Industrielle Bildverarbeitung
USB 3.0 künftig mit 10 GBit/s
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Vorteile für die Bildverarbeitung
Für die Bildverarbeitung böte die 10-GBit/s-Variante von USB 3.0 im Vergleich zur aktuellen Version noch weitere Pluspunkte. Die geplante Verdopplung der Datentransferrate ermöglicht den Einsatz von Bildsensoren mit Auflösungen im zweistelligen Megapixel-Bereich bei maximaler Frame-Rate sowie eine erweiterte Datenvorverarbeitung in den Kameras. »Wenn ein Kamera-FPGA den kompletten Farbberechnungsprozess übernimmt, also dem PC fertig aufgearbeitete Farbbilder liefert, kommt ein so großes Datenvolumen zusammen, dass die Frame-Rate der Kamera die Bandbreitengrenze der Schnittstelle überschreitet und eventuell nicht mehr aufrechterhalten werden kann«, gibt Hörmann zu bedenken. »Mit doppelter USB-3.0-Datenrate würde dieser Flaschenhals entfallen.«
Die neue USB-3.1-Spezifikation soll zudem statt maximal 10 W künftig bis zu 100 W bereitstellen. »Dadurch stünde genügend Leistung zur Verfügung, um extrem schnelle, hochauflösende Bildsensoren oder auch Peripheriekomponenten wie die Beleuchtung über die Schnittstelle zu versorgen«, führt Hörmann aus. »Gerade für die neueste CMOS-Bildsensor-Generation bedeutet dies, dass sich die Sensoren mit den vom Hersteller angegebenen maximalen Bilderfassungsraten betreiben ließen.« Hörmann verweist dazu auf den 4,2-MPixel-Sensor CMV4000 von CMOSIS: »Statt der bei ihm momentan über USB 3.0 theoretisch möglichen 90 Frames/s wären dann die vollen 180 Frames/s realisierbar«, sagt sie. »Denn hier ist neben der maximalen Datenrate der Schnittstelle auch die Leistungsaufnahme ein limitierender Faktor. Darüber hinaus ließe sich die Datenvorverarbeitung per FPGA noch weiter ausbauen.«
Das Aus für Thunderbolt, CameraLink und Co.?
USB 3.0 und speziell USB 3.1 bieten gegenüber anderen Schnittstellen wichtige Vorteile: »USB ist eine Mainstream-Schnittstelle, und auch ihre künftige Version wird voraussichtlich in kurzer Zeit den Markt durchdringen, weil die Schnittstelle einerseits auf vorhandenen Peripherie-Komponenten wie etwa Steckverbindern aufbaut und andererseits die Abwärtskompatibilität zu USB-3.0- und USB-2.0-Komponenten sichergestellt ist«, verdeutlicht Hörmann. Die Anzahl der USB-3.0-Geräte steige seit Monaten exponentiell: »Bis Ende 2013 sollen bereits 1 Mrd. Geräte ausgeliefert sein«, sagt Hörmann.
Thunderbolt dagegen verursache im Vergleich zu USB 3.0 höhere Systemkosten, »eben weil es nicht Mainstream ist und somit nur wenige Komponenten erhältlich sind«, wie Hörmann hervorhebt. »Darüber hinaus ist dessen Weiterentwicklung unsicher: Gerade in den letzten Monaten haben verschiedene Komponentenhersteller ein deutliches Zeichen gesetzt und bieten keine weiteren Geräte mit Thunderbolt-Anschluss an. Somit bleibt Thunderbolt im Konsumentenbereich ein Nischenprodukt, auch wenn Intel mittlerweile angekündigt hat, die Datenrate von 10 auf 20 GBit/s zu erhöhen.« Ob die Schnittstelle unter diesen Vorzeichen jemals in die industrielle Bildverarbeitung vordringe, sei mehr als fraglich. Darüber hinaus werde USB 3.0 mit doppelter Übertragungsrate wohl noch stärker in die bislang von CameraLink gehaltenen Nischen eindringen.
»Als USB-Pionier und -Spezialist bekennt sich IDS schon jetzt zur zukünftigen USB-3.0-Variante als Bildverarbeitungs-Schnittstelle«, resümiert Hörmann. »Wir werden auch hier wieder von Anfang an vorne mit dabei sein.«
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