USB1.1采集图像速率分析

遇到的问题：

                    在Tiny6410上面做视频采集、H264编码、Rtp传输的、远端解码显示的流媒体时，遇到了视频卡顿与丢帧严重的现象，移植以为是Rtp协议的问题，调试了很久。

  最终基本排除Rtp协议的问题，猜测问题应该是图像采集速率过低造成的，查找各方面的资料来验证我的猜想，结果如下：

Tiny6410的USB接口是USB1.1的标准，传输速率最高为1.5M/s

 性能分析

      USB1.1最大每秒可传的帧数由图像大小和USB速度共同决定。下面以320×240 YUYV格式的图像为例，计算USB1.1最大每秒可传的帧数。

    （1）每帧需要传输的数据量为 320 × 240 × 2 × 8 = 1228800bit = 1.2288Mbit

    （2）USB协议规定：USB1.1的最大传输比特率为12M也就是每秒传12Mbit。这只是理论上的数据，实际传输也就10M左右。我们以10Mbps为例

    （3）USB协议规定：同步传输不得超过总线的带宽的90%，所以传播速度还得乘以0.9，为9Mbps。

    （4）USB传输速度包括了协议相关的位，USB协议规定USB同步传输包，每个包的协议信息为9个字节。每秒帧数还与每个USB帧（1mS）传输的包的数量有关系，这与同步端点的最大数据有关系，我的摄像头同步端点最大数据为8字节。所以每个包的数据与协议数据比就是 8 ： 9, 这样一来带宽还得乘以一个 8/17，为4.2353Mbps

    （5） 最后算出每秒帧数据就是 4.2353 / 1.2288 = 3.4

    以上计算没有考虑SOF包，以及USB位填充，以及其他的因素，粗略的算出，对于320×240的一幅YUYV格式的图像，USB1.1最大每秒传输3.4帧。可谓是非常小了，但这只是理论的值，实际我用gettimeofday测出的只有每秒一帧多，这样的速度不卡才怪。所以最后得出的结论就是：由于USB1.1的速度限制，采用USB1.1做图像采集，在USB摄像头输出格式为未压缩的原始数据（如：RGB，YUV）的前提下只能采集到低分辨率，低质量的画面。基本上不能用于产品，我查了一些资料，USB1.1数据采集的系统，USB摄像头采集出来的数据格式大多是已经压缩过的，如JPEG格式，这样可大大减轻USB传输的负担，提高视频采集的采集质量。但是这样也有弊端，采集回的数据不是原始数据，不方便对数据的二次处理。所以这种压缩输出格式的USB摄像头基本上都是USB1.1的，USB2.0的摄像头输出格式基本上都是未经处理的原始数据，因为2.0的速度已经足够快，理论480Mbps的速度绝对满足需要。