Введение

Камеры FireWire используют стандарт шины IEEE 1394 для передачи аудио-, видео- и управляющих данных. FireWire — это торговая марка компании Apple Computer для стандарта IEEE 1394. Камеры FireWire выпускаются в виде фотокамер и видеокамер, обеспечивающих передачу изображений и звука. Специальные видеокамеры применяются в промышленности, медицине, астрономии, микроскопии и науке. Эти специализированные камеры не передают аудиоданные.

Оптическая

Камеры FireWire основаны на чипах CCD или CMOS. Светочувствительная область, а также пиксели этих чипов, имеют небольшие размеры. В случае камер с интегрированной оптикой можно предположить, что оптика подобрана под эти чипы. Однако в профессиональной и полупрофессиональной фотографии, а также в области специализированных камер, часто используются сменные объективы. В таких случаях специалист по системам должен адаптировать объектив и чип к конкретной задаче (см. Системная интеграция). Помимо обычных объективов, сменными могут быть микроскопы, эндоскопы, телескопы и т.д. За исключением стандартных байонетов C и CS, крепления сменных объективов являются специфичными для каждого производителя.

Захват сигнала

Поскольку функция камеры FireWire зависит от электрических сигналов, модуль "захвата сигнала" преобразует падающий свет и падающий звук в электроны. В случае света этот процесс выполняет CCD- или CMOS-чип. Преобразование звука осуществляется микрофоном.

Цифровизация

Первый шаг оцифровки изображения обусловлен структурой чипа CCD или CMOS. Он разделяет изображение на пиксели. Если пиксель собрал много фотонов, формируется высокое напряжение. Если фотонов лишь несколько, формируется низкое напряжение. "Напряжение" – это аналоговая величина. Поэтому на втором этапе оцифровки напряжение необходимо преобразовать в цифровое значение с помощью АЦП (аналого-цифрового преобразователя). Теперь доступно необработанное цифровое изображение. Микрофон преобразует звук в напряжение. АЦП преобразует эти аналоговые величины в цифровые.

Усиление сигнала

Создание цвета основано на цветовом фильтре, расположенном перед чипом CCD или CMOS. Он красный, зеленый или синий и меняет свой цвет от пикселя к пикселю. Поэтому фильтр называется цветовым фильтром или, в честь его изобретателя, фильтром Байера. Используя эти исходные цифровые изображения, модуль "улучшение сигнала" создает изображение, соответствующее эстетическим требованиям. То же самое относится и к аудиоданным. На заключительном этапе модуль сжимает данные изображения и аудио и выводит их – в случае видеокамер – в виде потока данных DV. В случае фотокамер выводятся отдельные изображения, а при необходимости – голосовые комментарии в виде файлов. Специальные монохромные камеры часто используются в промышленности, медицине, астрономии, микроскопии и науке. Они не используют улучшение сигнала и, таким образом, выводят цифровые данные изображения в необработанном виде. Некоторые специальные модели цветных камер способны выводить только исходные цифровые данные изображения. Такие камеры называются ColorRAW или Bayer-камерами. Они часто применяются в промышленности, медицине, астрономии, микроскопии и науке. В качестве фотокамер их используют профессиональные фотографы. Полупрофессиональные фотокамеры часто предлагают необязательный режим RAW. Улучшение исходных цифровых данных происходит вне камеры, на компьютере, что позволяет пользователю адаптировать их к конкретной задаче.

Фотокамеры

Профессиональные и полупрофессиональные фотокамеры, и особенно цифровые фотокамеры и цифровые спины, оснащаются интерфейсами FireWire для передачи данных изображения и управления камерой. Передача данных изображения осуществляется по протоколу SBP 2. В этом режиме камера функционирует как внешний жесткий диск, что обеспечивает простой обмен файлами изображений с компьютером (см. раздел «Обмен данными с компьютерами»). Для повышения эффективности работы в фотостудии фотокамеры и цифровые спины также могут управляться через шину FireWire. Как правило, производитель камеры не публикует спецификации протокола, используемого в этом режиме. Поэтому для управления камерой требуется специализированное программное обеспечение, предоставляемое производителем, которое обычно доступно для компьютеров Macintosh и Windows.

Видеокамеры

Хотя совместимость с шиной FireWire встречается лишь в фотокамерах высокого класса, она обычно присутствует в видеокамерах, предназначенных для домашнего использования. Видеокамеры в основном используют протокол AV/C, который определяет передачу аудио- и видеоданных, а также сигналы управления камерой. Большинство видеокамер обеспечивают только вывод аудио- и видеоданных через шину FireWire ("DVout"). Кроме того, некоторые видеокамеры способны как выводить, так и записывать аудио- и видеоданные ("DVout/DVin"). Видеокамеры обмениваются данными с компьютерами и/или видеомагнитофонами.

Система интеграции

Часто камеры FireWire – это лишь элемент более крупной системы. Как правило, системный специалист использует ряд различных компонентов для решения конкретной задачи. Существует два основных подхода к этому:

Задача, которую необходимо решить, достаточно интересна для группы пользователей. Типичным признаком такой ситуации является наличие готового прикладного программного обеспечения в продаже. Студийная фотография – пример такого случая. Задача интересна только для конкретного применения. В таких случаях готового прикладного программного обеспечения, как правило, нет. Поэтому его должен разработать системный специалист. Измерение толщины стальной плиты – пример такой задачи. Многие аспекты системной интеграции не связаны напрямую с камерами FireWire. Например, освещение оказывает очень сильное влияние на качество получаемых изображений. Это справедливо как для эстетических, так и для аналитических приложений. Однако, в контексте разработки прикладного программного обеспечения, для камер FireWire характерна особая особенность: доступность стандартизированных протоколов, таких как AV/C, DCAM, IIDC и SBP 2 (см. раздел «Структура / Интерфейс и обмен данными с компьютерами»). Используя эти протоколы, программное обеспечение разрабатывается независимо от конкретных камер и производителей. Передавая реализацию протокола операционной системе и предоставляя доступ к набору API, можно разрабатывать программное обеспечение независимо от аппаратного обеспечения. Например, если в Linux часть прикладного программного обеспечения использует API libdc1394 (см. раздел «Обмен данными с компьютерами»), она может получить доступ ко всем камерам FireWire, использующим протокол DCAM (IIDC). Использование API unicap дополнительно позволяет получить доступ к другим источникам видео, таким как платы видеозахвата.