우리 중 많은 사람들이 “USB 3.0 SuperSpeed” 카메라라는 단어를 볼 때, 5기가비트/초 광고된 최대 대역폭을 당연하게 여깁니다. 하지만 사실 보이는 것이 항상 얻는 것은 아닙니다. 실제로 5GBps의 이론적 대역폭은 데이터를 이러한 속도로 전송하고 수신 측에서 데이터를 폐기하는 것 외에는 아무것도 하지 않을 때에만 적용될 수 있습니다. 따라서 USB 3.0에서 실제로 얻을 수 있는 것은 USB 3.0이 제공하는 다양한 유형의 최종 애플리케이션에 따라 달라집니다. 이 블로그에서는 USB 3.0 표준 USB 비디오 클래스(UVC) 장치와 더 중요한 것은 이콘의 See3CAM 제품 라인에 초점을 맞출 것입니다.
먼저 몇 가지 일반적인 오해를 풀어보겠습니다. 광고되는 최대 대역폭은 USB 포트가 아닌 USB 호스트 컨트롤러당입니다. PC는 일반적으로 여러 포트와 허브를 가질 수 있으며, 이들은 내부적으로 하나의 호스트 컨트롤러에 연결되어 있어 대역폭을 효과적으로 공유할 수 있습니다.
그렇다면 이론적 대역폭에 실제로 영향을 미치는 것은 무엇이며, 마지막에는 무엇을 얻을 수 있을까요? 답은 USB 카메라가 연결된 3가지 기본 구성 요소에 달려 있습니다.
- 호스트 컨트롤러.
- 스트리밍 애플리케이션.
- 디스플레이 드라이버.
USB 카메라의 데이터가 디스플레이에 표시되어야 하므로 스트리밍에 사용되는 애플리케이션과 디스플레이 드라이버가 USB 3.0의 속도와 일치해야 최대 대역폭을 얻을 수 있습니다. e-con의 스트리밍 애플리케이션 e-CAMView와 일반 인텔 HD 그래픽을 사용하면 최대 실제 대역폭은 초당 약 2기가비트입니다.
이제 실질적인 대역폭 제한과 기여 요인을 이해하기 시작하면서 PC의 대역폭을 최적화하고 최대한 활용하는 방법에 대해 이야기해 보겠습니다. 다음은 PC를 최적화하는 방법을 강조하는 몇 가지 요점입니다,
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인텔 또는 르네사스와 같은 표준 USB 호스트 컨트롤러.
시중에 나와 있는 모든 호스트 컨트롤러가 USB 3.0에 최적화되어 있는 것은 아닙니다. USB 3.0을 지원하는 저렴한 컨트롤러도 있지만 인텔이나 르네사스 호스트 컨트롤러의 표준에는 미치지 못하는 것도 있습니다.
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표준 타사 애플리케이션 대신 최적화된 스트리밍 애플리케이션.
좋은 스트리밍 애플리케이션은 더 나은 결과를 제공하기 위해 동급 최고의 소프트웨어 구성 요소와 업데이트된 소프트웨어 구성 요소를 사용해야 합니다. 최고의 최신 Windows 애플리케이션 계층을 활용하도록 정기적으로 업데이트되는 e-CAMView와 같은 애플리케이션은 표준 타사 스트리밍 애플리케이션보다 확실히 우수한 성능을 발휘합니다.
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고급 스트리밍 애플리케이션에 적합한 그래픽 카드입니다.
인텔 HD 그래픽과 같은 표준 그래픽 드라이버는 YUV와 같은 압축되지 않은 형식의 1080P 60 FPS와 같은 대부분의 스트리밍 애플리케이션에 적합하지만, 더 집약적인 애플리케이션의 경우 전용 그래픽 카드가 유리합니다.
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단일 인터페이스 대신 여러 호스트 컨트롤러 인터페이스.
이것은 대역폭 최적화를 위한 가장 중요하고 가장 높은 기여 요인입니다. 앞서 논의한 바와 같이, USB 3.0의 대역폭은 단일 호스트 컨트롤러에서 시작하는 포트 간에 공유됩니다. 대부분의 PC에서 메인보드에 내장된 USB 3.0 포트는 공통 호스트를 가지고 있어 이들 간에 효과적인 대역폭을 공유할 수 있습니다. 이 문제를 해결하는 가장 좋은 방법 중 하나는 각 USB 3.0 포트에 전용 호스트 컨트롤러가 있는 다중 호스트 PCIe 확장 카드를 사용하는 것입니다. 이 방법을 사용하면 PCIe 카드의 모든 포트에서 전체 USB 3.0 대역폭을 달성할 수 있습니다.
다음은 여러 마더보드에서 확인된 몇 가지 멀티 호스트 PCIe 카드입니다. 여기서 중요한 점은 마더보드가 PCIe – 2세대 이상 및 4배 이상의 속도를 지원해야 한다는 것입니다.
- Startech PEXUSB3S44V
- IOI Tech U3X4-PCIE4XE111
다음 마더보드는 4개의 개별 1080P 60 FPS 비압축 UYVY 스트림(각각 1.9GBps)을 스트리밍하도록 테스트되었으며, e-CAMView를 사용하여 디스플레이에 제공되었습니다.
- 1. 인텔 HD 그래픽이 탑재된 인텔 ® 데스크톱 보드 DB85FL with Intel HD graphics.
- GigaByte GA-B85M-D3H with Intel HD graphics.
- GigaByte GA-990FXA-UD3 R5 with NVIDIA GeForce GTX 960.
최소 2세대 및 4배 속도를 지원하는 다른 마더보드도 비슷한 동작을 가져야 합니다. 참고: 테스트는 Windows 7, 8.1(e-CAMView) 및 Ubuntu 14.04 OS(e-con의 GUVCview)에서 수행되었습니다.
결론적으로, Se3CAM에서 USB 3.0에서 최대 대역폭을 추출하려면 위의 옵션을 사용하는 것이 좋습니다. 또한 주목할 만한 점은 UYVY(1.9GBps)의 1080P 60 스트림 또는 기타 유사한 대역폭 요구 사항과 같은 일반 스트리밍 시나리오는 특별한 하드웨어가 필요하지 않다는 것입니다. 인텔 HD 그래픽이 탑재된 단일 USB 3.0 호스트로도 충분합니다.