USB 3.0 - 미래의 카메라 인터페이스

USB 3.0은 차세대 (카메라) 인터페이스이며 이미 힘차게 출발했습니다. 인터페이스는 스마트폰과 전기 콘센트 또는 카메라와 PC와 같은 두 시스템 간의 연결점 역할을 합니다. 현재 USB는 대중 시장에서 가장 보편적인 인터페이스입니다. 이 소비자 지향 인터페이스가 산업용 장비에서 사용할 수 있을 정도로 안정적으로 작동하도록 하기 위해 여러 다양한 카메라 제조업체들이 모여 USB 3.0 인터페이스 (USB 3.0 Interface)를 위한 산업 표준을 개발하게 되었습니다. 그 결과물로 USB3 Vision 표준이 2013년 1월 정식으로 공개되었습니다. 이 표준을 이용하면 하드웨어 및 액세서리의 USB3 Vision 표준 준수 여부를 검증할 수 있습니다. 이 인증을 받은 모든 구성 요소들은 매끄럽고 안정적인 동작으로 업계의 엄격한 사양을 충족시킨다는 보장을 받습니다.

USB 3.0 과 경쟁자들

물론 시장에서 사용되는 카메라 인터페이스가 USB 3.0만 있는 것은 아닙니다. 인기 있는 다른 인터페이스로는 GigE(기가비트 이더넷), Camera Link, FireWire 그리고 USB 2.0이 포함됩니다. 이들 인터페이스 각각 장점과 단점 그리고 서로 다른 이상적인 사용 시나리오를 갖고 있습니다. 예를 들어 GigE는 긴 케이블을 잘 소화해내고 Camera Link는 아주 많은 양의 대역폭이 필요할 때 좋은 옵션입니다.

FireWire와 USB 2.0은 오래된 기술로서 상당한 기술적 제약이 뒤따릅니다. 이 기술과 호환되는 구성 요소 개수가 줄어듦에 따라 더 이상 무조건적으로 권장할 수 있는 기술은 아닙니다. 한참 많이 쓰일 때 FireWire는 인상적인 플러그앤플레이 및 실시간 호환성을 제공했지만 이제는 저렴한 FireWire용 구성 요소들이 많지 않고 이러한 추세는 계속될 것으로 보입니다. 고장난 구성 요소를 교체하는 데 비용이 점차 증가하고 교체도 어려워질 것으로 예상됩니다. FireWire는 사실상 멀지 않은 장래에 시장에서 사라질 것입니다. USB 2.0 기기들은 매우 저렴하고 구하기 쉽지만 인터페이스 자체는 이미 후발 주자인 USB 3.0이 더 많이 사용되고 있습니다. 자세한 내용은 나중에 다시 설명합니다.

또한 일반적으로 애플리케이션 요구 사항에 따라 Camera Link, GigE 또는 USB 3.0 중에서 카메라에서 PC로 빠르고 안전하면서 신뢰성 있게 이미지 데이터를 전송할 수 있는 최상의 인터페이스를 선택할 수도 있습니다.

USB 3.0에는 몇 가지 인터페이스의 장점들이 결합되어 있습니다. 이 인터페이스는 GigE와 Camera Link 사이의 격차를 없애 주는 대량의 대역폭을 제공합니다. 이 외에도 플러그앤플레이 호환성, 낮은 CPU 부하 그리고 신뢰할 수 있는 USB3 Vision 산업용 표준이라는 특성을 갖고 있습니다. 그 밖에 USB 3.0인터페이스는 호스트와 장치 간의 신뢰도가 높은 데이터 전송 능력, 그리고 내장 버퍼 메모리를 제공해 산업용 애플리케이션에서 최고의 안정성을 보장합니다.

USB 3.0은 Camera Link와 GigE 사이의 속도 격차를 없애는 데 필요한 대역폭을 제공합니다.

USB버전 비교 및 속도 비교 : 아래의 테이블을 통해 USB 버전간 속도 차이를 확인해보세요.

USB 3.0과 GigE

USB 3.0은 비교적 새로운 카메라 인터페이스이며 머신 비전 시장에서는 아직소비 시장 만큼 널리 보급되지 못했습니다. 경험상 산업 부문은 대개 새로운 인터페이스가 등장해 이 시장에 도입되기까지 5년 정도 뒤쳐집니다. 이러한 좋은 사례가 2006년의 GigE Vision 표준 공개입니다. GigE가 전 세계적으로 필요한 임계치 수준의 사용자를 확보하기까지 여러 해가 걸렸습니다. 오늘날 GigE는 비전 기술을 위한 가장 중요한 인터페이스 중 하나입니다.

USB 3.0과 USB 2.0

앞서 언급한 바와 같이 USB 3.0과 "구 버전인" USB 2.0을 비교해 보겠습니다.. 현재까지 USB 2.0의 가장 큰 장점인 “USB 2.0 구성 요소들의 엄청난 가용성”이 이제는 더이상 적용되지 않습니다. 최신형 컴퓨터 하드웨어에는 USB 3.0 연결 기능이 사전 설치되어 있습니다.

앞으로 USB 3.0 구성 요소의 가용성은 꾸준히 증가할 것입니다.

USB 3.0의 또 다른 장점은 넓은 대역폭을 갖고 있어 카메라가 더 빠르게 작동할 수 있게 한다는 점입니다. 게다가 최신 CMOS 센서와 같은 최근의 카메라 센서들은 이전 센서들에 비해 더 많은 전력을 필요로 하기 때문에, USB 2.0 카메라에 사용할 수가 없습니다. 이와 달리 USB 3.0 인터페이스는 CMOS 센서가 작동할 수 있는 충분한 전력을 공급합니다. 이 인터페이스는 또한 최신 센서에 의해 생성되는 수준의 해상도를 속도 저하 없이 완벽하게 처리할 수 있습니다.

USB 3.0 인터페이스는 최신 CMOS 센서가 작동할 수 있는 충분한 전력을 공급합니다.

미래는 어떤 인터페이스가 주도할까요?

USB 3.0도 모든 새로운 인터페이스와 마찬가지로 새로운 기술로의 전환은 이로 인해 실제 가치가 더해질 때만 타당성을 얻게 된다는 문제를 직면하고 있습니다. 하지만 USB 3.0 인터페이스는 분명 빠르게 발전하고 있고 시장 점유율은 매년 증가하고 있습니다. USB3 Vision 표준도 몇 년 이내에 시장에서 빠르게 입지를 강화해갈 것으로 예측됩니다. 이는 GigE와 함께 USB 3.0을 산업용 머신 비전 시장을 선도하는 인터페이스의 지위에 올려놓을 것입니다.