FireWire kamera

- kameror använder bussstandarden IEEE 1394 för överföring av ljud- , video- och kontrolldata. FireWire är Apple Computers varumärke för IEEE 1283-standarden.

FireWire- kameror finns i form av fotokameror och videokameror , som tillhandahåller bild- och ljuddata . En speciell form av videokameror används inom områdena industri, medicin , astronomi , mikroskopi och vetenskap . Dessa specialkameror tillhandahåller inte ljuddata.

Olika former av FireWire-kameror

Strukturera

Den grundläggande strukturen för FireWire-kameror är baserad på följande sex moduler:

Optik

Strukturen för FireWire-kameror

FireWire- kameror är baserade på CCD- eller CMOS -chips. Det ljuskänsliga området, såväl som pixlarna i dessa chips, är små. När det gäller kameror med integrerad optik kan vi anta att optiken är anpassad till dessa chips.

Men inom områdena professionell och semiprofessionell fotografering , såväl som inom området specialkameror, används ofta utbytbar optik. I dessa fall måste en systemspecialist anpassa optiken och chippet till applikationen (se Systemintegration ) . Förutom normala linser kan sådana utbytbara linser vara mikroskop , endoskop , teleskop , etc. Med undantag för standard C-fäste och CS-fäste, är fästena för utbytbar optik företagsspecifika.

Signalfångst

Eftersom funktionen hos en FireWire-kamera beror på elektriska signaler, omvandlar modulen "signalfångst" det infallande ljuset såväl som det infallande ljudet till elektroner . När det gäller ljus utförs denna process av ett CCD- eller CMOS-chip. Omvandlingen av ljudet utförs av en mikrofon .

Digitalisering

Det första steget i bildens digitalisering är resultatet av strukturen hos ett CCD- eller CMOS-chip. Det dissekerar bilden i pixlar. Om en pixel har samlat många fotoner skapar den en hög spänning. Skulle det bara finnas ett fåtal fotoner skapas en låg spänning. "Voltage" är ett analogt värde. Därför måste spänningen under digitaliseringens andra steg omvandlas till ett digitalt värde av en A/D-omvandlare . Nu finns den råa digitala bilden tillgänglig.

En mikrofon omvandlar ljudet till en spänning. En A/D-omvandlare omvandlar dessa analoga värden till digitala.

Signalförstärkning

Skapandet av färg baseras på ett färgfilter, som är placerat framför CCD- eller CMOS-chippet. Den är röd , grön eller blå och ändrar färg från pixel till pixel. Därför kallas filtret en färgfiltermatris eller, efter dess uppfinnare, Bayer-filter . Med hjälp av dessa råa digitala bilder skapar modulen "signalförbättring" en bild som uppfyller estetiska krav . Detsamma gäller för ljuddata.

I det sista steget komprimerar modulen bild- och ljuddata och matar ut dem - i fallet med videokameror - som en DV- dataström. När det gäller fotokameror kan enstaka bilder matas ut och, om tillämpligt, röstkommentarer som filer.

Tillämpningsdomänerna industri, medicin, astronomi, mikroskopi och vetenskap använder ofta speciella monokroma kameror . De avstår från all signalförbättring och matar därför ut digitala bilddata i sitt råa tillstånd.

Vissa specialmodeller av färgkameror kan endast mata ut obearbetad digital bilddata. Sådana kameror kallas ColorRAW eller Bayer-kameror. De används ofta inom industri, medicin, astronomi, mikroskopi och vetenskap. I form av fotokameror används de av professionella fotografer. Semiprofessionella fotokameror erbjuder ofta ett valfritt RAW -läge.

Förbättringen av den råa digitala datan sker utanför kameran på en dator och därför kan användaren anpassa den till en viss applikation.

Gränssnitt

De tre första modulerna är en del av alla digitalkameror. Gränssnittet är den modul som kännetecknar FireWire-kameran . Den är baserad på IEEE 1283-standarden, definierad av organisationen "Institute of Electrical and Electronics Engineers". Denna standard definierar en buss som sänder:

  1. tidskritiska data, till exempel en video och
  2. data vars integritet är av avgörande betydelse (till exempel parametrar eller filer).

Det tillåter samtidig användning av upp till 74 olika enheter ( kameror , skannrar , videobandspelare , hårddiskar , DVD- enheter, etc.).

Andra standarder, kallade " protokoll " definierar beteendet hos dessa enheter. FireWire-kameror använder oftast något av följande protokoll:

AV/C
AV/C står för "Audio Video Control" och definierar beteendet hos DV-enheter, till exempel videokameror och videobandspelare. Det är en standard, definierad av 1348 Trade Association. Audio/Video-arbetsgruppen ansvarar för det.
DCAM
DCAM står för "1394-based Digital Camera Specification" och definierar beteendet hos kameror som matar ut okomprimerad bilddata utan ljud. Det är en standard, definierad av 1394 Trade Association. IIDC (Instrumentation and Industrial Control Working Group) är ansvarig för det.
IIDC
IIDC används ofta synonymt med DCAM.
SBP-2
SBP-2 står för "Serial Bus Protocol" och definierar beteendet hos masslagringsenheter, såsom hårddiskar. Det är en ANSI -standard som underhålls av NCITS .

Enheter som använder samma protokoll kan kommunicera med varandra. Ett typiskt exempel är anslutningen av en videokamera och en videobandspelare. I motsats till USB-bussen finns det alltså inget behov av att använda en styrdator. Om en dator används måste den vara kompatibel med protokollen för den enhet som den ska kommunicera med (se Datautbyte med datorer ) .

Kontrollera

Den styrande modulen koordinerar de andra. Användaren kan specificera sitt beteende genom att:

  1. växlar utanför kameran,
  2. FireWire-bussen, med hjälp av programvara eller
  3. en hybrid av de två första fallen.

Fotokameror

Professionella och semiprofessionella fotokameror, och särskilt digitalkameror, erbjuder FireWire-gränssnitt för att överföra bilddata och för att styra kameran.

Bilddataöverföringen baseras på protokollet SBP-2 . I det här läget beter sig kameran som en extern hårddisk och möjliggör därmed enkelt utbyte av bildfiler med en dator (se vänligen Datautbyte med datorer ).

För att öka arbetseffektiviteten i en fotostudio är dessutom fotokameror och digitala baksidor styrbara via FireWire-bussen. Vanligtvis publicerar inte kameratillverkaren det protokoll som används i detta läge. Därför kräver kamerastyrning en specialiserad mjukvara som tillhandahålls av kameratillverkaren, som oftast är tillgänglig för Macintosh- och Windows -datorer.

Videokameror

Även om kompatibilitet med FireWire-bussen bara finns i avancerade fotokameror, har den vanligtvis funnits i videokameror på hemanvändarnivå. Videokameror är mestadels baserade på protokollet AV/C . Den definierar flödet av ljud- och videodata, såväl som kamerans kontrollsignaler.

De flesta videokameror tillhandahåller endast utmatning av ljud- och videodata via FireWire-bussen ("DVout"). Dessutom kan vissa videokameror spela in ljud- och videodata ("DVout/DVin"). Videokameror utbyter sina data med datorer och/eller videobandspelare.

Specialkameror

Inom områdena industri, medicin, astronomi, mikroskopi och vetenskap används FireWire-kameror ofta inte för estetiska, utan snarare för analytiska ändamål. De matar ut okomprimerad bilddata, utan ljud. Dessa kameror är baserade på protokollet DCAM (IIDC) eller på företagsspecifika protokoll.

På grund av deras användningsområde skiljer sig deras beteende avsevärt från fotokameror eller videokameror:

  1. Deras fodral är litet och byggt huvudsakligen av metall och följer inte estetiska, utan snarare funktionella designbegränsningar.
  2. De allra flesta specialkameror erbjuder inte integrerad optik, utan ett standardiserat objektivfäste som kallas " C-mount " eller "CS-mount". Denna standard används inte bara av linser, utan också av mikroskop, teleskop, endoskop och andra optiska enheter.
  3. Inspelningshjälpmedel som autofokus eller bildstabilisering är inte tillgängliga.
  4. Specialkameror använder ofta monokroma CCD- eller CMOS-chips.
  5. Specialkameror använder ofta inte ett infrarött klippfilter eller optiska lågpassfilter, vilket gör att bilden inte påverkas.
  6. Specialkameror matar ut bilddataströmmar och enstaka bilder, som tas med hjälp av en extern triggersignal . På så sätt kan dessa kameror integreras i industriella processer.
  7. Masslagringsenheter är inte tillgängliga eftersom bilderna måste analyseras mer eller mindre omedelbart av den dator som är ansluten till kameran.
  8. De allra flesta specialkameror styrs av applikationsprogramvara, installerad på en dator. Därför har kamerorna inga externa strömbrytare.
  9. Programvara är sällan tillgänglig från hyllan. Det måste vanligtvis anpassas till den specifika applikationen. Därför erbjuder kameratillverkare programmeringsverktyg utformade för deras kameror. Om en kamera använder standardprotokollet DCAM (IIDC) kan den även användas med programvara från tredje part. Många industridatorer och inbyggda system är kompatibla med DCAM (IIDC) -protokollet (se struktur/gränssnitt och utbyte av data med datorer ).

I jämförelse med foto- eller videokameror är dessa specialkameror mycket komplicerade. Det är dock ingen mening att använda dem på ett isolerat sätt. De är, precis som andra sensorer, bara komponenter i ett större system (se systemintegration ) .

Utbyte av data med datorer

FireWire-kameror kan utbyta data med vilken annan FireWire-enhet som helst, så länge som båda enheterna använder samma protokoll (se struktur/gränssnitt ) . Beroende på den specifika kameran är dessa data:



Datautbyte mellan FireWire-kameror och datorer Vänster: företagsspecifikt system Höger: öppet system

Om kameran ska kommunicera med en dator måste den här datorn ha ett FireWire-gränssnitt och använda kamerans protokoll. FireWire-kamerornas gamla dagar dominerades av företagsspecifika lösningar. Vissa specialister erbjöd gränssnittskort och drivrutiner , som endast var tillgängliga via deras applikationsprogram. Efter detta tillvägagångssätt är det tillämpningsprogram som ansvarar för protokollet. Eftersom den här lösningen utnyttjar datorresurserna på ett mycket effektivt sätt används den fortfarande i samband med högt specialiserade, industriella projekt. Denna strategi leder ofta till problem vid användning av andra FireWire-enheter, som till exempel hårddiskar. Öppna system undviker denna nackdel.

Öppna system bygger på en lagermodell . Beteendet för de enkla lagren (gränssnittskort, lågnivådrivrutin, högnivådrivrutin och API ) följer begränsningarna för respektive operativsystemtillverkare. Programvara tillåts komma åt operativsystemets API:er, men bör aldrig komma åt någon lägre nivå. I samband med FireWire-kameror är drivrutinerna på hög nivå ansvariga för protokollet. Drivrutinerna på låg nivå och gränssnittskorten sätter definitionerna av standarden IEEE 1394 i kraft. Fördelen med denna strategi är den enkla realiseringen av applikationsprogramvara, som är oberoende av hårdvara och specifika tillverkare.

Speciellt inom områdena fotokameror och specialkameror används hybrider mellan öppna och företagsspecifika system. Gränssnittskorten och lågnivådrivrutinerna följer vanligtvis standarden, medan nivåerna ovan är företagsspecifika.

Det grundläggande kännetecknet för öppna system är att inte använda hårdvarutillverkarnas API:er utan operativsystemets. För Apple och Microsoft är ämnet "bild och ljud" av stor betydelse. Enligt deras API:er - QuickTime och DirectX - är mycket välkända. Men i allmänhetens uppfattning reduceras de till återgivning av ljud och video. Egentligen är de kraftfulla API:er som också ansvarar för bildinsamling.

Under Linux kallas detta API video4linux. Det är mindre kraftfullt än QuickTime och DirectX och därför finns det ytterligare API:er förutom video4linux:

Åtkomst till FireWire-kameror under Linux
Fotokameror
Fotokameror använder vanligtvis Linux infrastruktur för masslagringsenheter. En av de typiska applikationerna är digiKam .
Videokameror
Videokameror nås av olika API:er. Bilden till höger visar åtkomsten av videoredigeringsprogramvaran Kino till libavc1394 API. Kino kommer även åt andra API:er som inte visas i bilden för att förenkla saken.
Specialkameror
Det viktigaste API:et för specialkameror är libdc1394 . Bilden till höger visar applikationsprogrammet Corianders åtkomst till detta API. Coriander styr FireWire-kameror som är baserade på protokollet DCAM (IIDC) och hämtar deras bilder.

För att förenkla användningen av video4linux och de dedikerade API:erna har meta API unicap utvecklats. Den täcker deras bitar och bitar med hjälp av en enkel programmeringsmodell.

Systemintegration

FireWire-kameror är ofta bara en kugge i ett större system. Vanligtvis använder en systemspecialist ett antal olika komponenter för att lösa ett visst problem. Det finns två grundläggande metoder för att göra detta:

  1. Problemet är intressant nog för en grupp användare. Den typiska indikatorn på den här situationen är tillgängligheten av applikationsprogramvara. Studiofotografering är ett exempel.
  2. Problemet är endast av intresse för en viss applikation. I sådana fall finns det vanligtvis ingen applikationsprogramvara tillgänglig från hyllan. Därför måste den skrivas av en systemspecialist. Mätningen av en stålplåt är ett exempel.

Många aspekter av systemintegration är inte direkt relaterade till FireWire-kameror. Till exempel belysning ett mycket starkt inflytande på kvaliteten på de förvärvade bilderna. Detta gäller både för estetiska och analytiska tillämpningar.

Men i samband med förverkligandet av tillämpningsprogram finns det en speciell funktion som är typisk för FireWire-kameror. Det är tillgången till standardiserade protokoll, såsom AV/C , DCAM , IIDC och SBP-2 (se struktur/gränssnitt och utbyte av data med datorer ). Med hjälp av dessa protokoll skrivs programvaran oberoende av någon speciell kamera och tillverkare.

Genom att överlåta realiseringen av protokollet till operativsystemet, och genom att möjliggöra åtkomst till en uppsättning API:er, kan mjukvara utvecklas oberoende av hårdvara. Om, till exempel, under Linux ett applikationsprogram använder API:et libdc1394 (se Datautbyte med datorer ), kan den komma åt alla FireWire-kameror som använder protokollet DCAM (IIDC) . Användning av API:et unicap tillåter dessutom åtkomst till andra videokällor, till exempel frame grabbers.

Se även

externa länkar

Hämtad från " https://sv.wikipedia.org/w/index.php?title=FireWire_camera&oldid=1130073291 "