完璧なカメラインターフェースの選定：GMSLとGigEの違い

高性能な画像処理システムにおいて、適切なカメラインターフェースの選定は、パフォーマンス、信頼性、そして利便性に大きな影響を与える重要なポイントです。GMSL™（Gigabit Multimedia Serial Link）とGigE（Gigabit Ethernet）は、それぞれ異なる利点を持つ2つの人気インターフェースです。GMSLとGigEのどちらを選定するかは、アプリケーションの要件によって異なります。

例えば、GMSLは、高速なデータ転送とマイクロ秒単位の遅延が求められるシナリオで優れた性能を発揮します。一方で、GigEはコスト面でのメリットが大きく、長距離の通信に最適です。このブログでは、GMSLとGigEの違いについて詳しく解説し、それぞれのインターフェースがどのように異なるニーズに応えるかについてご紹介します。あなたのアプリケーションに最適なインターフェースを選ぶための参考にしてください。

GMSLカメラインターフェースの理解

The GMSLカメラ インターフェースは、高速データ伝送を目的に設計されています。これは、Serializer/Deserializer（SerDes）技術を使用して、異なるコンポーネント間でデータを変換し、転送する仕組みです。Serializer（直列化器）とDeserializer（逆直列化器）は、このインターフェースの中心的な役割を果たしています。

Serializerは、並列データやMIPIデータを高速な直列データに変換し、それを単一の同軸ケーブルを通じて送信します。この同軸ケーブルは、高速データ伝送をサポートし、双方向通信を可能にします。受信側のDeserializerは、この直列データを再び並列データまたはMIPI形式に変換し、さらに処理できるようにします。

GMSLカメラの利点のひとつは、高速伝送速度でもデータの整合性を保つことができる点です。まるで、高速道路を走る車のように、GMSLはデータがスムーズに目的地に到達するよう設計されています。さらに、一本の同軸ケーブルを使用することで、物理的な設置が簡単になり、高解像度の映像信号を伝送できるようになります。GMSLインターフェースは、HDMI、CSI-2、DSIなど、さまざまな映像出力規格に対応する能力も備えています。

GigEカメラインターフェースの理解

GigE（ギガイーサネット）は、広く使用されているカメラインターフェースの一つです。GigEカメラは、イーサネットケーブルを使用してネットワークに接続されます。通常、このケーブルは「非シールドツイストペア（UTP）」または「シールドツイストペア（STP）」として分類されます。STPケーブルは、シールドが施されており、高い電磁干渉（EMI）のある環境で使用するのに適しており、データの安定した伝送を確保します。

GigEカメラは、オンボードの処理チップを搭載しており、撮影した画像や動画を圧縮します。この圧縮により、伝送に必要な帯域幅が最小化され、カメラが長距離にわたってデータを送信できるようになります。イーサネットケーブル自体は、信号損失なしで最大100mの距離をカバーできます。

さらに、GigEカメラはONVIF（オンビフ）規格に準拠しており、異なるメーカーのデバイス間での相互運用性を確保しています。この標準化により、複数のカメラやネットワークビデオレコーダーが問題なく連携できるため、非常に重要です。

GMSLとGigEカメラインターフェースの比較

伝送距離

GMSL: GMSLカメラは、 短距離から中距離の伝送が必要な用途に適しています。ホストプロセッサーから最大15メートルの距離までカメラを配置でき、なおかつ高速動作、高フレームレート、低遅延を維持します。

そのため、GMSLはドローンや自律走行車両に最適なインターフェースであり、限られたスペース内での高速データ伝送が求められる環境で強力な選択肢となります。

GigE: GigEカメラは、 長距離伝送が必要な場合に優れた性能を発揮します。このインターフェースは、最大100メートルのケーブル長をサポートし、リピーターやエクステンダーなしで安定したデータ伝送を実現します。さらに、イーサネットエクステンダーを使用すれば、最大200メートルまで伝送距離を延ばすことができ、データと電力の両方を同時に伝送できます。

一部の設定では、若干のトレードオフを伴いますが、エクステンダーを重ねて使用することで最大500メートルまで伝送距離を延ばすことができ、GigEは産業オートメーションや監視用途に最適なインターフェースとなります。

データ転送速度

GMSL: 前述の通り、GMSLカメラは長距離伝送において優れた画像品質と帯域幅を提供します。データ転送速度は3、6、さらには12Gbpsに達し、リアルタイムデータ処理や低遅延が求められる用途に最適です。このため、GMSLは大規模なドローン、農業機械、物流ロボットなどに非常に適しています。これらのアプリケーションでは、高データスループットを処理するGMSLインターフェースにより、スムーズな動作が実現され、ピクセル精度での正確なデータ処理が可能となります。これらは、高度なアルゴリズムを必要とする過酷な環境でも非常に重要です。

GigE: GigEは高速データ転送が可能ですが、一般的にはスピードが重要であるがそれほどクリティカルではないアプリケーションで使用されます。GigEカメラは、より長いケーブル長が超高速データ転送より重要で、性能と実用性のバランスを提供する、それほど要求の高くないセットアップで使用されます。

EMI/EMC性能

GMSL: 高速度データ伝送において、EMI（電磁干渉）は電子システムの性能を低下させる大きな懸念事項です。GMSLは、統合されたプログラム可能な出力スペクトラム拡散機能により、この問題に対応しています。これにより、外部のスペクトラム拡散クロックを使用せずに干渉を低減できます。さらに、GMSLは最も厳しい自動車向けのEMC（電磁適合性）要件を満たしています。

GigE: GigEカメラは、 組み込みビジョンアプリケーションに必要な基本的なEMI/EMC基準を満たしています。しかし、GMSLほどのEMI保護は提供できない場合があり、EMIが問題となる可能性のあるアプリケーションでは、この点が考慮されるべきです。

GMSLカメラとGigEカメラ：どちらを選ぶべきか

GMSLとGigEカメラの選択は、組み込みビジョンアプリケーションの主なニーズによって大きく異なります。GMSLは、短距離から中距離で高速データ転送と低遅延が求められるシナリオに優れており、ドローンや自律走行車両に最適です。

一方、GigEカメラは、長距離伝送に適しており、延長された範囲と中程度のデータ速度のバランスを提供します。これらは産業オートメーションや監視システムに理想的です。どちらのオプションにも独自の強みがあり、最適なインターフェースを選ぶには、アプリケーションの性能や信頼性の要件に基づいて判断することが重要です。

e-con Systemsが提供するGMSLおよびGigEカメラ

e-con Systems®は2003年から、 OEMカメラソリューションの設計、開発、製造を行っています。

e-con Systems®のGMSLカメラは、GMSL、GMSL2、およびGMSL3技術を採用しています。これらのカメラは、ホストプロセッサーから最大15メートルの距離まで同軸ケーブルで接続しても、最小限の遅延と高いフレームレートでフルスピードで動作します。

当社のGMSLカメラを確認する

当社のGigEカメラには、統合されたISP（画像信号処理）が搭載されており、先進的な画像制御機能を提供します。これらのカメラは、ネットワーク経由で複数のカメラを同期させるPTP（Precision Time Protocol）をサポートし、既存のインフラを活用することで、簡単に統合でき、コスト効果の高い開発が可能です。

当社のGigEカメラを確認する

e-con Systems®は、センサー選定、フォームファクター、光学系など、カスタマイズ可能なオプションも提供しています。

カメラポートフォリオの全体を確認するには、カメラセレクタ をご覧ください。

GigEまたはGMSLカメラの適切な統合についてお手伝いが必要な場合は、 camerasolutions@e-consystems.com までご連絡ください。