Pokud jste vůbec pracovali s digitálním videem, pravděpodobně znáte FireWire. Možná jste jej viděli pod názvem i.Link od Sony nebo jednoduše podle technického označení IEEE 1394. Bez ohledu na název slouží tato technologie jednomu hlavnímu účelu: připojení různorodých zařízení pro rychlý a nepřerušovaný přenos dat.
Tento protokol byl původně vyvinut společností Apple. V roce 1995 byla standardizována jako IEEE 1394 High Performance Serial Bus. Ačkoli sdílí společný koncepční původ s Universal Serial Bus (USB), jeho architektura byla postavena na odlišných prioritách. Inženýři se nesnažili jen o to, aby všechno „fungovalo“. Měli konkrétní výkonnostní cíle.
*Požadavkem byla vysoká rychlost přenosu dat.
* Sběrnice musela podporovat velké množství zařízení zapojených do série (daisy chain).
* Klíčovým požadavkem bylo snadné připojení plug-and-play.
* Hot připojení musí být bezpečné a okamžité.
* Kabel musí napájet připojená zařízení.
* Náklady na výrobu obou kabelů a implementaci rozhraní musí zůstat nízké.
Pochopení těchto základů změní pohled na toto spojení. Toto není jen další port. Toto je specializované rozhraní navržené pro úkoly s vysokou propustností.
Jak FireWire funguje
Mechanismus je založen na architektuře sériové sběrnice. Na rozdíl od paralelních připojení, která přenášejí více bitů najednou, FireWire posílá data jeden bit po druhém, ale dělá to rychlostí, která byla na svou dobu ohromující. Tato jednoduchost snižuje složitost kabelu a ovladače.
Když připojíte zařízení, sběrnice provede proceduru vyjednávání. Identifikuje zařízení, přiřadí adresy a naváže spojení. To se děje tak rychle, že uživatel zřídka zaznamená proces handshake. Systém zachází s novým zařízením, jako by již bylo připojeno.
„FireWire je způsob, jak propojit různá zařízení a snadno a rychle přenášet informace.“
Toto snadné použití se vztahuje i na dodávku energie. Kabel přenáší elektřinu spolu s daty. Nepotřebujete samostatný zdroj napájení pro fotoaparát nebo externí úložiště. To snižuje nepořádek na ploše a zjednodušuje nastavení pro mobilní editory.
Proč byl vytvořen
Cíle designu byly jasné. Časné implementace USB trpěly problémy s šířkou pásma. Byly vhodné pro klávesnice a myši, ale při práci s velkými soubory se „dusily“. FireWire byl navržen pro zvedání těžkých břemen.
Umožnil vám připojit až 63 zařízení na jeden kabel. Tato schopnost řetězení znamenala, že můžete připojit kameru, pevný disk a zvukovou kartu, aniž byste museli pro každou z nich použít rozbočovač. Nízká cena kabelů zpřístupnila technologii a funkce hot-plugging umožnila měnit disky bez restartování systému.
Pro profesionály v oblasti digitálního videa to znamenalo bezproblémovou integraci zařízení. Pneumatika zvládala provoz efektivně a předcházela překážkám, které sužovaly jiné standardy.
Srovnání s USB
Je snadné postavit FireWire na stejnou úroveň jako USB. Vypadají podobně. Plní podobné funkce. Ale na rozdílech v implementaci záleží.
USB bylo navrženo s ohledem na hospodárnost a širokou kompatibilitu. FireWire byl vytvořen pro výkon a spolehlivost. Peer-to-peer architektura FireWire umožňuje zařízením komunikovat přímo, bez centrálního hostitelského řadiče, který by řídil každou transakci. Tím se snižuje latence.
Při přenosu videosouborů se toto snížení latence akumuluje. Proces se zdá být okamžitý, protože
FireWire, technicky známý jako IEEE 1394, je protokol pro přenos dat navržený především pro digitální média s velkou šířkou pásma. Mluvíme o zvuku a videu. Nejnovější verze dosahuje rychlosti 800 Mbps. Je to rychlé. Podle odborníků z oboru by se rychlost mohla v budoucnu zvýšit na 3,2 Gbps, protože výrobci upgradují fyzickou kabelovou infrastrukturu.
Až 63 zařízení může být připojeno ke sběrnici FireWire. Je nativně podporován jak Windows (verze 98 a novější), tak Mac OS (verze 8.6 a novější).
Jak funguje výčet zařízení a připojení za provozu
Představte si, že připojujete digitální videokameru k počítači. Když spouštíte počítač, systém jen nehádá, co je připojeno. Dotazuje se na celý autobus. Každému zařízení je přiřazena jedinečná adresa. Tento proces se nazývá výčet.
FireWire je technologie plug-and-play. Připojte nové zařízení a operační systém jej automaticky rozpozná. Požádá o disk s ovladačem. Pokud je ovladač již nainstalován, systém okamžitě aktivuje hardware.
Zde je klíčový bod: Zařízení FireWire podporují připojování za provozu. Můžete je připojit nebo odpojit, když je počítač spuštěný. Není vyžadován restart. Není třeba čekat na zprávu „bezpečné odstranění“.
Skutečná čísla specifikace FireWire
Původní standard, FireWire 400 (také známý jako 1394a), byl výkonným řešením, když byl uveden na trh. Bylo to před USB. Pro některé starší konfigurace se používá dodnes.
- Rychlost: až 400 Mbps
- Maximální délka kabelu: 4,5 metru
Pak přišlo USB 2.0. Slíbil rychlosti až 480 Mbps a zvýšil limit délky kabelu na 5 metrů. Propast mezi technologiemi se zmenšila. USB vypadalo konkurenceschopně.
Ale v roce 2002 se objevil FireWire 800 (1394b). Nechal USB 2.0 daleko za sebou.
- Rychlost: až 800 Mbps
- Maximální délka kabelu: 100 metrů
Standardní 1394b zpětně kompatibilní (1394a). Na stejné sběrnici můžete míchat zařízení různých generací, aniž byste přerušili obvod.
FireWire vs USB: válka architektur
Proč zvolit jednu technologii před druhou? Klíčovým rozdílem je účel. FireWire je určen pro zařízení, která přenášejí obrovské množství dat. Videokamery. DVD mechaniky. Profesionální audio rozhraní.
USB vyhrálo závod periferií částečně proto, že implementace FireWire stála výrobce více. To vedlo k tomu, že se USB stalo výchozím standardem pro zařízení s nízkou šířkou pásma, jako jsou klávesnice a myši.
Je tu ale hlubší technický rozdíl.
USB 2.0 má hostitelskou architekturu.
Každé připojení musí projít přes počítač. Na starosti má PC. Řídí dopravu. Bez hostitele nemohou zařízení mezi sebou komunikovat.
FireWire má architekturu peer-to-peer.
Dvě FireWire kamery mohou komunikovat přímo mezi sebou. Bez počítače v okruhu. Díky tomu je ideální pro profesionální video produkce, kde zařízení musí komunikovat nezávisle.
Dát to všechno dohromady
Jak to tedy přesně zapojíte? Fyzická vrstva je stejně důležitá jako samotný protokol.
FireWire zařízení jsou rozdělena do dvou kategorií: s vlastním napájením a bez. Toto rozlišení není jen marketingový tah. Určuje, zda zařízení vyžaduje samostatný zdroj napájení, který je zapojen do zásuvky.
Zařízení bez vlastního napájení šetří v reálném čase. Energii přijímají přímo ze spojení. Kameru nebo externí pevný disk připojíte k počítači a vše začne okamžitě fungovat. Žádné další kabely zahlcující váš pracovní stůl.
To je usnadněno hardwarem. Kabel FireWire 400 má uvnitř speciální vodiče, které jsou určeny k přenosu elektřiny. Napájení zajišťují dva silové vodiče. Napětí se pohybuje od 8 do 30 voltů. Proud je omezen na maximálně 1,5 ampéru. To stačí k bezproblémovému roztočení malého pevného disku nebo napájení webové kamery.
Napájení však není jedinou funkcí těchto vodičů. Nesmírně důležitý je také přenos dat. Standardní FireWire 400 kabel používá dva kroucené páry. Sami si data předávají. Fyzický konektor má 6pinovou konfiguraci. Čtyři kontakty jsou zodpovědné za přenos dat, dva za napájení.
Toto oddělení konstrukce je důležité pro stabilitu. Oddělení vedení vysokého proudu od citlivých datových párů snižuje rušení. Vaše projekty na úpravu videa se nezaseknou a přenos souborů proběhne bez chyb.
Je to jednoduché řešení. Odstranil však jeden z hlavních problémů raných digitálních pracovních postupů. Hudebníci nepotřebovali pro svá audio rozhraní externí napájení. Fotografové si mohli přímo stáhnout snímky do svých notebooků, aniž by museli hledat zásuvku.
Kompromisem byly náklady. FireWire vybavení bylo drahé. Apple to navíc opustil ve prospěch Thunderboltu. Ale na krátkou dobu v historii technologie učinila vysokorychlostní přenos dat a dodávku energie prakticky neviditelnými.
Pokud demontujete staré zařízení, věnujte pozornost značení. Některá zařízení jsou označena jako “Bus Powered”. To znamená, že se zcela spoléhají na limit 1,5 A. Výkonná zařízení mají obvykle vlastní adaptéry. Pochopení tohoto rozdílu vám pomůže vyhnout se nákupu kabelu, který nemůže zajistit spouštěcí proud pro váš pevný disk.
6pinový konektor nyní vypadá zastarale. Ale logika za tím – spojení dat a napájení do jednoho úhledného kabelu – je v USB-C živá a dobrá. Jen jsme zapomněli, jak moc jsme nenáviděli dráty navíc.
Malé periferie často opouštěly objemný standardní konektor ve prospěch 4pinového konektoru. Tím se ušetřilo místo. Tyto drobné konektory zcela minuly dva kolíky odpovědné za napájení. Pokud zařízení vyžadovalo napájení, muselo být připojeno k externímu zdroji.
FireWire 800 změnil fyzický vzhled rozhraní. Používá 9pinovou konfiguraci.
Šest z těchto pinů je zcela identických s původním konektorem 1394a (FireWire 400). Co ty tři kolíky navíc? Jsou určeny především k zajištění integrity signálu. Dva z přidaných kolíků poskytují “uzemňovací stínění”, které chrání zbývající vodiče před rušením. Třetí přidaný kontakt v tuto chvíli nedělá nic [ref]. V podstatě se jedná o útržek.
Protože je FireWire 800 zpětně kompatibilní s FireWire 400, je k dispozici mnoho adaptérů pro kombinaci obou standardů na stejné sběrnici.
Právě díky této zpětné kompatibilitě se rozhraní stává prakticky uživatelsky přívětivým. Pro zvýšení rychlosti nemusíte vyhazovat svůj starý hardware. Adaptérů je spousta. Umožňují vám kombinovat zařízení FireWire 400 a FireWire 800 na stejné sběrnici.
Ale ne všechny porty jsou stejné.
Existují dva typy portů FireWire 800. První je „dvojjazyčný“ port. Podporuje oba standardy FireWire. Bez problémů zvládá 400 a 800 signálů. Druhým typem je port pouze 800. Přijímá pouze konektor FireWire 800. Pokud k němu připojíte 4pinové zařízení FireWire 400, budete mít smůlu. Budete potřebovat speciální adaptér.
Přenos dat přes FireWire
FireWire používá 64bitové pevné schéma adresování založené na standardu IEEE 1212. Každý paket přenášený na sběrnici se skládá ze tří specifických komponent. Nejprve je zde 10bitový identifikátor sběrnice označující, ze které sběrnice FireWire data pocházejí. Za druhé, 6bitový fyzický identifikátor konkrétně identifikuje zařízení na této sběrnici. Za třetí, 48bitový adresní prostor poskytuje možnost adresovat 256 terabajtů informací na uzel.
Kombinací ID sběrnice a fyzického ID získáme 16bitové ID uzlu. To vám umožní připojit až 64 000 uzlů v jednom systému. Data projdou maximálně 16 přechody (skoky). K přechodům dochází, když jsou zařízení připojena daisy-chained. Zvažte tuto konfiguraci: videokamera je připojena k externímu pevnému disku, který je připojen k počítači A. Počítač A je připojen k počítači B, který je připojen k počítači C. Cesta z počítače C ke kameře trvá čtyři skoky.
Pokud všechna zařízení používají FireWire 800, může být videokamera umístěna až 400 metrů od počítače C.
FireWire a digitální video
Nyní známe mechaniku práce. Podívejme se, proč to udělalo tak velký rozdíl ve streamování digitálního videa.
FireWire nebyl jen další kabel. To byl základ raného digitálního videa.
Většina videokamer té doby byla vybavena portem FireWire. Připojení fotoaparátu k počítači přes toto rozhraní vypadalo jako kouzlo. Spojení bylo stabilní. Rychle. Spolehlivý.
Tajemstvím úspěchu byl izochronní režim.
Při standardním přenosu dat jsou pakety kontrolovány, v případě ztráty znovu odeslány a znovu tříděny. Video na takové postupy nemá čas. Izochronní režim obchází normální opravu chyb. Zaručuje průchodnost. Přenáší data v reálném čase.
Představte si vyhrazenou rychlostní silnici. Kamera požaduje konkrétní pásmo. Počítač si to zarezervuje. Žádné zácpy. Žádné ztracené rámečky. Nekomprimované video plynule přechází z objektivu na pevný disk.
To vše pro tvůrce obsahu změnilo.
Video můžete upravovat přímo z fotoaparátu. Při kopírování nedochází ke ztrátě kvality. Analogové formáty degradují při každém kopírování. Digitální zůstává bezchybný. FireWire udržoval signál čistý od zachycení až po editační linku.
Pracovní postup byl jednoduchý:
– Připojte svou videokameru přes FireWire.
– Spusťte editační program.
– Automaticky stahovat záběry.
– Montáž bez sebemenší ztráty kvality.
Nebylo vhodné ke všemu. Občas byly potíže se zvukem. Ale pro video? Neměl sobě rovného.
„Když jsou počítač a kamera propojeny přes FireWire a režim je nastaven na izochronní, může kamera streamovat video do počítače bez jakéhokoli přerušení.“
Apple vynalezl FireWire v polovině 90. let. Rozpoznali potřebu vysokorychlostního přenosu dat v reálném čase dříve než většina ostatních společností.
Pokud teď toto téma studujete, je pravděpodobné, že se ponoříte do světa retro technologií nebo zachraňujete staré filmy. Zásady zůstávají v platnosti. Přenos dat v reálném čase vyžaduje šířku pásma v reálném čase.
Pokud se chcete do tématu ponořit hlouběji, postupujte podle odkazů na další stránce.
