MJPEG vs YUY2 dành cho mô-đun máy ảnh nội soi USB UVC: Định dạng video nào phù hợp với máy chủ?

Trả lời nhanh

MJPEG và YUY2 đặt các tải khác nhau lên liên kết USB và máy chủ. YUY2 mang dữ liệu video không nén và có thể yêu cầu nhiều băng thông USB hơn, trong khi MJPEG nén từng khung hình trước khi truyền và do đó làm giảm dữ liệu liên kết nhưng yêu cầu giải mã phía máy chủ. Đối với thiết bị nội soi OEM, lựa chọn chính xác tùy thuộc vào vị trí tắc nghẽn: băng thông USB, khả năng giải mã/CPU chủ, quy trình xử lý hình ảnh, yêu cầu về độ trễ hoặc chế độ camera được hỗ trợ. Hỗ trợ định dạng khác nhau tùy theo kiểu máy, vì vậy bước đầu tiên là xác nhận kết hợp độ phân giải/tốc độ khung hình nào thực sự có sẵn trên mô-đun đã chọn.

1. Tại sao định dạng video lại quan trọng đối với camera nội soi

Nhiều dự án USB/UVC trước tiên tập trung vào độ phân giải và tốc độ khung hình, nhưng định dạng video xác định lượng dữ liệu di chuyển qua kết nối USB và máy chủ phải làm gì với dữ liệu đó. Điều này trở nên quan trọng trong các hệ thống nội soi vì máy ảnh cũng có thể sử dụng cáp dài, đèn LED và máy chủ nhúng nhỏ gọn thay vì máy tính để bàn mạnh mẽ.

2. YUY2: Nhiều dữ liệu liên kết hơn, công việc nén ít hơn

YUY2 là định dạng YUV không nén. Ưu điểm là máy chủ nhận được dữ liệu hình ảnh mà không cần nén/giải nén JPEG. Điều này có thể hữu ích khi ứng dụng cần truy cập hình ảnh trực tiếp hoặc muốn tránh các hiện tượng nén. Sự đánh đổi là khối lượng dữ liệu cao hơn, điều này có thể hạn chế sự kết hợp độ phân giải/tốc độ khung hình thực tế qua liên kết USB có sẵn.

3. MJPEG: Giảm dữ liệu USB, giải mã máy chủ nhiều hơn

MJPEG nén từng khung hình thành hình ảnh JPEG. Điều này làm giảm lượng dữ liệu được truyền qua USB và có thể làm cho độ phân giải hoặc tốc độ khung hình cao hơn trở nên thiết thực hơn trên một liên kết bị ràng buộc. Tuy nhiên, máy chủ phải giải mã luồng. Do đó, bộ xử lý nhúng hoặc thiết bị di động có công suất thấp có thể chuyển nút cổ chai từ băng thông USB sang khả năng giải mã phần cứng hoặc CPU.

 

4. Cùng một camera có thể hoạt động khác nhau trên các máy chủ khác nhau

Chế độ chạy trơn tru trên máy tính để bàn có thể không ổn định trên thiết bị đầu cuối Android, bộ xử lý nhúng công suất thấp hoặc bộ chia USB. Lý do không nhất thiết phải là máy ảnh. Hoạt động của bộ điều khiển USB máy chủ, hiệu suất giải mã, băng thông bộ nhớ, ngăn xếp video của hệ điều hành và phần mềm ứng dụng đều có thể thay đổi kết quả.

5. Độ phân giải và tốc độ khung hình phải được đánh giá cùng với định dạng

Đừng coi '1080P60' là yêu cầu hệ thống hoàn chỉnh. Hỏi: ở định dạng video nào, trên máy chủ nào, qua cáp nào và với ứng dụng nào? Ví dụ: nếu một dự án cần hướng OV2740 tốc độ khung hình cao thì máy chủ đã chọn phải được kiểm tra bằng chế độ đầu ra được hỗ trợ chính xác thay vì giả sử mọi định dạng đều có thể cung cấp cùng tốc độ khung hình.

6. Chiều dài cáp có thể làm giảm biên độ hệ thống

Đường dẫn USB dài hơn có thể làm giảm biên độ tín hiệu và công suất. Nếu chế độ không nén băng thông cao đã gần đến giới hạn, thì kiến ​​trúc cáp, đầu nối và trung tâm cuối cùng có thể bộc lộ sự mất ổn định mà không thể nhìn thấy được trong quá trình thử nghiệm băng ghế cáp ngắn. Đây là một lý do tại sao lựa chọn MJPEG/YUY2 phải được xác thực bằng cáp dành cho mục đích sản xuất.

7. Yêu cầu xử lý ảnh có thể thay đổi lựa chọn

Nếu máy chủ thực hiện thị giác máy, đo lường hoặc nâng cao hình ảnh bổ sung, đầu vào không nén có thể đơn giản hóa chuỗi xử lý. Nếu mục tiêu chính là ghi hoặc xem trước qua liên kết USB2.0 bị hạn chế, MJPEG nén có thể thực tế hơn. Câu trả lời đúng phụ thuộc vào quy trình làm việc tiếp theo, không chỉ máy ảnh.

8. Trình tự xác thực OEM

1. Xác nhận các định dạng được mô-đun hỗ trợ ở độ phân giải và tốc độ khung hình được yêu cầu.

2. Kiểm tra riêng YUY2 và MJPEG khi cả hai đều được hỗ trợ.

3. Sử dụng máy chủ mục tiêu, không chỉ PC phát triển.

4. Sử dụng chiều dài cáp và đường dẫn đầu nối cuối cùng.

5. Giám sát tốc độ khung hình, treo, ngắt kết nối và tải CPU/giải mã máy chủ.

6. Xác minh định dạng được ứng dụng cuối cùng sử dụng sau khi kết nối lại và kiểm tra chu kỳ nguồn.

Câu hỏi thường gặp

MJPEG có luôn tốt hơn cho máy ảnh nội soi USB2.0 không?

Không. MJPEG giảm dữ liệu USB nhưng bổ sung thêm công việc giải mã. Nó rất hữu ích khi liên kết USB là nút thắt cổ chai chính và máy chủ có thể giải mã một cách đáng tin cậy.

YUY2 có tốt hơn cho việc xử lý hình ảnh không?

Điều này có thể thuận tiện vì dữ liệu không được nén dưới dạng JPEG, nhưng yêu cầu băng thông cao hơn có thể hạn chế các chế độ khả dụng.

Tại sao một định dạng hoạt động trong khi một định dạng khác lại bị treo?

Điểm nghẽn có thể là băng thông USB, giải mã máy chủ, bộ nhớ, phần mềm hoặc lề cáp. Kiểm tra từng phần riêng biệt.

Type-C có thay đổi hành vi MJPEG hoặc YUY2 không?

Hình dạng đầu nối không xác định định dạng video hoặc tốc độ USB. Máy ảnh Type-C vẫn có thể sử dụng USB2.0 UVC.

Máy chủ Android có thể giải mã MJPEG không?

Nhiều người có thể, nhưng khả năng tương thích phụ thuộc vào thiết bị, phần mềm và chế độ video chính xác. Máy chủ mục tiêu cần được kiểm tra.

Tôi nên cung cấp những gì để đánh giá định dạng?

Cung cấp độ phân giải, tốc độ khung hình, máy chủ, hệ điều hành, ứng dụng, độ dài cáp và liệu phần mềm có cần dữ liệu hình ảnh nén hay không nén hay không.

Phần kết luận

MJPEG và YUY2 giải quyết các ràng buộc hệ thống khác nhau. Chọn định dạng bằng cách xác định xem liên kết USB hoặc đường dẫn xử lý máy chủ có hạn chế hơn hay không, sau đó xác thực chế độ độ phân giải/tốc độ khung hình chính xác trên phần cứng cuối cùng.