Cameră FireWire
Această intrare sau secțiune despre hardware nu menționează sursele necesare sau cele prezente sunt insuficiente . |
Camerele FireWire utilizează standardul autobuzului IEEE 1394 pentru transmiterea datelor audio și video și a datelor de control. FireWire este marca comercială înregistrată Apple pentru standardul IEEE 1394.
Camerele FireWire vin sub formă de camere , camere video și camere și sunt capabile să transmită date de imagine și date audio. Camerele speciale sunt utilizate în domeniile industriei , medicinei , astronomiei , microscopiei și științei . Aceste camere nu pot transmite date audio.
Structura
Structura de bază a camerelor FireWire se bazează pe următoarele șase module:
Optică
Camerele FireWire se bazează pe cipuri CCD sau CMOS . Zona lor fotosensibilă și chiar și pixelii individuali sunt foarte mici. În ceea ce privește camerele cu optică integrată , considerăm sigur că optica este potrivită pentru aceste cipuri.
Mai ales în domeniul fotografiei profesionale și semi-profesionale, dar și în sectorul camerelor speciale, se folosesc adesea lentile interschimbabile. În aceste cazuri, un specialist în sistem va trebui să armonizeze optica, cipul și aplicația între ele (a se vedea Integrarea sistemului ). Optica interschimbabilă poate fi obiective normale, dar și microscopuri , endoscoape, telescoape etc. Cu excepția suporturilor standard C și CS, suporturile pentru lentile interschimbabile sunt proprietare.
Recepția semnalului
Deoarece funcțiile camerelor FireWire se bazează pe semnale electrice, modulul „detectare semnal” transformă atât lumina incidentă, cât și sunetul incident în electroni. În cazul luminii, această transformare este realizată de un cip CCD sau CMOS. În ceea ce privește sunetul, transformarea va avea loc printr-un microfon .
Digitalizare
Prima fază a digitalizării imaginii va rezulta din reconstrucția făcută de cipurile CCD și CMOS. Acestea descompun imaginea în pixeli . Dacă un pixel acumulează atât de mulți fotoni , atunci se va crea o tensiune înaltă. Dacă este vorba de câțiva fotoni, tensiunea va rămâne scăzută. „Tensiunea” este o valoare analogică. Pentru aceasta, în a doua fază a digitalizării, un convertor A / D îl va transforma într-o valoare digitală. Imaginea digitală brută este acum disponibilă.
Pentru sunet, microfonul îl va transforma în tensiune. Un convertor A / D va transforma apoi valorile analogice în digitale.
Procesare semnal
Pentru a reprezenta culorile, există un filtru colorat plasat în fața cipului CCD sau CMOS. În funcție de pixel, își schimbă culoarea, devine roșu, verde sau albastru. Acesta este motivul pentru care filtrul este numit filtru mozaic sau, conform numelui inventatorului său, filtru Bayer . Pornind de la această imagine digitală brută, modulul „ procesare semnal ” creează o imagine care satisface nevoile estetice. Același lucru este valabil și pentru datele audio.
În cele din urmă, modulul comprimă imaginea și datele audio, făcându-le disponibile, în cazul unei camere video, ca flux de date DV. Pe de altă parte, în cazul unei camere, aceasta oferă imagini individuale și, dacă sunt disponibile, comentarii verbale sub formă de fișiere.
Sectoarele industriei, medicinei, astronomiei, microscopiei și științei folosesc adesea camere speciale monocromatice fără microfon. Veți primi apoi imaginea digitală brută, renunțând la orice semnal sonor.
Chiar și anumite versiuni ale camerelor color oferă doar imagini digitale brute. Se numesc camere "ColorRAW" sau camere "Bayer". Aceste variante există și sub formă de camere folosite de fotografii profesioniști. Camerele semi-profesionale oferă în mare măsură modul RAW ca opțiune.
Procesarea imaginilor digitale brute are loc pe computer, în afara camerei. Prin urmare, ele pot fi tratate în funcție de nevoile momentului.
Interfață
Primele trei module fac parte din fiecare cameră digitală și cameră. Interfața este modulul care caracterizează o cameră FireWire sau o cameră. Se bazează pe standardul IEEE 1394 al organizației Institutului de ingineri electrici și electronici . Acest standard definește un autobuz :
- pentru a transmite date care trebuie să curgă în timp real, cum ar fi videoclipuri
- să transmită date a căror integritate este factorul principal, cum ar fi parametrii sau fișierele.
De asemenea, permite utilizarea simultană a până la 63 de dispozitive diferite (camere, camere, scanere , VCR-uri , hard disk-uri , dispozitive DVD etc.).
Alte standarde descriu în schimb comportamentul acestor dispozitive. Se numesc protocoale . Camerele și camerele FireWire utilizează în mare măsură unul dintre următoarele protocoale:
- AV / C
- AV / C înseamnă „Audio Video Control” și definește comportamentul dispozitivelor DV, cum ar fi camerele video și VCR-urile. Este un standard al „Asociației Comerciale 1394”. Grupul de lucru audio / video care l-a creat este garantul acestui standard.
- DCAM
- DCAM înseamnă „Specificația camerei digitale bazate pe 1394” și definește comportamentul camerelor care transmit date de imagine fără compresie și fără sunet. Este un standard al „Asociației Comerciale 1394”. IIDC (Instrumentation and Industrial Control Working Group) care l-a creat, este garantul acestui standard.
- IIDC
- IIDC este adesea folosit ca sinonim pentru DCAM.
- SBP-2
- SBP-2 înseamnă „Serial Bus Protocol” și definește comportamentul amintirilor de masă, cum ar fi hard diskurile. Este un standard ANSI. NCITS (Comitetul Național pentru Standardizarea Tehnologiei Informației) care l-a creat este garantul acestui standard.
Dispozitivele care utilizează același protocol pot comunica direct între ele. Un exemplu tipic este conectarea unei camere video la un aparat video. Deci, spre deosebire de magistrala USB, nu este nevoie să utilizați un computer pentru a gestiona dispozitivele FireWire. Dacă utilizați în continuare un computer, acesta trebuie să fie compatibil cu protocoalele dispozitivelor cu care doriți să comunicați (consultați Integrarea sistemului ).
Verifica
Modulul „control” definește interacțiunea dintre modulele individuale. Utilizatorul poate influența controlul prin:
- camera comută,
- magistrala FireWire cu aplicații software
- forme mixte ale primelor două cazuri.
Camere
Camerele profesionale și semi-profesionale și în special spatele digital oferă adesea interfețe FireWire pentru transferul datelor de imagine și pentru controlul camerei.
Protocolul SBP-2 este utilizat pentru transferul datelor de imagine. În acest fel, camera se comportă ca un hard disk extern și face posibilă pur și simplu schimbul de fișiere imagine cu un computer (consultați Schimbul de date prin computer ).
Pentru a crește eficiența muncii într-un studio foto, camerele sau spatele digital sunt controlabile prin intermediul autobuzului FireWire. Cu toate acestea, producătorii de camere nu publică de obicei protocoalele utilizate pentru control. Acesta este motivul pentru care este posibil să controlați o cameră numai cu software-ul special de la producătorul camerei. Aceste programe sunt disponibile mai ales pentru computerele Macintosh și Windows .
Camere video
Autobuzul FireWire este popular în camerele de înaltă calitate, în timp ce în camerele video îl găsim și în modele pentru începători. Camerele se bazează în mare parte pe protocolul AV / C ). Acesta definește atât fluxul de date audio și video, cât și controlul camerei.
Majoritatea camerelor video permit transmiterea datelor audio și video numai prin magistrala FireWire („DVout”). Unele camere video permit totuși și înregistrarea („DVout / DVin”). Camerele fac schimb de date cu aparate video și / sau computere.
Camere speciale
În domeniile industriei, medicinei, astronomiei, microscopiei și științei, camerele FireWire sunt adesea utilizate, care servesc nu în scopuri estetice, ci în scopuri analitice. Acestea transmit date de imagine fără compresie și fără sunet. Aceste camere se bazează atât pe protocolul standard DCAM (IIDC), cât și pe protocoalele proprietare.
Datorită domeniului lor de aplicare, camerele speciale diferă considerabil de camerele și camerele video în următoarele puncte:
- Recipientele sunt mici, majoritatea din metal și nu respectă principiile estetice, ci doar funcționale.
- Majoritatea camerelor de specialitate nu oferă lentile integrate, ci o montură standard pentru obiectiv, care se numește „montură C” sau „montură CS”. Acest standard nu este doar baza multor obiective, ci și pentru microscopuri, endoscoape, telescoape și alte dispozitive optice.
- Nu există mijloace de fotografiere, cum ar fi focalizarea automată sau stabilizatorul de imagine.
- Camerele speciale folosesc adesea cipuri monocrome CCD sau CMOS.
- Camerele speciale renunță adesea la utilizarea filtrelor tăiate IR și a filtrelor optice low-pass, pentru a afecta imaginea cât mai puțin posibil.
- Camerele speciale livrează fluxuri de date de imagine și imagini individuale, ale căror imagini sunt declanșate printr-un semnal de declanșare extern. Acest lucru face ușoară integrarea acestor camere într-un proces industrial.
- Nu au amintiri în masă, deoarece imaginile trebuie analizate mai mult sau mai puțin imediat pe computerul conectat la cameră.
- Marea majoritate a camerelor de specialitate sunt controlate prin intermediul aplicațiilor software pentru computer. Pentru aceasta nu au comutatoare externe.
- Software-ul pentru aplicații prefabricate nu este de obicei disponibil. În mare parte, acestea vor trebui adaptate la aplicația specifică. Acesta este motivul pentru care producătorii oferă instrumente de programare adaptate camerelor lor. Dacă o cameră utilizează protocolul DCAM standard (IIDC) , poate fi folosită și cu software-ul terților. Multe computere industriale și sisteme încorporate sunt compatibile cu protocolul DCAM (IIDC) (consultați Schimbul de date cu computerul ).
Prin urmare, se poate deduce că camerele speciale sunt construite într-un mod mai simplu decât camerele și camerele video. Dar utilizarea izolată a acestor camere este inutilă. Ele sunt, ca și alți senzori, doar componente ale unui sistem mai complex (a se vedea Integrarea sistemului ).
Schimb de date prin computer
Camerele, camerele și camerele FireWire pot face schimb de date cu orice alt dispozitiv FireWire, atât timp cât ambele dispozitive utilizează același protocol (consultați Interfața ). Datele care pot fi schimbate sunt următoarele:
- imagini și date audio (protocol: SBP-2 ),
- fluxuri de date audio și de imagine (protocol: AV / C sau DCAM (IIDC) )
- parametrii pentru reglarea camerei, a camerei video sau a camerei (protocol: AV / C sau DCAM (IIDC) )
Stânga: sistem proprietar
Dreapta: sistem deschis
Dacă camera, camera video sau camera FireWire ar trebui să comunice cu un computer, acest computer trebuie să furnizeze o interfață FireWire și să utilizeze protocolul camerei, al camerei sau al camerei. A fost odată, astfel de sisteme erau dominate de rezoluții proprietare. Unii specialiști au oferit carduri de interfață și drivere, pe care software-ul aplicației le-a accesat direct. În acest fel, software-ul aplicației a fost responsabil pentru protocol. Deoarece această soluție utilizează resursele de calcul foarte eficient, se găsește și astăzi în contextul proiectelor industriale speciale. Dar acest lucru duce adesea la probleme de conexiune cu alte dispozitive FireWire, cum ar fi hard disk-urile. Sistemele deschise nu au acest dezavantaj.
Sistemele deschise se bazează pe modelul stratificat. Comportamentul nivelurilor individuale (card de interfață, driver de nivel inferior, driver de nivel înalt și API ) urmează directivele producătorilor de sisteme de operare . Aplicațiile software trebuie să acceseze numai API-urile sistemului de operare, dar nu trebuie să acceseze niciodată niciun nivel sub API. Pentru camerele FireWire, driverul de nivel înalt este responsabil pentru protocol. Driver-ul și placa de interfață de nivel scăzut pun în aplicare directivele standardului IEEE 1394. Avantajul acestei metode este că implementarea software-ului aplicației este simplă și independentă de hardware și de producătorii săi.
Mai ales în zonele camerelor și camerelor speciale există forme mixte de sisteme deschise și proprietare. Este tipic pentru aceste cazuri că plăcile de interfață de nivel scăzut și driverele respectă standardul, în timp ce nivelurile superioare sunt proprietare.
Ceea ce distinge sistemele deschise este utilizarea API-urilor sistemului de operare și nu a celor ale producătorilor de hardware. Pentru Apple și Microsoft, subiectul „imagine și sunet” are o mare importanță. Acesta este motivul pentru care API-urile QuickTime și DirectX sunt bine cunoscute. Cu toate acestea, pentru un public normal, aceste API-uri sunt reduse la reprezentarea audio și video. În realitate, acestea sunt de fapt API-uri foarte puternice, care sunt, de asemenea, responsabile de captarea imaginilor.
Sub Linux acest API este numit video4linux . Deoarece este mai puțin puternic decât API-ul QuickTime sau DirectX, alte API-uri au fost dezvoltate în același timp cu video4linux:
- Camere
- Pentru camerele FireWire, Linux oferă infrastructura pentru stocarea în masă. Un program de aplicație este digiKam .
- Camere video
- Există mai multe API-uri care pot accesa camerele FireWire. Imaginea din dreapta arată un acces tipic al editorului video „Kino” la un modul, în acest caz este Kino al API-ului libavc1394 . Din motive de claritate, nu arătăm aici accesul programului „Kino” la celelalte API-uri.
- Camere speciale
- Cel mai important API pentru camere speciale este libdc1394 . Imaginea din dreapta arată accesul programului de aplicații Coriander la acest API.
Pentru a facilita aplicarea video4linux și a API-urilor dedicate, a fost dezvoltat meta API-ul unicap . Ascunde toate detaliile printr-un model simplu de programare.
Integrarea sistemului
Camerele, camerele și camerele FireWire sunt adesea doar o roată a echipamentului. Un specialist în sisteme folosește și alte componente pentru a rezolva o anumită problemă. Există două modalități principale de procedare:
- Setarea problemei este de interes pentru un grup de utilizatori. Un semn tipic al acestei situații este disponibilitatea aplicațiilor software prefabricate. Un exemplu este fotografia într-un studio.
- Setarea problemei interesează doar o anumită aplicație. În aceste cazuri, software-ul pentru aplicații prefabricate nu este disponibil. Pentru aceasta, software-ul aplicației va trebui dezvoltat de către specialistul în sistem. Un exemplu este detectarea unei plăci de oțel.
Multe aspecte ale integrării sistemului sunt independente de utilizarea unei camere, camere video sau camere FireWire. Acest lucru este valabil mai ales în ceea ce privește iluminarea, care are o mare influență asupra rezultatului, atât din punct de vedere estetic, cât și analitic.
Cu toate acestea, în contextul dezvoltării software-ului aplicației, există o particularitate care este tipică pentru magistrala FireWire: este disponibilitatea protocoalelor standardizate, cum ar fi AV / C , DCAM , IIDC și SBP-2 (vezi Schimb de date cu calculatoare ). Utilizarea acestor protocoale Utilizarea acestor protocoale puteți scrie software independent de o cameră, cameră video sau cameră video de la un anumit producător.
Dacă lăsați implementarea protocolului la sistemul de operare, permițând software-ului să acceseze numai API-ul sistemului de operare, independența hardware este maximizată. De exemplu, dacă un software de aplicație folosește API-ul "libdc1394" sub Linux (consultați Integrarea sistemului ), atunci va putea accesa toate camerele FireWire care utilizează protocolul DCAM (IIDC) . Utilizarea API-ului „unicap” face posibilă și accesarea altor surse de imagine, cum ar fi frame grabbers.
Alte informații
Elemente conexe
- FireWire
- aparat foto
- Cameră video
- aparat foto
- Optică
- Lentile fotografice
- Microscop (instrument optic)
- Telescop
linkuri externe
- 1394 Trade Association , pe 1394ta.org .
- Comparație între producători
- Camere , pe dphoto.it .
- Videocameră , pe rendez- văuldigitalvideo.it .
- Camere speciale , pe damien.douxchamps.net .
- API-ul sistemului de operare
- API-ul sistemului de operare sub Linux
- video4linux , pe linuxtv.org .
- libavc1394 , pe sourceforge.net .
- libdc1394 , pe sourceforge.net .
- unicap , la unicap-imaging.org .
- Programe de aplicație sub Linux
- Filtru Bayer
- Tutorial: senzori pentru camere digitale , pe cambridgeincolour.com .
- Culori și microlente RGB „Bayer” , pe siliconimaging.com .
