Dans les applications haut de gamme et spécifiques aux scénarios des modules de caméra, le choix du protocole détermine directement le plafond de performance. Alors que l'UVC (USB Video Class) domine le marché grand public grâce à sa fonctionnalité universelle sans pilote, le protocole MIPI (Mobile Industry Processor Interface), en tant que norme dédiée aux scénarios embarqués, démontre des avantages significatifs en termes de performance, de consommation d'énergie et d'évolutivité. Il est devenu le choix principal pour les scénarios exigeant de hautes performances tels que l'automobile, l'industrie et les appareils d'IA en périphérie. Pour les fabricants de matériel, les concepteurs de solutions et les décideurs en matière d'approvisionnement à l'étranger, clarifier les avantages différenciés de MIPI par rapport à UVC est crucial pour adapter avec précision les scénarios d'application haut de gamme.
I. Avantages clés : Percées de performance du protocole MIPI
1. Bande passante élevée et faible latence pour la transmission HD et à haute fréquence d'images Le protocole MIPI (en particulier la version CSI-2) est optimisé pour la transmission d'images, adoptant une conception de signal différentiel avec un débit par voie allant jusqu'à 1 Gbit/s. Le débit peut facilement dépasser 4 Gbit/s avec une configuration multi-voies. La dernière version MIPI CSI-2 v4.0 prend en charge la compression multi-pixels (MPC) et la profondeur de couleur RAW28, garantissant une qualité d'image optimale tout en réduisant l'occupation de la bande passante. En revanche, l'UVC repose sur la transmission via l'interface USB, limitée par la surcharge d'encapsulation du protocole et la bande passante USB. Il est difficile de prendre en charge de manière stable les spécifications 4K 60fps et supérieures sous USB 3.0, avec une latence généralement de l'ordre de dizaines de millisecondes. Le mécanisme de transmission à faible surcharge de MIPI, cependant, peut contrôler la latence au niveau de la microseconde, s'adaptant parfaitement aux scénarios exigeant des performances en temps réel strictes tels que la conduite autonome ADAS et l'inspection visuelle industrielle.
2. Faible consommation d'énergie et forte résistance aux interférences pour les scénarios embarqués Le protocole MIPI adopte une conception à faible swing différentiel de 200 mV, combinée à la technologie de mise à l'échelle dynamique de la tension et de la fréquence (DVFS), ce qui se traduit par une consommation d'énergie beaucoup plus faible que le protocole UVC. La fonctionnalité Always-On Sentinel Conduit (AOSC) ajoutée dans sa version CSI-2 v4.0 permet une surveillance à très faible consommation avec seulement deux fils, fonctionnant en continu à faible puissance avant de réveiller l'hôte. Elle est particulièrement adaptée aux scénarios alimentés par batterie tels que les drones et les appareils d'IA portables. Parallèlement, l'architecture de transmission différentielle confère à MIPI une excellente capacité de suppression des interférences électromagnétiques (EMI), tolérant les environnements électromagnétiques complexes tels que les environnements industriels et automobiles, tandis que la transmission USB de l'UVC est vulnérable aux interférences externes, ce qui rend la stabilité difficile à garantir.
3. Extension et personnalisation flexibles pour divers besoins haut de gamme Le protocole MIPI prend en charge des fonctions avancées telles que l'acquisition synchrone multi-caméras, la photographie déclenchée par le matériel et les paramètres 3A personnalisés (Mise au point automatique/Exposition automatique/Balance des blancs automatique). Il peut étendre des canaux supplémentaires via l'interface MIPI I3C à deux fils, répondant aux besoins de liaison multi-modules de la vision binoculaire et des systèmes de vision panoramique. En revanche, l'UVC ne prend en charge que les fonctions vidéo de base, et les fonctions avancées nécessitent des ensembles d'instructions propriétaires, ce qui compromet la fonctionnalité sans pilote. De plus, la version MIPI A-PHY prend en charge la transmission longue distance jusqu'à 15 mètres, s'adaptant au routage des câbles coaxiaux/blindés automobiles, résolvant la limitation de la transmission courte distance de l'UVC et devenant le protocole standard pour les modules de caméra automobiles.
4. Réduction des broches et intégration facile pour optimiser les coûts de conception matérielle Le protocole MIPI adopte une conception différentielle à faible nombre de broches, simplifiant considérablement la difficulté de la disposition des circuits imprimés, réduisant l'occupation de l'espace sur la carte et s'adaptant mieux à la conception de modules de caméra miniaturisés et à haute densité. Pour les scénarios à espace limité tels que les appareils embarqués industriels et les unités de contrôle principales automobiles, cette conception simplifiée peut réduire la complexité de l'intégration matérielle et les taux de défaillance. En revanche, l'UVC repose sur des interfaces USB, et des circuits de conversion d'interface supplémentaires augmentent la taille et la consommation d'énergie du module, ce qui le rend inapproprié pour les besoins de miniaturisation extrême.
II. Scénarios d'application et logique de sélection
Les avantages de MIPI en font le premier choix pour les scénarios haut de gamme : les systèmes ADAS et de vision panoramique automobiles (reposant sur la longue distance et la haute stabilité d'A-PHY), l'inspection de haute précision industrielle et la vision artificielle (faible latence et bande passante élevée), les appareils d'IA en périphérie et les drones (faible consommation d'énergie et synchronisation multi-modules), l'endoscopie médicale (miniaturisation et anti-interférences) peuvent tous exploiter pleinement sa valeur de performance. Le protocole UVC, cependant, reste adapté à la diffusion en direct de qualité grand public, aux visioconférences commerciales et à d'autres scénarios où la polyvalence est plus importante que la performance.
Il est à noter que l'écosystème MIPI est devenu de plus en plus mature. Les solutions de puces conformes lancées par des entreprises telles que BlackSesame Intelligence et Motorcomm ont encore abaissé le seuil d'intégration des modules. En particulier dans le domaine de l'électronique automobile, MIPI A-PHY a été reconnu par les principaux constructeurs automobiles mondiaux, devenant l'interface standard pour les caméras de conduite intelligente.
