FireWire, или Провода в огне

В последнее время на российском рынке появились новые платы видеоввода с интерфейсом IEEE1394/FireWire. Этот интерфейс позволяет подключить до 63 устройств в одном сегменте и передавать данные со скоростью до 50 Мбайт/с. С помощью мостов есть возможность объединять более 1000 сегментов, имеющих шину FireWire. Интерфейс FireWire обеспечивает двунаправленную передачу данных по одному кабелю, причем устройства FireWire можно "на ходу" подключать или удалять из шины. После изменения новая топология сети распознается автоматически. Кроме того, отсутствует необходимость присваивать адреса устройствам и конфигурировать шину.

Конструкция FireWire-кабеля представляет собой совокупность двух раздельно экранированных витых пар (служат для передачи данных) и двух проводов питания. Все это в общем экране.

Рисунок 1.

Интерфейс позволяет осуществлять два типа передачи данных: синхронный и асинхронный. При асинхронном методе получатель подтверждает получение данных, а синхронная передача гарантирует доставку данных в необходимом объеме, что особенно важно для мультимедийных приложений.

Протокол IEEE1394 реализует три нижних уровня эталонной модели Международной организации по стандартизации OSI: физический, канальный и сетевой. Кроме того, существует "менеджер шины", которому доступны все три уровня. На физическом уровне обеспечивается электрическое и механическое соединение с коннектором, на других уровнях - соединение с прикладной программой.

На физическом уровне осуществляется передача и получение данных, выполняются арбитражные функции - для того чтобы все устройства, подключенные к шине FireWire, имели равные права доступа.

На канальном уровне обеспечивается надежная передача данных через физический канал, осуществляется обслуживание двух типов доставки пакетов - синхронного и асинхронного.

На сетевом уровне поддерживается асинхронный протокол записи, чтения и блокировки команд, обеспечивая передачу данных от отправителя к получателю и чтение полученных данных. Блокировка объединяет функции команд записи/чтения и производит маршрутизацию данных между отправителем и получателем в обоих направлениях.

"Менеджер шины" обеспечивает общее управление ее конфигурацией, выполняя следующие действия: оптимизацию арбитражной синхронизации, управление потреблением электрической энергии устройствами, подключенными к шине, назначение ведущего устройства в цикле, присвоение идентификатора синхронного канала и уведомление об ошибках.

Рисунок 2.

Чтобы передать данные, устройство сначала запрашивает контроль над физическим уровнем. При асинхронной передаче в пакете, кроме данных, содержатся адреса отправителя и получателя. Если получатель принимает пакет, то подтверждение возвращается отправителю. Для улучшения производительности отправитель может осуществлять до 64 транзакций, не дожидаясь обработки. Если возвращено отрицательное подтверждение, то происходит повторная передача пакета.

В случае синхронной передачи отправитель просит предоставить синхронный канал, имеющий полосу частот, соответствующую его потребностям. Идентификатор синхронного канала передается вместе с данными пакета. Получатель проверяет идентификатор канала и принимает только те данные, которые имеют определенный идентификатор. Количество каналов и полоса частот для каждого зависят от приложения пользователя. Может быть организовано до 64 синхронных каналов.

Шина конфигурируется таким образом, чтобы передача кадра начиналась во время интервала синхронизации. В начале кадра располагается индикатор начала и далее последовательно во времени следуют синхронные каналы 1, 2… На рисунке изображен кадр с двумя синхронными каналами и одним асинхронным.

Рисунок 3.

Оставшееся время в кадре используется для асинхронной передачи. В случае установления для каждого синхронного канала окна в кадре шина гарантирует необходимую для передачи полосу частот и успешную доставку данных.

Интерфейсом IEEE1394/FireWire снабжены видеокамеры формата DV, проигрыватели DVD и некоторые новые проигрыватели CD-ROM. DV-видеокамеры записывают видео на кассету в цифровой форме с компрессией 1:5. Такая запись близка по качеству профессиональному формату BetaCam SP. Интерфейс FireWire позволяет сохранить профессиональное качество сжатого видео при пересылке из DV-камеры на компьютер. Отредактированный на компьютере, DV-сигнал не теряет качества, поэтому можно производить многократные перезаписи без заметного ухудшения изображения. Потерь нет, потому что DV-сигнал не подвергается кодированию/декодированию, вносящему шумовые составляющие. Таким образом, теперь для выполнения видеомонтажа с профессиональным качеством достаточно иметь видеокамеру DV-формата с интерфейсом FireWire и компьютер с платой ввода/вывода.

Платы DV-ввода сохраняют DV-данные на жестком диске в неизменном виде, дописывая заголовки AVI-файлов для Windows. Поэтому можно применять программы для нелинейного монтажа, работающие с AVI-файлами, такие как Adobe Premiere. Существует ограничение AVI-файла в размере до 2 Гбайт, но используя возможность управления режимами видеокамеры (play, stop, перемотка) через интерфейс FireWire, это ограничение можно преодолеть. При редактировании встык декодирование DV-сигнала не требуется, но если необходимы изменения (переходы, спецэффекты, титры), осуществляется преобразование в несжатый RGB-сигнал. Отредактированный DV-сигнал записывается на жесткий диск, в то время как неизмененные отрезки видео и звука не переписываются. Для редактирования необходим кодек (кодер-декодер), все платы различаются по форме реализации этого кодека: в высококачественных и дорогих применяют аппаратный кодек для монтажа в реальном времени, а в дешевых - программный, требующий очень больших компьютерных ресурсов. Чтобы достичь скорости, сопоставимой с аппаратным кодеком, программный кодек должен быть реализован на компьютере с двойным Pentium Pro. Теперь давайте ознакомимся с некоторыми платами, имеющими интерфейс FireWire.

Наиболее распространенная в России плата miroVideo DV-100 имеет два внешних и один внутренний интерфейс FireWire. DV-100 позволяет вводить DV-сигнал в компьютер, сохранять его на жестком диске и редактировать с помощью прилагаемого пакета для нелинейного монтажа Adobe Premiere 4.2. Плата имеет программный кодек, но возможности выводить DV-сигнал не существует из-за отсутствия DV-кодера. Одно из достоинств платы - то, что у DV-100 есть возможность программного управления видеокамерой через FireWire. Недостаток платы - плохая цветопередача: обычно телесные цвета имеют зеленый оттенок. Кроме того, при вводе DV-сигнала нет Pre View, и для просмотра необходим дополнительный монитор с видеовходом. Для использования старых архивов и вывода отредактированного материала в аналоговом виде необходима дополнительная плата ввода/вывода видеосигнала, например DC-30. Поэтому при покупке DV-100 можно в качестве дополнения рекомендовать DC-30 или DC-30+. Ориентировочная стоимость 700 долларов.

Плата Adaptec AHA-8940 имеет 2 внешних и 1 внутренний интерфейс FireWire. Плата реализует программный кодек и требует использования компьютера с большими ресурсами. Для вывода DV-сигнала необходимо заранее произвести обсчет видеоэффектов. В отличие от DV-100, AHA-8940 не имеет средств управления видеокамерой, но обладает отличной цветопередачей. К сожалению, плата не позволяет использовать старые видеоархивы VHS и S-VHS. Общая черта данной платы и DV-100 - отсутствие Pre View. Кодек не имеет MMX-команд. Эту плату можно рекомендовать для использования в домашних условиях. Конечным пользователям плата доступна под названием DPS Spark. Ориентировочная стоимость 1000 долларов.

DPS Spark DV-3000 - это PAL-версия платы в комплекте с программным обеспечением для Windows NT и Windows 95.

Кроме того, Adaptec выпускает интересную модификацию вышеописанной платы FireCard Ultra AHA-8945. Кроме FireWire-портов она имеет контроллер Ultra Wide SCSI.

Самые широкие возможности для видеомонтажа дает плата, производимая фирмой Fast. Плата называется Fast DV Master. Она представляет собой профессиональную систему для редактирования DV-сигнала в режиме реального времени. Для создания спецэффектов и титров здесь используется процессорная плата Sony DVBK-1. Воспроизведение возможно без слияния отдельных отрезков видеоряда и звукоряда. Для экономии места на HDD существует процедура слияния, при которой все неиспользованные фрагменты удаляются и после которой остается один дефрагментированный файл. Кроме того, у Fast DV Master имеется возможность комбинировать DV и аналоговое видео, так как плата имеет композитный и S-видео входы. Готовый материал можно вывести через интерфейс FireWire, композитный, S-видео и компонентные YUV-выходы. Fast DV Master отличается от аналогичных DV-продуктов совокупностью важнейших характеристик: возможности работать в режиме реального времени, отличных цветов, поддержки управления видеокамерой. Если эту плату дополнить mini DV-магнитофоном Fast DV Driver, то получится логически законченная система для нелинейного монтажа. Такой комплекс можно успешно применять для производства рекламы и телевизионных новостей. Ориентировочная стоимость 3300 долларов.

Входы: композитный и Y/C.

Выходы: композитный, Y/C, YUV.

2 моно Jack входа (имеется RCA адаптер).

2 моно Jack выхода (имеется RCA адаптер).

1 стерео Jack выход для наушников.

В заключение остановимся на конфигурации компьютера, необходимой для работы перечисленных плат. Желательно использовать компьютер с процессором MMX (Adobe Premiere 4.2 уже использует MMX-команды). Кроме того, необходимо иметь выделенный жесткий диск для видео, объем которого будет зависеть от потребностей пользователя из расчета 1Гбайт на 5 минут видео. Можно порекомендовать Ultra DMA-диск, хотя предпочтительней Ultra Wide SCSI, так как контроллер SCSI не потребляет ресурсов центрального процессора. Оперативное запоминающее устройство компьютера должно иметь емкость не менее 32 Мбайт и следует иметь в виду, что увеличение размера ОЗУ существенно влияет на быстродействие системы.

Хочется надеяться, что в ближайшее время интерфейс FireWire получит широкое распространение на периферийных устройствах в связи с простотой, универсальностью, а также возможностью "горячего подключения" новых устройств. Наборы микросхем для FireWire выпускают IBM, Texas Instruments, Sony, Adaptec, Philips и другие. Предполагается, что большинство производителей наряду с портом USB на материнских платах будут устанавливать интерфейс FireWire.

И последнее. К написанию статьи меня побудило отсутствие сведений в русскоязычной прессе. Были использованы материалы, содержащиеся на Web-серверах производителей плат.