Blitzschnelle Schnittstelle

Blitzschnelle Schnittstelle

Was bietet Thunderbolt für die Bildverarbeitung?

Die steigenden Auflösungen von Industriekameras und, damit einhergehend, das wachsende Datenvolumen sind ein anhaltender Trend der letzten Jahre. Die daraus resultierende Suche nach leistungsfähigen, für höchste Datenraten ausgelegten Schnittstellen hat das Interesse der Bildverarbeiter an dem von Intel und Apple entwickelten Schnittstellenstandard Thunderbolt geweckt. Viermal so schnell wie USB 3.0 und zehnmal so schnell wie Dual-GigE, könnte Thunderbolt diese Anforderungen erfüllen und zur IBV-Schnittstelle der Zukunft werden.

– Kombinierte Daten- und Videoübertragung über ein einziges Kabel

– 2-Kanal-Datentransfer, Übertragungsrate 10Gbit/s bidirektional pro Kanal

– Große Leitungslängen möglich bei optischer Übertragung

– Native Unterstützung von PCI Express und DisplayPort

– Reihenschaltung (daisy chain) von bis zu sechs Geräten

– Geringe Latenz, hohe zeitliche Synchronisation

– Busstromversorgung über elektrisches Kabel

„Ein kleiner Anschluss. Großartige neue Möglichkeiten“ – so liest sich das Versprechen auf der Apple-Website zu Thunderbolt (‚Donnerblitz‘). Macs mit hochauflösenden Retina-Displays verfügen inzwischen allesamt über einen entsprechenden Anschluss anstelle der früheren Schnittstelle Firewire 800 (IEEE-1394). Nach der erstmaligen Vorstellung Anfang 2011 ist Thunderbolt seit 2012 auch für Windows-Systeme verfügbar und wird u.a. in Ultrabooks diverser Hersteller eingebaut. Aber nicht nur in der Consumer-Welt scheint Thunderbolt interessante Perspektiven zu bieten, auch im Bereich der industriellen Bildverarbeitung (IBV) wird der neue Standard in Folge der ständig steigenden Datenraten intensiv diskutiert. Hersteller von Industriekameras wie Allied Vision und Ximea denken bereits über den Einsatz von Thunderbolt nach und zeigten erste Prototypen auf der Vision 2014. Bei einer maximalen Bildauflösung von 20MP könnten mit einer Datenrate von 20Gbit/s 30fps im 12-Bit-Modus übertragen werden. Auf der Processing-Seite steht der Hersteller von Industrie- und Imaging-PCs Pyramid Computer ebenfalls in den Startlöchern: Dessen aktuelle IPC-Plattform CamCube Plus gibt es auch mit Dual-Socket-CPUs, sodass sich der neue Standard, eine entsprechende Nachfrage auf dem Markt vorausgesetzt, schnell implementieren ließe.

Bewährte Protokolle als Basis

Thunderbolt unterstützt sowohl die elektrische als auch die optische Datenübertragung; für letztere sind in den Steckern Prozessoren für die aktive Übertragung integriert. Bei elektrischen Kabeln ist die Kabellänge auf 3m beschränkt, mit optischen Kabel sind deutlich größere Leitungslängen möglich. Inzwischen sind Kabel von bis zu 60m Länge erhältlich, was völlig neue Möglichkeiten für die Industrie bietet. Mechanisch und elektrisch ist der Thunderbolt-Stecker abwärtskompatibel zum Mini-DisplayPort-Standard und ermöglicht so eine problemlose technische Integration. Die Datenübertragung selbst basiert auf den beiden weit verbreiteten Protokollen DisplayPort (Video) und PCI Express (Daten), die über je einen bidirektionalen Thunderbolt-Kanal mit einer maximalen Datenrate von 10Gbit/s übertragen werden. Bei der aktuellen Version Thunderbolt 2.0 wurden beide Kanäle zusammengelegt, wodurch sich die maximal nutzbare Bandbreite auf 20Gbit/s verdoppelt. Da Thunderbolt prinzipiell offen ist für verschiedene Übertragungsprotokolle, ist das Ende der Fahnenstange damit allerdings noch lange nicht erreicht.

Bis zu sechs Geräte in Reihe

Ein weiterer Trumpf von Thunderbolt, gerade im Vergleich zu USB, ist die Möglichkeit der Reihenschaltung (daisy chain) von bis zu sechs unterschiedlichen Geräten, z.B. Kameras, Monitore oder IPCs. Bei Verwendung eines elektrischen Kabels stellt Thunderbolt außerdem bis zu 10W Leistung für die Busstromversorgung der angeschlossenen Geräte zur Verfügung. Als weiteren Vorteil nennt Intel die geringe Latenz und präzise zeitliche Synchronisation der Datenübertragung. Im IBV-Bereich wäre das Feature der Reihenschaltung nicht zuletzt für Multikamerasysteme interessant, da auf diese Weise mehrere hochauflösende Kameras an eine ‚Datenkette‘ gelegt werden könnten, z.B. bei der Inline-Oberflächekontrolle von Stoffen oder Papier: Mehrere, nebeneinander angeordnete Kameras, die eine breite, schnell durchlaufende Materialbahn scannen, könnten mit Thunderbolt über ein einziges Kabel an den IPC angeschlossen werden. Heutige Kameras benötigen hingegen jeweils ein eigenes Datenkabel für die Anbindung.

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Thematik: Allgemein
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