적절한 카메라 버스 선택하기

머신 비전 수집 아키텍처의 형태는 여러 가지이지만, 그 목표는 이미지 데이터를 물리적인 센서로부터 이미지를 분석하고 동작을 취할 수 있는 프로세싱 유닛으로 전환하는 것으로 동일하다. 이같은 목적은 PC 기반 머신 비전 시스템, 임베디드 컴팩트 비전 시스템, 스마트 카메라에 있어서도 동일하다. 이러한 아키텍처 중에 PC 기반 머신 비전 시스템은 최상의 성능 및 가격 대비 최고의 유연성을 제공하기 때문에 가장 보편적으로 사용된다. 여기서, 모든 물리적인 아키텍처는 동일한 시작점과 끝이 있다. 즉, 한 쪽에는 카메라가 있고 다른 한쪽에는 프로세싱 유닛이 있다.
이 글에서는 다섯 가지 주요 카메라 버스 (아날로그, Camera Link, USB, IEEE 1394, GigE Vision)의 장단점에 대해 알아보고, 애플리케이션에 적합한 카메라 버스를 선택할 때 결정해야 할 사항 및 절충점에 대해 살펴본다.


다음은 5가지 주요 카메라 버스를 선택하는 데 있어서 비교 항목을 설정한 것이다. 8가지 항목과 각 항목에 대한 설명은 다음과 같다.

처리량 - 버스에서 이미지 데이터가 전송되는 속도
적당한 가격 - 카메라, 케이블, 프레임 그래버, 및 소프트웨어 등의 전체 시스템 컴포넌트 가격
케이블 길이 - 리피터(Repeater) 없이 카메라·PC간 가능한한 최대의 거리
표준화된 인터페이스 - 사용편리함 및 미래의 확장성을 수치화 ; 플러그 앤 플레이 인터페이스가 있으면 일부 카메라 버스의 사용이 편리해지며 별다른 노력없이 향후 시스템 업그레이드 가능
케이블상 파워 - 동일한 케이블에서 카메라 버스가 카메라에 파워를 제공할 수 있는 능력
카메라 사용 가능성 - 사용 가능한 여러 다른 카메라 유형, 카메라 버스가 얼마동안 사용 가능한지, 비전 업체에서의 표준 수용 여부를 수치로 나타낸 것
CPU 사용 - 이미지 수집동안 이미지를 처리하기 위해 필요한 CPU 양
I/O 동기화 - 트리거링 및 전반적인 시스템 통신이 카메라 버스 내에서 처리되는 정도
                      
각 카메라 버스는 위의 항목 각각에 대하여 1에서 5점의 점수를 받게 된다(최고점 : 5점/최저점 : 1점). 모든 애플리케이션에 대해 우수한 버스가 따로 정해져 있지 않으므로 상대적인 점수가 그래프에 표시된다. 이 그래프를 참고하여 가장 중요한 항목을 중점적으로 고려하여 카메라 버스를 선택할 수 있다.

아날로그 카메라 버스

산업용 아날로그 카메라는 카메라에서 이미지 수집 디바이스 또는 모니터에 아날로그 비디오 신호를 전송하기 위해 동축 케이블을 사용한다. 카메라에 의해 전송된 아날로그 비디오 신호는 TV에서 비디오 신호를 방송하는 데에 사용하는 것과 동일한 복합 비디오 형태를 사용한다. 컬러 비디오 신호에 대한 두 가지 주요 비디오 표준은 National Television Systems Committee(NTSC)와 Phase Alternative Line(PAL) 이다. NTSC는 북미, 일본에서 주로 사용되며 PAL은 일반적으로 유럽에서 사용된다. 흑백 비디오 신호에 있어서 두 가지 주요 비디오 표준은 Electronic Industries Association(EIA) RS170과 Consultative Committee for International Radio(CCIR)이다. RS170은 북미에서 보편적으로 사용되며 CCIR은 유럽에서 사용된다.

처리량 : 아날로그 카메라는 저·중-대역폭 이미지 애플리케이션에 적합하다. 픽셀 클럭 속도는 보통 40 MHz 미만이며, 대부분의 아날로그 카메라는 클럭 주기당 단 1픽셀만을 전송한다. 예외가 있긴 하지만 대부분의 아날로그 카메라는 위에서 설명한 4가지 비디오 표준 중 한 가지를 따른다. PAL 표준 (11MB/s를 약간 상회하는 속도로 데이터 전송) 하에서 최고의 처리량이 발생한다. 이 속도가 여러 비전 애플리케이션에 적합하지만 이는 주요 5가지 버스 중에는 최저 수준이다.(1점)

표준 타입  프레임 크기
(픽셀) 프레임 속도
(frames/s)  라인 속도
(lines/s)
NTSC 컬러 640 x 480  29.97  15,734
PAL 컬러 768 x 576  25.00 15,625
RS170 흑백  640 x 480 30.00 15,750
CCIR 흑백 768 x 576 25.00 15,625

비용 효율성 : 아날로그 카메라가 도입된 지 반세기가 지났으므로 그동안 가격은 많이 저렴해졌다. 그러나 이러한 낮은 가격은 프레임 그래버(이미지를 디지털로 변환하고 시스템 메모리로 보내는 데에 사용)라고 알려진 PC 내의 이미지 수집 보드 가격으로 인해 상쇄된다. 아날로그 프레임 그래버의 가격 또한 점점 낮아지고 있지만 전체 시스템 비용은 여전히 높은 편이다.(3점)
케이블 길이 : 아날로그 카메라 케이블링은 간편한 것에서부터 복합적인 것에 이르기까지 다양하다. 표준 아날로그 카메라로의 가장 기본적인 비디오 연결을 위해서는 단일의 75Ω 동축 케이블이 필요하며, 이는 주로 표준 BNC 커넥터를 통해 이루어진다. 비표준 아날로그 카메라는 수평 및 수직 동기화 신호를 전달하기 위해 추가의 라인을 필요로 한다. 아날로그 비디오 신호에 필요한 권장되는 최대 케이블 길이는 매우 다양하다. 일부 소스는 최적의 비디오 품질을 위해 10m 또는 그 미만을 요구한다. 반면, 다른 소스, 특히 보안 또는 방송 비디오에서는 이미지 품질의 최소한의 손실로 100m 또는 그 이상이 요구된다.(4점)
표준화된 인터페이스 : 아날로그 표준은 수 십 년에 걸쳐 존재해 왔지만 비표준 아날로그 카메라는 추가의 수평 및 수집 동기화 신호를 요구하기 때문에 더욱 복합적이다. 자동 카메라 검색, 디지털 이미지 품질, 소프트웨어 카메라 구성 기능을 갖춘 다른 카메라와 비교할 때 아날로그 카메라 버스는 아쉬운 점이 많다.(3점)
케이블상 파워 : 아날로그 카메라 버스는 카메라에 파워를 제공하는 어떤 수단도 제공하지 않는다. 이러한 이유 때문에 모든 아날로그 카메라는 외부 전원 공급, 보통 12V가 필요하다.(1점)
카메라 사용 가능성 : 이것은 아날로그 카메라의 가장 강점을 나타내는 항목이며, 머신 비전 애플리케이션을 위해 지속적으로 판매되는 이유이기도 하다. 아날로그 카메라 기술은 적절히 구축되어 널리 이해되었으므로 사용이 편리하다. 사실상, 대부분의 소비재 비디오 리코더는 여전히 아날로그 NTSC 또는 PAL 출력을 갖추고 있다.(5점)
CPU 사용 : 아날로그 카메라는 이미지를 아날로그에서 디지털로 변환하기 위해 특정 종류의 프레임 그래버에 반드시 플러그 해야 한다. 이러한 프레임 그래버는 또한 컴퓨터 CPU에 영향을 주지 않는 DMA 채널을 사용하여 이미지 데이터를 메모리로 전송할 수 있다. 이 때문에 아날로그 이미지 수집은 시스템 CPU를 거의 사용하지 않는다.(5점)


I/O 동기화 : 머신 비전을 위해 설계된 일부 아날로그 카메라에는 비동기식 리셋 또는 추가 I/O 라인과 같은 기능이 있다. 뿐만 아니라, 아날로그 카메라는 프레임 그래버를 필요로 하므로, PC로부터 트리거링 및 통신하기 위한 많은 I/O 라인이 있다. 단점으로는 아날로그 카메라 버스는 카메라 기능(예, 노출 시간, 게인 또는 셔터 속도)을 설정하기 위한 표준 형태의 통신을 제공하지 않는다는 점이다. 이러한 기능은 보통 DIP 스위치와 함께 설정되어야 한다.(3점)

 


섹션 3 : Camera Link
맞춤형 케이블의 가격 및 광범위한 디지털 전송은 디지털 비디오의 고속 전송을 위한 Automated Imaging Association(AIA) 표준 개발의 원동력이 되었다. AIA 표준은 Camera Link로 알려져  있으며, 카메라와 프레임 그래버간의 케이블, 커넥터 및 신호 기능을 정의한다. Camera Link 스펙을 준수하는 모든 카메라는 Camera Link를 준수하는 모든 프레임 그래버와 함께 작동한다.

처리량 : Camera Link는 머신 비전 카메라를 위해 특별히 제작된 고속 시리얼 디지털 버스로써, 모든 카메라 버스의 최고의 처리량을 제공한다. Camera Link는 다양한 애플리케이션을 처리하기 위해 세 가지 계층의 역폭 구조(Base/Medium/Full) 를 제공한다. Base-구성 카메라는 최고 255MB/s(3bytes×85MHz)로 수집한다. 그러나 대부분의 카메라는 대략 100MB/s 또는 그 미만(1 또는 2bytes×50MHz 또는 미만)을 사용한다. 일반적인 Base-구성 카메라는 50frames/s 또는 그 이상에서 1Mpixel 이미지를 수집할 수 있다. Medium- 및 Full- 구성 카메라는 각각 최고 510MB/s 및 680MB/s에서 수집한다. 일반적인 Full-구성 카메라는 500 frames/s에서 1,280×1,024 이미지를, 또는 100frames/s 이상에서 더 큰 4Mpixel 이미지를 수집한다.(5점)

비용 효율성 : Camera Link는 중간 및 고성능 이미지 수집을 위해 제작되었기 때문에 카메라는 저성능 카메라보다 일반적으로 더 고가이다. 또한, Camera Link는 위에서 설명된 높은 속도를 처리할 수 있는 프레임 그래버가 필요하며, 아날로그 프레임 그래버보다 훨씬 가격이 높다.(1점)
케이블 길이 : Camera Link 표준은 고가의 맞춤형 케이블을 단일, 저가 케이블로 대체하였다. 카메라의 특수 컴포넌트는 28개의 병렬 TTL 신호를 네 개의 고속 차동 쌍으로 시리얼 연결하는 데에 사용되며 이는 케이블을 통해 전송된다. 유사한 컴포넌트는 프레임 그래버에서 데이터 스트림을 병렬 TTL 신호로 역직렬화(Deserialize) 하는 데에 사용된다. 이는 케이블 크기 및 비용을 줄이며, 노이즈 면역 및 최대 케이블 길이를 증가시킨다.
Camera Link 스펙은 10m의 최대 케이블 길이를 정의한다. Camera Link는 상대적으로 저렴하며, 모든 Camera Link 준수 카메라 및 수집 디바이스와 함께 작동하는 표준화된 케이블을 사용한다. Base-구성 카메라는 단 하나의 케이블을 요구한다. Medium- 및 Full- 구성 카메라는 두 개의 케이블을 요구한다.(3점)
표준화된 인터페이스 : Camera Link 스펙은 카메라 구성을 위한 표준 케이블, 커넥터, 신호 포맷, 시리얼 통신 API를 정의한다. 그러나 IEEE 1394 및 GigE Vision과는 달리, 카메라와 PC간의 통신은 표준에서 정의되지 않는다. 다시 말하면, 모든 Camera Link 카메라는 카메라로부터 이미지를 수집하는 방법, 카메라와 통신하는 방법, 어떤 기능이 수정되어야 하는 지를 소프트웨어에 설명하기 위한 특수 카메라 구성 파일을 필요로 한다.(3점)
케이블상 전원 : 2006년 현재, Camera Link는 케이블에서 파워를 제공하지 않는다. 표준 협회는 이 기능을 추가하기 위해 노력 중에 있다.(1점)


카메라 사용 가능성 : 대부분의 주요 머신 비전 카메라 제조업체들은 Camera Link 카메라를 제공한다. 대부분의 고해상도, 고속, 라인스캔 카메라는 Camera Link에 기반 한다. 아날로그 만큼은 아니지만, Camera Link 역시 고성능 이미지 작업을 위해 선호되는 표준으로 자리잡았다.(4점)
CPU 사용 : Camera Link 카메라는 프레임 그래버 사용을 요구한다. 프레임 그래버는 컴퓨터 CPU에 부담을 주지 않고 DMA 채널을 사용하여 이미지 데이터를 메모리에 전송한다. 이 때문에, Camera Link 이미지 수집은 시스템 CPU의 극소량을 사용한다.(5점)

 


I/O 동기화 : 시리얼 신호가 케이블 핀아웃에서 정의된다 하더라도 노출, 게인, 오프셋 등에 대한 특정 시리얼 명령은 스펙에 의해 정의되지 않는다. 프레임 그래버 드라이버 소프트웨어는 특정 카메라의 시리얼 명령을 수용하기 위해서 반드시 구성되어야 한다. 컨트롤 신호 또한 트리거링 및 타이밍을 위해 Camera Link에서 제공된다. 그러나 여러 제조업체들은 고급 트리거링 기능을 위한 별도의 커넥터를 제공한다. Camera Link 스펙의 제한된 영역은 플러그 인 호환성을 제공하지 않지만, 카메라 및 프레임 그래버 회사들은 기능 추가 및 개선을 통해 자사의 제품을 차별화할 수 있는 기회를 부여받게 된다. 전반적으로, Camera Link는 대부분의 I/O 유연성 및 확장성을 제공한다. 대부분의 라인 스캔 카메라는 까다로운 동기화 요구 조건 때문에 Camera Link를 사용한다.(5점)

USB
USB는 원래 소비가전 시장을 겨냥하여 개발되었으나, 산업 시장에서도 틈새 시장을 공략하였다. USB 1.1은 기본 웹 카메라 그 이상에 대한 충분한 대역폭을 갖고 있지 않지만, USB 2.0은 비디오 스트리밍을 위한 충분한 대역폭을 갖고 있다. USB 2.0은 상대적으로 낮은 성능 및 저가형 카메라가 있는 머신 비전 애플리케이션을 타겟으로 한다.

처리량 : USB 1.1 은 단지 1.1 MB/s의 데이터 처리량을 제공한다. 그러나 최고 60MB/s의 대역폭을 제공하는 버전 2.0이 소개되어 채택됨에 따라 USB는 비전을 위한 실용적인 버스로 거듭나게 되었다. 60MB/s은 IEEE 1394a와 동등한 수준이다.(2점)
비용 효율성 : USB 카메라는 일반적으로 저가이며 특히 트리거링이나 확장된 온도 범위와 같은 산업용 기능이 필요로 하지 않을 경우 사용할 수 있다. 또한, 모든 표준 USB 포트에 직접플러그하기 때문에 프레임 그래버가 요구되지 않는다. 이 때문에, USB는 가장 저렴한 카메라 버스이며 학교 실험실 및 기타 비용에 민감한 분야에서 널리 사용되고 있다.(5점)
케이블 길이 : USB용 케이블 길이는 리피터 없이 통상 5m 미만이며, 이는 IEEE 1394와 유사하다. 리피터 또는 허브가 있으면, 최장 30m까지 연장할 수 있다.(1점)


표준화된 인터페이스 : 여러 USB 포트는 최신의 모든 PC에서 사용 가능하지만 여기서는 표준화 및 보편성이 가장 진행되지 않은 카메라로 여겨진다. 비전 애플리케이션을 위해 USB를 광범위하게 채택하는 것에 대한 한 가지 문제점은 비디오 수집 디바이스를 위한 하드웨어 스펙이 결여되었다는 점이다. 각 제조업체는 그들 고유의 하드웨어 및 소프트웨어 디자인을 실행해야만 한다. 다시 말해, 각 USB 카메라를 각기 다른 소프트웨어 패키지에 연결하기 위해 반드시 특수 드라이버가 작성되어야 한다. 결과적으로, IEEE 1394는 비전 애플리케이션에 있어 더욱 우세하다.(2점)
케이블상의 전원 : USB는 또한 동일 케이블에서 파워를 제공하므로 개별 전원 케이블이 필요하지 않다.(5점)
카메라 사용성 : USB 웹캠은 쉽게 찾아볼 수 있지만, 대부분의 비전 애플리케이션은 소비자용 웹캠 보다는 우수한 성능을 요구한다. 이러한 간격을 줄이기 위해서, 머신 비전 및 과학 이미지를 위한 USB 카메라 공급을 전문으로 하는 일부 업체들이 있다.(1점)
CPU 사용 : USB용 대부분의 이미지 수집 드라이버는 이미지를 PC에 수집하기 위하여 DirectShow와 같은 유틸리티를 사용한다. 이러한 도구가 우수한 성능을 나타내지만 또한 CPU에 부담을 주게 된다. 그 결과로, USB 이미지 수집은 프로세서에 집중된다.(1점)
I/O 동기화 : DirectShow와 같은 유틸리티는 트리거링 또는 통신을 위한 모든 타입의 인터페이스를 제공하지는 않는다. 이러한 이유로 인해, 특수 드라이버가 없으면 USB 카메라를 동기화하는 것이 매우 어렵다.(1점)

IEEE 1394
초창기의 IEEE 1394 스펙은 1995년 12월에 출시되었다. USB와는 달리, IEEE 1394는 기본 컴퓨터 주변기기로 제작된 것이 아니라 이미지 작업을 위해 제작되었다. IEEE 1394a의 초기속도는 USB 1.1의 1.5Mb/s와 비교하여 100Mb/s였다. 이 같은 높은 대역폭은 카메라 및 하드 드라이브와 같은 디바이스에 더욱 적합하였다. IEEE 1394의 이 같은 초기 대역폭의 장점으로 인해, 오늘날 비전 시스템에 있어 광범위하게 표준으로 채택되었다. 물론, USB 2.0이 처리량 면에 있어서는 능가하고 있다.

처리량 : IEEE 1394a 카메라는 아날로그 카메라와 비슷하거나 조금 더 향상된 처리량을 제공하며, 해상도와 프레임 속도 중에서 선택할 수 있는 폭이 더욱 넓다. IEEE 1394 카메라(아래에 설명)를 위한 IIDC 스펙은 160×120~1,600×1,200에 이르는 표준 해상도 뿐만 아니라 1,875frames/s~240frames/s에 이르는 여러 표준 프레임 속도를 정의한다. 스펙은 또한 Format 7로 알려진 확장 가능한 이미지 포맷을 제공하기 때문에 거의 대부분의 임의 해상도 및 프레임 속도를 허용한다. Format 7 이미지는 IEEE 1394 버스에서 가능한 대역폭 및 카메라 제조업체의 실행 결정에 따라 제한을 받는다. 여러 카메라에서 프레임 속도는 이미지 해상도와 반비례한다. IEEE 1394a 스펙은 최고 400Mb/s의 데이터 속도를 제공하며, 이는 100 frames/s에서 640×480 8-비트 흑백 수집에 적당하다. IEEE 1394b 스펙은 대역폭을 800 Mb/s로, 최대 프레임 속도를 640×480에서 200frames/s으로 두 배 증대한다.(3점)
비용 효율성 : IEEE 1394 카메라는 디지털 이미지 품질, 확장된 기능 및 사용 편리성을 제공하며 아날로그 카메라에 비해 약간 가격이 높다. 무엇보다도, IEEE 1394는 이미지를 PC에 수집하기 위해 특수한 프레임 그래버를 요구하지 않는다. 뿐만 아니라, 저가의 케이블로 IEEE 1394는 비전을 위한 매우 비용 효율적인 카메라 버스이다.(4점)
케이블 길이 : IEEE 1394 카메라는 광범위하게 사용가능한 표준의 저가형 케이블을 사용한다. IEEE 1394a를 위한 포인트 투 포인트 연결은 5m 미만으로 제한되며, 허브 또는 리피터를 사용하면 더욱 긴 거리를 확보할 수 있다. IEEE 1394b 카메라는 섬유 또는 CAT 5 케이블에서 최대 100m에 이르는 더욱 긴 거리를 지원한다. 솔루션은 또한 스펙 외에서도 가능하므로 IEEE 1394a는 광섬유 케이블상에서 더욱 긴 거리에 사용될 수 있다.(1점)
표준화된 인터페이스 : 몇 해 전, 1394 Trade Association에서는 산업용 카메라 스펙을 정의하기 위한 실무 그룹을 발족하였다. 그 결과로써 1394 Trade Association Industrial and Instrumentation specification for Digital Cameras(IIDC)에서는 카메라의 기본 쿼리(Query) 및 컨트롤을 허용하는 Vendor-agnostic 하드웨어 레지스터 맵을 정의하였다. 여러 비디오 및 외부 트리거링 모드가 지원된다. 스펙의 Vendor-agnostic 성격으로 인해 여러 다른 하드웨어 및 소프트웨어간의 상호 운용성(Interoperability)이 촉진되었다. 이러한 하드웨어, 소프트웨어, 케이블링 표준으로 인해 IEEE 1394는 사용 및 유지보수에 있어 가장 편리한 카메라 버스가 되었다.(5점)
케이블상 전원 : IEEE 1394는 케이블상에서 전원을 보유한다. 대부분의 카메라는 외부 전원 소스 필요없이 IEEE 1394 버스에서 전원을 끌어낼 수 있다. 그러나 높은 전원 디바이스는 여전히 외부 전원 소스가 요구된다.(5점)
카메라 사용성 : IEEE 1394는 5년 이상 동안 산업 표준으로 자리 잡아 왔으며, 시간의 경과에 따라 수 백 개의 다른 IEEE 1394 카메라가 도입되었다. 현재 적외선, 라인스캔, 메가 픽셀 및 고속 IEEE 1394 카메라가 사용 가능하다. 그러나 대역폭 및 I/O 동기화의 제약이 있기 때문에 더욱 고성능 및 유연성을 갖춘 Camera Link 카메라가 특히 라인스캔을 위해 필요하다.(4점)
CPU 사용 : IEEE 1394는 프레임 그래버를 요구하지 않는다. 다시 말해, 이미지를 시스템 메모리에 전송하기 위해 CPU에 의존한다. CPU 속도는 소프트웨어 공급 업체에 따라 다르지만, 일반적으로 전체 사용은 프레임 그래버보다 높다.(3점)
I/O 동기화 : USB 및 GigE Vision과 마찬가지로, I/O 동기화는 프레임 그래버 없이는 통신 신호 및 트리거 작업이 쉽지 않다. 따라서 여러 IEEE 1394 카메라는 직접 트리거 입출력 라인을 제공한다. 또한, 절연된 디지털 I/O 및 트리거링을 제공하는 몇몇 IEEE 1394가 있어 시스템 동기화가 대폭 간소화 된다.(2점)

GigE Vision
Gigabit Ethernet은 머신 비전 시스템을 위한 새로운 카메라 버스 기술이다. 소비자 및 산업 애플리케이션에 있어 상대적으로 높은 대역폭, 긴 케이블 길이 및 광범위한 사용으로, Gigabit Ethernet은 보안 및 장거리 비전 애플리케이션에 적합하다.
USB 및 IEEE 1394와 달리, 이더넷은 원래 주변기기를 연결하기 위한 목적이 아니었다. 이더넷은 플러그 앤 플레이 알림을 제공하지 않는다. 디바이스를 발견하기 위해서 추가의 프로토콜 또는 사용자 간섭이 필요하다. 이 같은 단점은 Automated Imaging Association(아래에 설명)의 새로운 GigE Vision 표준을 통해 해결된다.

처리량 : Gigabit Ethernet의 이론상 최고 대역폭은 125 MB/s이다. 하드웨어 제한 및 소프트웨어 오버헤드로 인해, 실질적인 최대 대역폭은 100 MB/s에 가깝다. 이 수치는 IEEE 1394b와 동일하며, Camera Link에 버금가는 수치이다.(3점)
비용 효율성 : GigE Vision의 전체 시스템 비용은 IEEE 1394와 매우 유사하다. 카메라는 조금 더 고가이지만 케이블링이 저렴하다. 어느 쪽도 프레임 그래버를 요구하지 않는다.(4점)
케이블 길이 : 케이블 길이는 GigE Vision이 강점을 지닌 부분이다. 100m에 달하는 케이블 길이로, GigE Vision은 케이블 길이 면에 있어 아날로그에 필적하는 최초의 카메라 버스이다.
이 특징으로 인해 GigE Vision은 보안 및 모니터링 애플리케이션에서 아날로그를 대체하였다.(5점)
표준화된 인터페이스 : 최근, Automated Imaging Association에서는 일부 회원사와 함께 GigE Vision이라 불리는 Gigabit Ethernet에 구축된 심층적인 산업용 카메라 표준을 정의하였다. GigE Vision 표준은 플러그 앤 플레이 동작, 디바이스 발견, 에러 핸들링, 안전한 이미지 전송 등을 제공함으로써 Gigabit Ethernet의 약점을 보완하였다. GigE Vision 표준은 사용 편리함 및 하드웨어 확장성 측면에서 IEEE 1394와 동일 레벨의 표준화를 제공한다.(5점)
케이블상 전원 : GigE Vision의 한 가지 주요 단점이라면 이더넷 케이블상에서 카메라에 전원을 공급할 수 없다는 점이다. 이는 모든 GigE Vision 카메라가 각각 별도의 전원 공급이 있어야 함을 의미한다.(1점)
카메라 사용 가능성 : 2006년 4월에 완성된 GigE Vision 표준은 업계에서 현재 수용되고 있다. 물론 IEEE 1394에 필적할만한 카메라 사용성과 범위에 이르기까지는 몇 년이 걸릴 것이다.(2점)
CPU 사용 : GigE Vision 표준을 서로 다른 소프트웨어에서 실행하면 매우 다른 CPU 로드가 나타난다. 일반적으로 GigE Vision 카메라로부터 이미지를 수집하기 위해서는 (1)필터, (2)최적화의 두 가지 유형이 있다. 필터 드라이버는 유입된 데이터 패킷을 네트워크 상에서 높은 레벨의 다른 트래픽으로부터 분리한다. 사용이나 생성이 쉽지만 시스템 CPU를 과도하게 사용해야 한다. 전용 네트워크 인터페이스 카드(NIC)를 위해 특별히 작성된 최적화된 드라이버는 매우 낮은 레벨에 작동한다. 예를 들어, Intel NIC에 최적화된 드라이버를 작성하면, 이미지 데이터를 포함하고 있는 패킷은 CPU 대신 NIC에서 분리된다. 이러한 최적화된 드라이버는 CPU의 매우 적은 양을 사용하며, 프로세서 집약적인 이미지 프로세싱 애플리케이션에 필수적이다.(2점)
I/O 동기화 : GigE Vision 애플리케이션은 PC와 카메라간의 장거리를 사용하기 때문에 트리거링 및 통신은 IEEE 1394 보다 수월하다. 때때로 IEEE 1394에서는 근접 센서가 PC에 연결되어 알려진 펄스로 카메라를 트리거 한다. 그러나 최장 100m의 이더넷의 경우, 근접 센서와 GigE Vision 카메라간에 트리거 신호를 컨디셔닝 하기 위해 PC를 사용하는 것이 더욱 어렵다.(2점)
일반적으로, 저·중-대역폭 애플리케이션은 여러 카메라 버스가 적절히 사용되고 있다. 아날로그 및 IEEE 1394a 카메라는 최고 40 MB/s의 대역폭을 요구하는 애플리케이션에 사용될 수 있다. GigE Vision 및 IEEE 1394b 카메라는 최근 40MB/s과 100MB/s간의 격차를 메웠다. 100MB/s을 능가하는 애플리케이션의 경우, 중- 및 완벽 구성된 Camera Link가 대세이며, 유일한 선택이기도 하다.

※이 글은 한 카메라 버스가 다른 카메라 버스보다 더 우세함을 설명하고자 한 것이 아니라  현재 사용 가능한 여러 카메라 버스에 대해 설명하고, 각 애플리케이션에 적합한 카메라를 선택하는 것은 사용자의 선택에 달려 있다.

자료제공 | 한국내쇼날인스트루먼트(www.ni.com)















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