara abisatzen du (E.G., Kameraren argazkia botoia) edo gailuaren egoeraren aldaketak. Eten-transferentzien bidez funtzionatzen du, Datu bolumen handien bidez entrega puntuala lehenesten dutenak.

UVC kontrol eskaerak eta deskribatzaileak
UVC-k kamerekin elkarreragiteko erabiltzen dituen kontrol estandarizazio eskaeren multzoa definitzen du. Eskaera horiek USB konfigurazio paketeetan enkapsulatuta daude eta barne hartzen dira:

Vc_request_set_cur eta vc_request_get_cur: Komando hauek kontrol parametro baten uneko balioa ezarri edo berreskuratzen dute, hala nola, distira edo kontrastea. Adibidez, Esposizio-ezarpenak egokitzea Nahi duzun esposizio denborarekin SET_CUR eskaera bidaltzea dakar.

Vc_request_get_min / max / res: Horiek gutxienekoak berreskuratzen dituzte, gehienezko, eta ebazpena (Step tamaina) kontrol baten, ostalaria erabiltzaileen sarrerak balioztatzeko gaitu. Kamera batek 1 / 30eko 1 / 10.000 bitarteko esposizio-tartea salatu dezake, softwareak horren arabera irristatzeko aukera ematen du.

Bideokontrol (Vc vc) eta bideoakTreaming (V vs vs vs) Deskribatzaile: Deskribatzaileak ostalariaren gaitasunen berri ematen duten metadatuen egiturak dira. VC deskriptoreak onartzen ditu kontrolak onartzen ditu (E.G., zoaz, zuriko oreka), VS deskribatzailearen xehetasunak formatuak diren bitartean, Markoaren tasak, eta ebazpenak. Adibidez, A VS deskribatzailea 1920 lezake×1080@ 30fps eskuragarri dauden modalitateetako bat da.

Datuen formatuak eta konpresio arauak
UVC-k bideo formatu ugari onartzen ditu kalitatea eta banda zabalera eraginkortasuna orekatzeko:

Konprimitu gabeko formatuak: Etekin (E.G., Yuy2, Nv12) eta RGB fideltasun handiko aplikazioetarako erabiltzen dira normalean. YUV formatuak luminantzia bereizia (Y) Kromenantziatik (U / v), Datuen tamaina murriztea kalitate galera garrantzitsurik gabe. Formatu hauek bideo edizio profesionalak edo makina-ikuspegietako zereginetarako aproposak dira pixeleko datu gordinak behar dituztenak.

Konprimitutako formatuak: MJPEG eta H.264 / H.265 ezagunak dira banda zabalera mugatutako eszenatokietan. Mjpeg marko bakoitza modu independentean konprimitzen du, Inplementazioa sinplifikatzea, baina F fitxategi handiagoak ekoiztea H.264 bezalako markoen kodeak baino. UVC kamera modernoak askotan H.264 onartzen du streamingerako, Konpresio-ratio altuak lortzen dituen heinean latentzia minimoarekin.

Formatu negoziazioa: Hasieratzean, Ostalariak eta kamerak formatu optimoa negoziatzen dute deskribatzaileen truke batzuen bidez. Kamerak bere gaitasunak iragartzen ditu, Eta ostalariak modu bateragarria hautatzen du banda zabalera eta aplikazio eskakizunetan oinarritutako modu bateragarria.

Hedagarritasuna eta saltzaileen berariazko luzapenak
UVC-k fundazio sendoa eskaintzen duen bitartean, Saltzaileek funtzionaltasuna luzatu dezakete kontrolatzaile edo formatuen jabedunen bidez. Luzapen horiek UVC komando estandarrekin elkarbizitza izan behar dute bateragarritasuna mantentzeko.

Saltzailearen berariazko kontrolak: Fabrikatzaileek kontrol pertsonalizatuak definitu ditzakete (E.G., Zarata murrizteko aurreratua edo AI oinarritutako eszena hautematea) UVC_VS_PROCESSING_UNIT deskribatzailea erabiliz. Kontrol horiek Set_cur / get_cur mekanismo berberen bidez sartzen dira, baina saltzaileen esleitutako identifikatzaileak erabiltzen dituzte.

Luzapen unitateak (Xu): Xus Baimendu saltzaileei prozesatzeko blokeak gehitzeko (E.G., on-chip hdr tonemapping) UVCko esparru estandarretik haratago. Xu bakoitza GID bakarra da eta bere kontrol multzo propioa biltzen du. Ostalari softwareak berariaz babestu behar ditu luzapen horiek beren ezaugarriak aprobetxatzeko.

Betetzea eta elkarreragingarritasuna: Bateragarritasun zabala ziurtatzeko, Saltzaileek sarritan bidaltzen dituzte gailuak USB-ziurtagiria. Ziurtatutako gailuak UVC zehaztapenak betetzen dituzte, Windows bezalako plataformetan gidariaren gatazkak edo ustekabeko jokabideak murriztea, macos, eta Linux.

Garatzaile eta erabiltzaileentzako inplikazio praktikoak
Garatzaileentzako, UVC-k integrazioa sinplifikatzen du kameraren kontrolerako API bateratua eskainiz. Libuvc bezalako liburutegiak (Araztu) edo directshow (Mantentze) LABURPENA Maila baxuko USB komunikazioa, Bideo-aplikazioen garapen azkarra gaitzea.

Plataforma gurutzatuen laguntza: UVC-rekin bateragarriak diren kamerak funtzionatzen du sistema eragile garrantzitsuenetan gidariei pertsonalizatuak behar izan gabe. Hori bereziki abantaila da enpresen hedapenetarako, Milaka gailu zeharkatzen dituzten gidariak garestiak izan daitezke.

Etorkizuna iragaztea: USB estandarrak eboluzionatu ahala (E.G., Usb4), UVCren diseinu modularrak banda zabalera altuagoetara eta funtzio berriengana egokitzeko aukera ematen du. Kamerak UVC onartzen 1.5 edo geroago gaitasun aurreratuak aprobetxatu ditzake, hala nola, streaming anitzeko edo bereizmen dinamikoa aldatzea.

Bukaera (Eskakizunen arabera baztertuta)
Bideo gailuaren komunikaziorako UVC Protokoloak ikuspegi normalizatua fidagarritasuna bermatzen du, bateragarritasuna, eta erabiltzeko erraztasuna. Bere arkitektura ulertuz, Kontrol mekanismoak, eta hedapen aukerak, Garatzaileek eta erabiltzaileek USB kamera moduluak optimizatu ditzakete aplikazio desberdinetarako, Kontsumitzaileen elektronikatik automatizazio industrialera.