Следовало бы начать с перечисления правил, которым нужно следовать при захвате видео с цифровой видеокамеры. Но все гораздо проще! Правило одно — захват производится только по интерфейсу IEEE 1394 (он же FireWire , он же iLink ). За путаницу в названиях можно поблагодарить пиар-технологов компаний, пытавшихся в свое время перетянуть одеяло на себя, «застолбив» за фирмой свое, собственное имя стандарта. К великой радости новичков, данный интерфейс все чаще называют с виду безликим IEEE 1394 , и все реже мелькают сбивающие с толку «фирменные» наименования.
Возможно, кто-то спросит: а как же порт USB? С какой целью производитель добавил в камеру еще и этот интерфейс? А предназначен он всего лишь для копирования цифровых фото с карты памяти, редкая камера теперь не обладает возможностью делать цифровые снимки. Если же у кого-то из читателей «знакомый недавно слил видео по USB», совет один: осторожно поинтересуйтесь, уж не на мобильном ли своем телефоне ваш знакомый просматривает такое видео?
И все же, «справедливости ради и порядка для»: USB и карты памяти используются не только ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО для фотографий. Дело в том, что некоторые модели камер всё же позволяют при помощи фирменных утилит захватывать DV-видео по USB2.0, хотя правильным назвать этот способ можно с большой с натяжкой.
В любой цифровой видеокамере присутствует гнездо, внешне напоминающее порт mini-USB, однако оно имеет меньшие размеры и часто обозначается буквами DV и рядышком i . Тем, у кого есть не очень старый ноутбук, не приходится задумываться — скорее всего в нем уже есть встроенный порт IEEE 1394, а в комплекте с таким ноутбуком имеется и шнур. Только подключай! Но что же делать владельцам стандартных коробок из магазина, называемых «домашний компьютер»? Редко у кого из них на материнской плате присутствует такой порт. Да и при покупке компьютера, конечно же, не задумывались о возможности обработки видео. Решение — на рисунке. Стандартная PCI плата IEEE-1394 и шнур к ней, производитель себя не называет (видимо, из скромности).
С виду — сама невзрачность, да и стоимость такого добра нынче около $10-15. Но это — все, что требуется для «правильного» перегона цифрового видео на жесткий диск компьютера для дальнейшей обработки. Если вы, конечно, запаслись необходимой программой. Впрочем, дальнейшие искания убедят вас, что пресловутый захват вполне можно производить и с помощью «программ-комбайнов», а то и вовсе с помощью встроенного в Windows XP хоть и примитивного, но видеоредактора, называемого Windows Movie Maker .
Итак, распечатывайте эту фотографию и — в ближайшую лавку компьютерных комплектующих! Пусть вас не смущает цена, ведь не секрет, что за одну лишь яркую наклейку с именем известного производителя подчас просят втрое против noname-изделия. Как правило, платы и кабели «врассыпуху» от неизвестных производителей работают ничуть не хуже тех, что продаются в красочных коробках. Если же хотите прежде услышать мнения других людей, прочтите соответствующее в форуме.
И, наконец, последний совет (если вы еще не ушли в магазин). Захватите с собой вашу видеокамеру. Дело в том, что производители встраивают в камеры разные типы портов IEEE 1394: 4 или 6-пиновые. Соответственно, в продаже могут быть и разные платы, разные кабели. Попросите продавца подобрать вам такую плату и такой кабель, которые подходят друг к другу, и, разумеется, к вашей камере.
Остается лишь вставить плату в PCI-слот компьютера (в Windows XP драйверы установятся автоматически), и подключить камеру. Имейте в виду: чтобы ваша камера опозналась системой как цифровое видеоустройство, она должна быть включенной и находиться в режиме Play, при этом те камеры, где есть переключатель режимов Video/Memory, должны быть включены в режим Video. В процессе установки драйверов могут быть затребованы необходимые файлы, находящиеся на диске с драйверами к вашей камере.
Если вы подключили все как полагается, в Диспетчере устройств появятся два новых пункта:
А в трее рядом с часами появится значок, обозначающий готовое к работе цифровое видеоустройство:
Теперь ваша камера может работать в связке с компьютером как DV-камкордер, подчиняясь командам управляющей программы. Об этих программах читайте в соответствующем разделе Путеводителя .
Рис.7 Порт FireWire.
Ни один из существовавших ранее стандартов внешних портов не позволял в реальном времени передавать видеоряд. Поэтому таким устройствам, как миниатюрные цифровые телекамеры, приходилось использовать свои собственные оригинальные интерфейсные платы. Пользователю от этого удобнее не было. Еще в 1986 году фирма Apple разработала цифровой интерфейс 1394, названный FireWire. И только в 1995 году его следующая версия была стандартизована как IEEE 1394. Свое название "Fire on the Wire" шина получила за свою высокою скорость 100 Мбит/сек. В дальнейшем стандарт был расширен, и рабочая скорость увеличилась до 400 Мбит/сек (для сравнения: передача видео 640x480 x 30 кадров x 3 байт/пиксел образует поток в 210 Мбит/сек). Аналогично USB, FireWire способна запитывать подключаемое устройство (8-40 В -, до 1,5 А), и подключение устройств можно производить на ходу (hot-plug). Разъем имеет 6 контактов: 4 - 2 витых пары для двунаправленного обмена, 2 - питание. Для не требующих питания устройств можно применять более экономичные 4-жильные кабели. В качестве системных устройств шины IEEE 1394 могут служить повторители, концентраторы и мосты. Такое разнообразие, по сравнению с USB, делает шину FireWire несколько гибче. Ограничение на количество подключенных устройств на одной сигнальной линии (до 63) и максимальное количество промежуточных узлов на пути запроса от одного устройства до другого (до 16) накладывает дополнительные условия на топологию шины. Но благодаря мостам имеется возможность объединять отдельные независимые сегменты шины. Всего с помощью мостов можно объединить до 1000 (!) разных сегментов в общую сеть на основе FireWire.
Передача данных в IEEE 1394 может происходить как в асинхронном, так и в синхронном режиме с заданной гарантированной скоростью передачи данных (очень важно для передачи в реальном времени: звук, видео). Если устройство должно работать в синхронном режиме, оно резервирует для себя определенное место в кадре данных (длина кадра равна 125 мсек). Для этого рабочий квант времени передачи делится на зарезервированные участки и на остальное - для асинхронной передачи. Интерфейс FireWire уже несколько лет применяется в цифровых (профессиональных и бытовых) видео- теле- камерах, магнитофонах и фотоаппаратах, которые можно самостоятельно соединять между собой без участия компьютера, благодаря возможностям IEEE 1394, и осуществлять цифровой видеомонтаж в реальном времени. Существует и Гигабитный вариант IEEE 1394.2, в котором используется оптоволоконный соединительный кабель.
Таблица 6
Контакты порта FireWire
Последовательный инфракрасный порт IrDa (Infrared Data Association)
В силу своей конструкции, в которой используется источник света и фотодатчик, инфракрасный порт - последовательный. Для передачи информации соединительные кабели не используются, поэтому взаимодействие устройств происходит на небольшом расстоянии и при условии "прямой видимости". В июне 1994 года ассоциация IrDA опубликовала спецификацию последовательного ИК-порта. В домашнем компьютере на большинстве материнских плат имеется разъем для подключения ИК-порта (сам порт продается отдельно), скорость передачи в данном случае почти такая же, как и у RS-232C (от 2,4 до 115 Кбит/сек). Передача данных идет асинхронно в обоих направлениях, и для обнаружения ошибок используется циклический код CRC-8 в коротких пакетах и CRC-16 - в длинных.
В октябре 1995 IrDA предложила следующую версию ИК-порта, работающего со скоростью до 4 Мбит/сек в пределах 1-2 метров видимости. В данном случае обмен данными происходит синхронно, а для обнаружения ошибок уже используется CRC-32. Некоторые производители предлагают свои оригинальные разработки ИК-портов (для сканеров и принтеров), которые способны передавать данные на скорости от 2 до 16 Мбит/сек. Инфракрасный порт несколько специфичен для России, поэтому его можно встретить разве что в беспроводных клавиатурах, джойстиках и интерфейсах мобильный телефон<->ноутбук.
Устройство инфракрасного интерфейса подразделяется на два основных блока: преобразователь (модули приемника-детектора и диода с управляющей электроникой) и кодер-декодер. Блоки обмениваются данными по электрическому интерфейсу, в котором в том же виде транслируются через оптическое соединение, за исключением того, что здесь они пакуются в кадры простого формата – данные передаются 10bit символами, с 8bit данных, одним старт-битом в начале и одним стоп-битом в конце данных.
Сам порт IrDA основан на архитектуре коммуникационного СОМ-порта ПК, который использует универсальный асинхронный приемо-передатчик UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) и работает со скоростью передачи данных 2400–115200 bps.
Связь в IrDA полудуплексная, т.к. передаваемый ИК-луч неизбежно засвечивает соседний PIN-диодный усилитель приемника. Воздушный промежуток между устройствами позволяет принять ИК-энергию только от одного источника в данный момент.
Рис. 5. Схема интерфейсаIrDA
Все информационные технологии, так или иначе, крутятся вокруг данных, или проще говоря, информации. Каждая информационная технология имеет дело либо с использованием данных, либо с обработкой или передачей данных. Порт FireWire создан для быстрой передачи данных между различными устройствами. По сравнению с интерфейсом USB 2.0, он обеспечивает более высокую скорость передачи данных. В этой статье расскажем об интерфейсе IEEE 1394, или как его обычно называют, FireWire.
FireWire представляет собой последовательную шину, разработанную Apple в сотрудничестве с другими компаниями. Она стала де-факто стандартом на всех компьютерах компании Apple и многих цифровых устройствах, например, в цифровых видеокамерах, принтерах и др. на компьютерах Apple используется как FireWire, в устройствах от Sony как iLink и Lynx в устройствах от компании Texas Instruments. Несмотря на то, что под разными названиями скрывается один интерфейс, портом FireWire принято называть 6-контактный разъем, а iLink — четырехконтактный.
Дополнительные контакты служат для питания устройства. Как говорилось выше, такая технология служит для высокоскоростной передачи данных в реальном времени между и периферийными устройствами. Тот факт, что это последовательная шина, означает, что данные передаются по одному биту зараз. По сравнению с более старыми технологиями, предназначенными для передачи данных, например, параллельной шине SCSI (подробнее об интерфейсе ) , такая технология дешевле и выгоднее. Несмотря на то, что такие порты дороже USB 2.0, они имеют более высокую производительность.
FireWire 400 обеспечивает скорость 400 Мбит / в секунду, новый стандарт 800 (IEEE 1394b или firewire 1394) обеспечивает скорость до 800 Мбит/в секунду.
FireWire 400, имеет 4 и 6-контактный разъем, новый стандарт FireWire 800 использует 9-контактный разъем.
Обе версии устройств поддерживают технологию Plug and Play (технологию «горячего» подключения устройств), что позволяет подключать периферийные устройства (видеокамеры, и т.д.) без необходимости выключения и перезагрузки компьютера.
По сравнению с USB 2.0, такие порты являются более дорогостоящими для реализации, поэтому этот интерфейс не нашел применения в подключении таких устройств, как флэш-накопители. В продаже есть специальные адаптеры (firewire переходники), позволяющие подключать устройства FireWire к USB.
Для достижения максимальной скорости передачи данных, с портом 800 необходимо использовать 9-контактный кабель. FireWire 800 и 400 имеют обратную совместимость. Однако в режиме обратной совместимости максимальная скорость передачи данных не превышает 400 Мбит / в секунду. Он может обеспечивать питание подключенным устройствам. 6-контактный и 9 контактный порт обеспечивает питание подключенным периферийным устройствам мощностью до 45 Вт.
Для каких устройств используется порт FireWire
Учитывая высокую скорость передачи данных, которую может обеспечить данная технология, интерфейс был изначально предназначен для подключения цифровых видеокамер
. Данный интерфейс позволяет передавать данные на большие расстояния, это побудило использовать его в мультимедийных студиях. Он является основным портом для передачи данных в компьютерах Apple, включая настольные компьютеры Mac и MakBook.
Внешние жесткие диски, оснащенные интерфейсом FireWire, могут быть подключены к соответствующему порту на ПК. Они используются для подключения сканеров и принтеров с компьютером. Каждый порт может поддерживать до 63 устройств одновременно
. Он может подключать устройства в дереве топологии сети и может поддерживать одноранговую связь.
Хотя этот порт используется не так широко как USB 2.0, новый интерфейс FireWire 800 обеспечивает скорость передачи данных до 800 Мбит в секунду. Это делает его лучшим последовательным интерфейсом, в случае использования устройств и приложений, требующих высокой скорости передачи данных, например, видеокамер.
Везде, где есть потребность в высокой скорости передачи данных на большие расстояния, интерфейс FireWire 400 или FireWire 800 является предпочтительным выбором.
Группой компаний при активном участии Apple была разработана технология последовательной высокоскоростной шины, предназначенной для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами. В 1995 году эта технология была стандартизована IEEE (стандарт IEEE 1394 -1995). Компания Apple продвигает этот стандарт под торговой маркой FireWire , а компания Sony - под торговой маркой i-Link.
Интерфейс IEEE 1394 представляет собой дуплексную, последовательную, общую шину для периферийных устройств. Она предназначена для подключения компьютеров к таким бытовым электронным приборам, как записывающая и воспроизводящая видео- и аудиоаппаратура, а также используется в качестве интерфейса дисковых накопителей (таким образом, она соперничает с шиной SCSI ).
Первоначальный стандарт (1394a) поддерживает скорости передачи данных 100 Мбит/с, 200 Мбит/с и 400 Мбит/с. Последующие усовершенствования стандарта (1394b) обеспечивают поддержку скорости передачи данных 800 и 1600 Мбит/с ( FireWire -800, FireWire -1600).
Устройства, которые передают данные на разных скоростях, могут быть одновременно подключены к кабелю (поскольку пары обменивающихся данными устройств используют для этого одну и ту же скорость). Рекомендуемая максимальная длина кабеля между устройствами составляет 4,5 м. К кабелю общей длиной до 72 м может быть одновременно подключено до 63 устройств, называемых узлами (nodes). Для увеличения числа шин вплоть до максимального значения (1023) могут быть использованы мосты.
Каждое устройство обладает 64-разрядным адресом:
- 6 бит - идентификационный номер устройства на шине,
- 10 бит - идентификационный номер шины,
- 48 бит - используются для адресации памяти (каждое устройство может адресовать до 256 Тбайт памяти).
Шина предполагает наличие корневого узла, выполняющего некоторые функции управления. Корневой узел может быть выбран автоматически во время инициализации шины, либо его атрибут может быть принудительно присвоен конкретному узлу (скорее всего, ПК). Некорневые узлы являются или ветвями (если они поддерживают более чем одно активное соединение), или листьями (если они поддерживают только одно активное соединение).
Как правило, устройства имеют по 1-3 порта, причем одно устройство может быть включено в любое другое (с учетом ограничений на то, что между любыми двумя устройствами может быть не более 16 пролетов и они не могут быть соединены петлей). Допускается подключение в "горячем" режиме, поэтому устройства могут подключаться и отключаться в любой момент. При подключении устройств адреса назначаются автоматически, поэтому присваивать их вручную не придется.
IEEE 1394 поддерживает два режима передачи данных (каждый из которых использует пакеты переменной длины).
- Асинхронная передача используется для пересылки данных по конкретному адресу с подтверждением приема и обнаружением ошибок. Трафик, который не требует очень высоких скоростей передачи данных и не чувствителен ко времени доставки, вполне подходит для данного режима (например, для передачи некоторой управляющей информации).
- Изохронная передача предполагает пересылку данных через равные промежутки времени, причем подтверждения приема не используются. Этот режим предназначен для пересылки оцифрованной видео- и аудиоинформации.
Пакеты данных пересылаются порциям, которые имеют размер, кратный 32 битам, и называются квадлетами (guadlets). При этом пакеты начинаются, по меньшей мере, с двух квадлетов заголовка, после чего следует переменное число квадлетов полезной информации. Для заголовка и полезных данных контрольные суммы ( CRC ) указываются отдельно. Длина заголовков асинхронных пакетов составляет, как минимум , 4 квадлета. У изохронных пакетов может быть заголовок длиной 2 квадлета, поскольку единственным необходимым при этом адресом является номер канала.
IEEE 1394 выделяет следующие функции устройств:
- Хозяин цикла (cycle master) - выполняется корневым узлом, имеет наивысший приоритет доступа к шине, обеспечивает общую синхронизацию остальных устройств на шине, а также изохронных сеансов передачи данных.
- Диспетчер шины (bus manager) управляет питанием шины и выполняет некоторые функции оптимизации.
- Диспетчер изохронных ресурсов ( isochronous resource manager ) распределяет временные интервалы среди узлов, собирающихся стать передатчиками (talkers).
Все функции диспетчеризации могут выполняться одним и тем же либо различными устройствами. Хозяин цикла посылает синхронизирующее сообщение о начале цикла через каждые 125 мкс (как правило). Теоретически 80% цикла (100 мкс) резервируется для изохронного трафика, а остальная часть становится доступной для асинхронного трафика. Сначала узлы с изохронными данными для пересылки, а также те узлы, которым был назначен номер канала, пытаются получить доступ к шине на время передачи (сразу же после каждого сообщения о начале цикла ), и узел, который ближе всего находится к корневому узлу, первым получит разрешение на передачу данных. Каждый последующий узел с назначенным номером канала и изохронным трафиком для пересылки последовательно получает разрешение на передачу данных. Затем пытаются получить доступ к шине и узлы с асинхронным трафиком.
Для подключения к данному интерфейсу применяется 6-контактный соединитель. Используемый при этом кабель имеет круглую форму и содержит:
- экранированную витую пару А (ТРА), в которой используется симметричное, разностное напряжение (для обеспечения требуемой помехоустойчивости), а данные передаются в обоих направлениях с помощью схемы кодирования NRZ 2NRZ (Non-Return to Zero) - самосинхронизующаяся схема кодирования без возвращения к нулю. . Фактически напряжение составляет 172-265 мВ;
- экранированную витую пару В (ТРВ), пересылающую стробирующий сигнал, который изменяет состояние всякий раз, когда два последовательных разряда данных (на другой паре) одинаковы (т.н. кодирование данных со стробированием - data- strobe encoding), и гарантирует изменение состояния в паре для передачи данных либо стробирующих сигналов по фронту каждого разряда;
- провода, обеспечивающие питание небольших устройств. При этом по проводу VP подается напряжение 8-40 В, обеспечивающее нагрузку до 1,5 А, а провод VG заземлен. Впрочем, существуют варианты соединения, в котором провода питания отсутствуют;
- а также общий экран, который изолирован от экранов пар и прикреплен к корпусам соединителей.
Вопросом выбора интерфейса своей аудио-карты задается практически каждый покупатель. Что лучше USB или FireWire ? Ответ очевиден — FireWire, т.к. он обладает лучшими показателями скорости. Но не спешите с выводами, иначе будете слыть человеком, который не знает что ему нужно. Как ни странно, ответ на вопрос, какой интерфейс звуковой карты выбрать именно Вам, будет зависеть от поставленной перед этой картой задачи . В данной статье мы попытаемся сравнить USB и FireWire с позиции целесообразности использования любого из них.
Об интерфейсе USB
Главным преимуществом USB интерфейса является то, что им оснащены абсолютно все современные компьютеры и ноутбуки. Даже компания Apple уже в 2000-х использовала USB в своей продукции. Однако, на практике, с помощью USB можно подключить только средне- и низкоскоростные периферийные устройства. С более крупными массивами данных до недавнего момента интерфейс справлялся едва ли.
В последнее время технологии универсальной серийной шины (Universal Serial Bus — USB) усиленно развиваются. Вот уже несколько лет существует более скоростной интерфейс USB 2.0 . В 2008-м году был анонсирован USB 3.0 , которым ныне оснащают современные модели материнских плат компьютеров и ноутбуков. Однако, увы, в сфере музыкальных технологий многие модели аудио-карт не поддерживают даже USB 2.0 стандарт. Большинство по-прежнему используют шину USB 1.1 . О USB 3.0 речь не идет и подавно.
Об интерфейсе IEEE 1394 (FireWire)
Интерфейс 1394 , (этот интерфейс под торговой маркой FireWire использует компания Apple ), является высокоскоростной шиной, предназначенной для обмена информацией между компьютером и устройством. FireWire — это, как ни странно, сетевой интерфейс , который поддерживает потоковую передачу данных, а также последовательное (серийное) подключение устройств. Это означает, что с помощью интерфейса IEEE 1394 Вы сможете расширить функциональность одной звуковой карты еще одной такой же аудио-картой, подключив их последовательно.
На сегодняшний день существует 2 основных стандарта FireWire
: IEEE 1394/1394a
, поддерживающего скорость 400 Мбит/сек
, а также IEEE 1394b
со скоростью 800 Мбит/сек
. Большинство многоканальных аудио-интерфейсов
, цифровых микшеров
и прочего профессионального студийного оборудования подключается по технологии FireWire
.
Объективное сравнение USB и FireWire
Явным преимуществом FireWire перед USB, бесспорно, является скорость передачи. Взгляните на таблицу ниже:
| Интерфейс | Номинальная скорость, Мбит/сек | Прием, Мбит/сек | Передача, Мбит/сек | Эффективность (среднее значение) |
|---|---|---|---|---|
| USB 2.0 | 480 | 264 | 208 | 49% |
| 1394a | 400 | 332 | 264 | 75% |
| 1394b | 800 | 712 | 496 | 76% |
Как видите, явное преимущество имеет стандарт IEEE 1394b со скоростью вдвое больше, чем у USB 2.0.
Из-за ограничений в скорости большинство USB-audio интерфейсов поддерживают до 18 аудио-каналов . Как правило, вы не сможете найти звуковые карты с количеством входных/выходных каналов более 8-ми. Исключение — карта Presonus AudioBox 1818 VSL, поддерживающая одновременную работу 18 входящих и исходящих каналов, а также интерфейсы ADAT и SPDiF.
Интерфейс 1394 FireWire поддерживает одновременную работу 52 каналов (в обе стороны), более высокую разрядность и частоту сэмплирования (дискретизации) . Полностью реализовать этот потенциал на практике помогает последовательное подключение аудио-устройств на одну FireWire шину (при условии поддержки данной конфигурации устройством). К примеру, Вы — обладатель FireWire звуковой карты на 8 каналов . Если Вам не хватает этого количества, Вы можете подключить последовательно до 6-ти таких устройств. По такому принципу работают, к примеру MOTU Travaler MK3 или T.C. Electronic Studio Konnekt 48 и др. USB эту технологию не поддерживает .
Из явных недостатков объединения нескольких FireWire аудио-устройств следует отметить тот факт, что достаточно много времени приходится тратить на правильную конфигурацию. Это очень сложный процесс, который иногда требует специальных технических познаний. В данном контексте USB имеет большое преимущество — возможность быстрой настройки на любом компьютере.
Есть еще одна существенная разница в двух интерфейсах — возможность «горячего» подключения звукового устройства. Так как FireWire является в прямом смысле, сетевым интерфейсом, отключение устройства из разъема не влечет за собой никаких плохих последствий. Стоит подключить его обратно и оно тут же заработает. Однако, для того, чтобы после отключения USB звуковая карта заработала, Вам, скорее всего, придется перезапустить Вашу виртуальную музыкальную студию , для того, чтобы программа открыла новое соединение через системное ядро. Хотя некоторые программы эту проблему научились преодолевать. Например, такие виртуальные студии, как Steingerg Cubase или Nuendo при отключении звуковой карты тут же запрашивают какую использовать вместо нее. Если Вы вставите карту обратно в разъем USB, то программа автоматически переопределит устройство и будет его использовать. Также данная проблема не постигает пользователей Mac OS X, где вся аудио-система завязана на Core Audio. При отключении звуковой карты и подключении ее обратно ничего страшного не происходит.
Выводы
Таким образом, подводя некоторый итог вышесказанному, следует отметить, что Вы выбор подходящего интерфейса — USB или 1394 FireWire , — зависит исключительно от задачи . Рекомендуем использовать FireWire интерфейс если:
есть необходимость обработки аудио-сигнала в режиме реального времени (например, на живом выступлении);
требуется записывать/выводить сигнал одновременно более, чем с 18 аудио-каналов.
В остальных случаях Вы можете смело приобретать USB-Audio серию звуковых карт, так как для их работы Вам не требуется оснащать компьютер/ноутбук IEEE 1394 интерфейсом и по причине того, что USB карты очень просты в использовании, их можно использовать на любом современном компьютере. Ну и, разумеется, они на порядок дешевле своих FireWire коллег.