임베디드 비전은 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 및 기타 신흥 기술 기반 애플리케이션에서 빠르게 두각을 나타내고 있습니다. 따라서 더 많은 기업이 이미징 기능을 자사 제품에 비용 효율적으로 통합하기 위해 노력하고 있습니다. 이러한 많은 제품과 애플리케이션에서MIPI(Mobile Industry Processor Interface)는 카메라를 호스트 프로세서와 연결하는 가장 인기 있고 편리한 방법 중 하나입니다.
이 블로그에서는 MIPI 인터페이스 와 MIPI 카메라 작동 방식 에 대해 자세히 알아보려고 합니다.
MIPI 인터페이스의 장점과 MIPI 카메라 작동 방식에 대해 알아보기 전에 시간이 지남에 따라 인터페이스가 어떻게 진화했는지에 대해 간단히 이야기해 보겠습니다.
MIPI 인터페이스의 진화
CSI-1
CSI-1은 카메라와 호스트 프로세서 사이의 인터페이스를 정의한 최초의 표준 MIPI 인터페이스 구조였습니다.
CSI-2
2005년에 출시된 MIPI CSI-2의 첫 번째 버전은 다음과 같은 계층으로 나누어진 프로토콜과 함께 제공되었습니다:
- 물리 계층
- 레인 병합 계층
- 저수준 프로토콜 계층
- 픽셀-바이트 변환 계층
- 애플리케이션 계층
이후 2017년에는 RAW-16 및 RAW-20 색 심도 지원과 함께 MIPI CSI-2의 두 번째 버전이 출시되었습니다. 또한 가상 채널을 4개에서 32개로 늘리고 지연 시간 감소 및 전송 효율(LRTE)을 줄일 수 있습니다.
MIPI CSI-2의 세 번째 버전은 2019년에 출시되었으며 RAW-24 색 심도를 지원합니다.
CSI-3
MIPI CSI-3는 2012년에 최초로 공개되었고 그 다음 버전은 2014년에 공개되었습니다. 카메라와 호스트 사이의 이미지와 영상 전송을 위한 고속 및 양방향 프로토콜을 제공했습니다. 세 가지 유형 중 MIPI CSI-2는 자율주행, 드론, 스마트시티, 의료영상, 컴퓨터 비전 등과 같은 모바일 및 원격 애플리케이션에서 가장 일반적으로 사용되는 인터페이스입니다.
MIPI CSI-2에 대한 추가 정보
이전 섹션에서는 MIPI 인터페이스가 시간이 지남에 따라 어떻게 진화해 왔는지를 살펴보았습니다. 이제 MIPI CSI-2 인터페이스에 대해 좀 더 자세히 이해해 보도록 하겠습니다.
임베디드 비전 시스템에서 일반적으로 사용되는 MIPI CSI-2는 이미지 센서와 임베디드 보드를 연결하여 이미지 데이터를 제어 및 처리하는 카메라 인터페이스입니다. 이는 센서와 임베디드 보드가 이미지를 캡처하는 카메라 시스템으로 함께 작동하는 데 도움이 됩니다. 아래 이미지는 MIPI CSI-2 인터페이스를 사용하여 이미지 센서에 연결된 임베디드 카메라 보드를 나타냅니다 .
MIPI 카메라는 디지털 영상 포트(DVP) 인터페이스라고도 불리는 기존 병렬 인터페이스 카메라 모듈보다 더 나은 해상도와 프레임 속도를 보장하여 더 높은 성능을 제공합니다.
오늘날 많은 엔지니어들은 USB 카메라보다 MIPI CSI-2 카메라를 선호합니다. 두 카메라 모두 장단점이 있지만 USB를 통한 MIPI 카메라의 주요 장점 중 일부를 살펴보겠습니다.
왜 USB를 통해 MIPI CSI-2를 사용합니까?
이론적으로 USB 인터페이스의 최대 대역폭은 초당 5기가비트입니다. 실질적으로 초당 약 3.6기가비트의 대역폭을 얻을 수 있었습니다.
이것은 많은 애플리케이션에서 사용되는 비전 시스템이 다양한 처리 및 분석 목적으로 이미지 데이터를 빠르게 전송하는 것을 제한합니다. CSI-2가 더 유용할 수 있는 부분입니다. 그것은 초당 6기가비트의 최대 대역폭을 제공하며, 초당 약 5기가비트의 도달 가능한 대역폭을 제공합니다. 또한 CSI-2는 USB의 범용 인터페이스와 비교할 때 프로세스를 더 효율적이고 빠르게 만듭니다.
MIPI CSI-2는 고성능 애플리케이션과 고해상도 이미징을 지원합니다. 1080p, 4K 및 8K 형식으로 이미지와 영상을 원활하게 전송할 수 있습니다. 단일 및 다중 카메라 구현 모두에 적합합니다. MIPI CSI-2는 또한 여러 애플리케이션에서 기계 인식을 위한 더 큰 기능을 허용합니다.
MIPI 카메라가 USB 카메라와 어떻게 비교되는지 더 자세히 읽고 싶다면 MIPI 카메라와 USB 카메라를 살펴보세요. GMSL은 또한 이미지 및 영상 데이터를 3미터 이상의 거리로 전송해야 하는 애플리게이션에서 일반적으로 사용되는 MIPI의 대안입니다. GMSL 카메라가 MIPI 카메라와 어떻게 다른지 알아보려면 MIPI 카메라를 통해 GMSL 카메라를 방문해보세요.
MIPI CSI-2의 성능 하이라이트
다음은 MIPI CSI-2 인터페이스의 주요 성능 하이라이트 목록입니다.
- RAW-16 또는 24 컬러 깊이는 하이 다이내믹 레인지(HDR)와 신호 대 잡음비(SNR)를 향상시켜 자율 주행 차량에 첨단 비전 기능을 장착합니다.
- 여러 데이터 유형의 이미지 센서를 수용하는 최대 32개의 가상 채널을 사용할 수 있습니다. 이는 ADAS(Advanced Driver Assistance Systems)를 위한 다중 노출 및 다중 범위 센서 융합을 지원합니다.
- LRTE(Latency Reduction and Transport Efficiency)는 실시간 인식을 용이하게 하고 전송을 최적화하여 와이어 수와 전력 소비를 줄입니다.
- DPCM(Differential Pulse Code Modulation) 압축은 비전 애플리케이션을 위한 압축 인공물이 없는 SNR 영상을 제공하는 동시에 대역폭을 줄입니다.
일반적으로 MIPI 카메라는 첨단 OEM 임베디드 비전 시스템에 이상적입니다.
이제 비전 시스템에서 MIPI CSI-2 카메라가 어떻게 작동하는지 알아보겠습니다.
MIPI 카메라: 작동 방식
일반적으로 비전 시스템의 초소형 보드는 MIPI CSI-2를 지원하며 다양한 지능형 센서 솔루션과 함께 작동합니다. 또한 다양한 CPU 보드와 호환됩니다.
MIPI CSI-2는 MIPI D-PHY 물리 계층을 지원하여 애플리케이션 프로세서또는 SoC (system on a chip)와 통신할 수 있습니다. MIPI C-PHY ℠ v2.0 또는 MIPI D-PHY ℠ v2.5 두 물리 계층 중 하나에서 구현할 수 있습니다. 따라서 성능은 레인 스케일링이 가능합니다.
아래 이미지를 통해 MIPI CSI-2 카메라의 작동 상태를 보다 잘 파악할 수 있습니다:
MIPI 카메라에서 카메라 센서는 이미지를 캡처하여 CSI-2 호스트로 전송합니다. 이미지가 전송되면 개별 프레임으로 메모리에 저장됩니다. 각 프레임은 가상 채널을 통해 전송됩니다. 각 채널은 라인으로 분할되어 한 번에 하나씩 전송됩니다. 따라서 여러 개의 픽셀 스트림이 있는 동일한 이미지 센서에서 완전한 이미지 전송을 허용합니다.
MIPI 카메라와 USB 카메라를 비교하는 방법에 대해 더 자세히 알아보려면 MIPI 카메라와 USB 카메라의 자세한 비교를 살펴보세요 . GMSL은 또한 이미지 및 영상 데이터를 3미터 이상의 거리로 전송해야 하는 애플리케이션에 일반적으로 사용되는 MIPI의 대안이기도 합니다. GMSL 카메라가 MIPI 카메라와 어떻게 다른지 알아보려면 MIPI 카메라를 통한 GMSL 카메라를 방문하세요 .
그러면 CSI-2 수신기는 D-PHY 물리 계층을 구비하여 패킷을 추출하고 복호합니다. 효율적이고 저비용의 구현을 통해 CSI-2 디바이스에서 호스트까지 프레임 단위로 반복 과정을 거칩니다.
MIPI CSI-2 인터페이스는 통합을 더 쉽게 하고 미래에 대비할 수 있도록 해줍니다. MIPI 카메라 모듈은 NXP i.MX8, i.MX7, i.MX6, 엔비디아의 젯슨 나노™, 젯슨 자비에™ NX, 젯슨 AGX 자비에™, 젯슨™ TX2, 젯슨™ TX2 NX 등의 프로세서 및 기타 리눅스/윈도우/안드로이드 기반 시스템과 인터페이스할 수 있습니다.
임베디드 비전 시스템에 적합한 인터페이스를 선택하는 방법을 배우려면 임베디드 비전 시스템에 적합한 인터페이스를 선택하는 방법 기사를 확인하세요
임베디드 비전에 대한 18년 이상의 경험과 전문 지식을 갖춘 e-con Systems는 모든 인기 있는 처리 플랫폼과 호환되는 50개 이상의 MIPI 카메라 모듈을 구축했습니다. 자세한 내용은 임베디드 비전 카메라 포트폴리오를 참조하세요
귀하의 제품에 적합한 카메라를 통합하는 데 도움이 필요하십니까? 그렇다면, Camerasolutions@e-consystems.com 으로 메모를 남겨주세요 . 당사의 카메라 전문가가 기꺼이 도와드리겠습니다.
Prabu는 e-con Systems의 최고 기술 책임자이자 카메라 제품 책임자이며 임베디드 비전 분야에서 15년 이상의 풍부한 경험을 갖고 있습니다. 그는 USB 카메라, 임베디드 비전 카메라, 비전 알고리즘 및 FPGA에 대한 깊은 지식을 제공합니다. 그는 의료, 산업, 농업, 소매, 생체 인식 등 다양한 분야에 걸쳐 50개 이상의 카메라 솔루션을 구축했습니다. 그는 또한 장치 드라이버 개발 및 BSP 개발에 대한 전문 지식을 갖추고 있습니다. 현재 Prabu의 초점은 새로운 시대의 AI 기반 애플리케이션을 지원하는 스마트 카메라 솔루션을 구축하는 것입니다.