Análisis de sensores de imagen alternativos para módulos de cámara USB3.0 de 4K 60FPS

Actualmente, el módulo de cámara USB3.0 de 4K 60FPS desarrollado por SincereFirst basado en el sensor Sony IMX678 cuenta con etiquetas de rendimiento básico de "sensor de 1/1.8 pulgadas + 2.0 μm de píxeles + STARVIS 2 tecnología de poca luz + HDR claro"Puede cumplir con los requisitos de imágenes de alta definición, alta tasa de fotogramas y entornos de iluminación complejos en escenarios como aplicaciones de seguridad, industriales y en vehículos.Para lograr un rendimiento equivalente.e., indicadores básicos que incluyen una salida estable de 4K@60 fps, tamaño fotosensible y especificaciones de píxeles similares, capacidad de imagen en condiciones de poca luz, función HDR y compatibilidad con USB3.Las necesidades de ancho de banda y de integración de módulos deben evaluarse basándose en tres aspectos:: "grado de coincidencia de parámetros, compatibilidad de módulos y adaptabilidad a escenarios". El siguiente es un análisis de sensores compatibles con la corriente principal y su adaptabilidad:

1Sensores de imagen alternativos y compatibilidad de rendimiento

1Sony IMX415: una alternativa rentable con tecnología STARVIS

Especificaciones básicas:formato óptico de 1/1,7 pulgadas, píxeles efectivos de 8MP (3840×2160, 4K), tamaño de píxeles de 1,85 μm, soporte para salida RAW de 4K@60fps, equipado con la tecnología de baja luminosidad STARVIS de primera generación,y soporte para DOL HDR (Digital Overlap HDR)- ¿ Por qué?

Factibilidad para la adaptación de módulos USB3.0:
La interfaz de salida es compatible con MIPI CSI-2, y puede convertirse a transmisiones de video compatibles con el protocolo UVC a través de un chip puente USB3.0 (por ejemplo, ON Semiconductor USB3380).Su consumo de energía es cercano al del IMX678 (corriente de funcionamiento típica < 120mA), sin necesidad de modificar el diseño de la fuente de alimentación del módulo.

Diferencias con el IMX678:
Su precio es entre un 15% y un 20% más bajo que el del IMX678, por lo que es adecuado para USB3.0 módulos sensibles a los costes y con requisitos moderados de poca luz.

2. OmniVision OV48C: Una opción optimizada para poca luz con grandes pixel Binning

Especificaciones básicas:formato óptico de 1/1.7 pulgadas, píxeles efectivos de 48MP, soporte para la tecnología de "binning de 4 píxeles", soporte para salida 4K@60fps de YUV,equipado con tecnología de mejora de la luz baja PureCel Plus-S y HSR HDR- ¿ Por qué?

Factibilidad para la adaptación de módulos USB3.0:
El tamaño de los píxeles de 2,0 μm después del encasillado es consistente con el de la IMX678, lo que garantiza una entrada de luz comparable en condiciones de poca luz.que puede adaptarse directamente al protocolo UVC de USB3.0 módulos sin procesamiento ISP adicional para la lógica de compresión.y su tamaño físico es cercano al del IMX678, que no requiere ninguna modificación del diseño del soporte de la lente.

Diferencias con el IMX678:
Se basa en la unión de píxeles para lograr una resolución de 4K, lo que resulta en una nitidez de borde ligeramente menor en las imágenes dinámicas.0 módulos que requieren una función de visión nocturna, y su precio está a la par con el IMX678.

3. SmartSens SC830AI: Una alternativa de optimización dirigida para escenarios de seguridad

Especificaciones básicas:Formato óptico de 1/1.8 pulgadas, píxeles efectivos de 8MP (4K), tamaño de píxeles de 2.0μm, soporte para salida RAW12 de 4K@60fps, equipado con tecnología de baja luz SmartClarity 4.0 y Real HDR.

Factibilidad para la adaptación de módulos USB3.0:
Diseñado específicamente para cámaras de seguridad, admite un funcionamiento a altas temperaturas de -30°C a 85°C, lo que lo hace más adecuado para módulos USB3.0 al aire libre.La interfaz de salida es MIPI CSI-2 (8 canales), que puede lograr una "transmisión de latencia cero" a través de un chip USB3.0, satisfaciendo las necesidades de grabación 24/7 4K@60fps de los escenarios de seguridad.Es compatible con los procesos SMT (ROHS) y la tecnología AA (Active Alignment), garantizando una consistencia de producción en masa del módulo comparable a la del IMX678.

Diferencias con el IMX678:
La tecnología STARVIS 2 ofrece una mejor reproducción de color en escenarios de poca luz en color, mientras que el SC830AI funciona mejor en escenarios en blanco y negro / infrarrojo cercano.Su cadena de suministro es principalmente nacional, con un ciclo de entrega 30% más corto que el del IMX678, por lo que es adecuado para proyectos de módulos USB3.0 localizados.

4. Sobre el semiconductor AR0820: una alternativa de alta estabilidad de grado industrial

Especificaciones básicas:Formato óptico de 1/1.7 pulgadas, píxeles efectivos de 8MP (4K), tamaño de píxeles de 1.85μm, soporte para salida RAW de 4K@60fps, equipado con tecnología de baja luz Nyxel y DOL HDR.

Factibilidad para la adaptación de módulos USB3.0:
Con un diseño de fiabilidad de grado industrial, es adecuado para módulos USB3.0 de inspección industrial.que puede magnificar localmente los detalles en resolución 4KSu controlador admite protocolos Windows/Linux/UVC y es bien compatible con placas de desarrollo como Raspberry Pi.

Diferencias con el IMX678:
Su consumo de energía es ligeramente mayor, lo que requiere ajustes menores en el circuito de alimentación del módulo.Resultando en desviaciones de color ligeramente mayores en los escenarios de color, pero tiene un rendimiento más estable en escenarios industriales de escala de grises.

2Consideraciones fundamentales para la selección de sensores alternativos

1. Grado de coincidencia de parámetros: enfoque en la continuidad de 4K @ 60fps y la equivalencia de rendimiento óptico

Es necesario confirmar si el sensor alternativo admite "salida continua 4K@60fps". Además, la desviación entre el tamaño de los píxeles,el tamaño del sensor y el del IMX678 deben ser ≤ 10%. Low-light performance should be quantified through "low-light signal-to-noise ratio (SNR ≥ 30dB@10lux)" and "HDR dynamic range (≥ 110dB)" to prevent "disconnection between nominal parameters and actual imaging".

2Dificultad de integración de módulos: priorizar la "compatibilidad de interfaz" y la "adaptación de protocolo"

Se debe dar prioridad a los sensores que admiten la interfaz MIPI CSI-2, que pueden reutilizar el circuito puente USB3.0 y reducir los costos de rediseño de PCB.se requiere un chip de conversión de interfaz adicional, lo que aumenta la complejidad del módulo y el consumo de energía, sólo se recomienda para escenarios industriales especiales.es necesario confirmar si el sensor admite el "driver plug-and-play" requerido por el protocolo UVC para evitar costes posteriores de tiempo de desarrollo del driver.

3Escenarios y cadena de suministro: equilibrio entre "adaptación de funciones" y "estabilidad de la producción en masa"

Para escenarios de seguridad, se prefiere el SC830AI; para escenarios industriales, se prefiere el AR0820; para escenarios sensibles a los costos, se prefiere el IMX415; para escenarios de visión nocturna en color,Se prefiere el OV48CEn cuanto a la cadena de suministro, es necesario confirmar el ciclo de producción en masa del sensor y las fluctuaciones de precios.

3Conclusión

Actualmente no hay sensores alternativos que "replicen completamente los parámetros del IMX678". La selección debe guiarse por "requisitos básicos de escenario":Si el objetivo es equilibrar la reproducción de color en condiciones de poca luz y el costo, el IMX415 es la opción más rentable; si se necesita una cadena de suministro doméstica y una funcionalidad de visión nocturna, el SC830AI es más adecuado; si se centra en la alta confiabilidad industrial,el AR0820 puede satisfacer las necesidades de ambientes hostilesIndependientemente del sensor seleccionado, it is necessary to verify "4K@60fps transmission stability" and "optical performance consistency" during the module development stage to ensure that the final product achieves core experience equivalence to the IMX678 module.