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(Neue) Kameraschnittstellen im Mainstream-Markt

Sechs digitale Kamera-Schnittstellen-Standards hat die Bildverarbeitungsindustrie seit der Jahrtausendwende hervorgebracht. Dieser Artikel beleuchtet den Stand der Dinge und skizziert, wie es weiter geht.
Der Markt für Kamera-Schnittstellen kennt zwei ausgeprägte Schwerpunkte. Beide werden durch die immer höheren Bandbreiten von Sensoren getrieben. Der eine Schwerpunkt setzt kompromisslos auf Bandbreite, was in der Regel zu Framegrabber-basierten Lösungen führt (Camera Link, Camera Link HS, CoaXPress). Der andere setzt auf niedrige Kosten, was in der Regel zu Bus-basierten Schnittstellen aus der Verbraucherwelt führt (FireWire, Gigabit Ethernet, USB 3.x). Bild 1 zeigt Bandbreiten typischer Mainstream Sensoren (=1.1″ für C-Mount) im Vergleich zu den gängigen Kameraschnittstellen. Marktstudien zeigen, dass bei den Verkaufszahlen der Bus-basierten Schnittstellen derzeit noch die GigE-Schnittstelle dominiert. Die USB 3.0-Schnittstelle holt jedoch bei neuen Kameraintegrationen auf, insbesondere wenn die Bandbreite von GigE nicht ausreicht. Auch die nächste Generation USB 3.1 steht schon in den Startlöchern, deren Bandbreite der höchsten Ausbaustufe von Camera Link Deca vergleichbar ist (die Bandbreite von USB 3.0 liegt etwas oberhalb von Camera Link Base). Der Bandbreitensprung von GigE zu USB 3.1 ist enorm, und vermutlich wird der Mainstream-Markt, der den Löwenanteil der Stückzahlen und Umsätze stellt, einige Jahre brauchen, bis er diese Bandbreiten absorbiert hat. Durch diese Entwicklung rutscht ein erheblicher Anteil ehemaliger High-End-Anwendungen in den Mainstream-Bereich, während sich die Domäne der Framegrabber-basierten Schnittstellen weiter hin zu noch höheren Bandbreiten verschiebt. Diese Bandbreiten werden insbesondere von Sensoren >1.1″ benötigt, die in Bild 1 nicht berücksichtigt sind.

USB 3.0-Kabel

Seit dem Release des USB3 Vision Standards im Jahr 2013 sind sehr viele neue standardkonforme Kameras am Markt erschienen und haben proprietäre USB-Protokolle weitgehend verdrängt. Anfangs hat es Probleme mit der Qualität von langen Kabeln (>3m) gegeben, insbesondere weil Kunden versucht haben, sehr preiswerte aber technisch mangelhafte Produkte einzusetzen. Die Original-Kabel-Spezifikation der USB-IF behandelt nur passive Kabel bis 3m Länge. Mit geeigneten Materialien und sorgfältiger Verarbeitung sind aber auch 5 bis 8m lange passive Kabel, sowie schleppkettentaugliche Kabel problemlos möglich. Für noch größere Entfernungen sind aktive elektrische und optische Kabel verfügbar. Das USB3 Vision Standard Gremium hat inzwischen eine eigene Kabel-Prüfanleitung erarbeitet, die die Lücken der Original-Spezifikation schließt und sicherstellt, dass auch längere, qualitativ hochwertige Kabel sicher verfügbar sind.

USB C-Type-Connector

Die USB-IF hat mit dem C-Type-Connector einen kleinen, universell verwendbaren Stecker geschaffen, von dem erwartet wird, dass er sich zügig in der PC-Industrie verbreiten wird. Anfangs wird in vielen Geräten auf diesem Stecker nur die ‚alte‘ USB 3.0 Verbindung verfügbar sein (USB 3.1 Gen 1); die ’neue‘ USB 3.1 Verbindung mit doppelter Geschwindigkeit (USB 3.1 Gen 2) folgt dann etwas verzögert. Auch hier hat das USB3 Vision Standard Gremium die Initiative ergriffen und sich dafür stark gemacht, dass wie bei USB 3.0 ein arretierbarer C-TypeStecker entwickelt wird, der im ursprünglichen USB 3.1 Standard nicht berücksichtigt wurde. Die USB-IF hat diese Initiative aufgegriffen, und organisiert die nötige Erweiterung des USB 3.1 Standards unter Mithilfe interessierter Firmen aus der Kamerabranche.

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