Jeśli w ogóle pracowałeś z cyfrowym wideo, prawdopodobnie znasz FireWire. Być może widzieliście go pod nazwą i.Link firmy Sony lub po prostu pod jego technicznym oznaczeniem IEEE 1394. Niezależnie od nazwy, technologia ta służy jednemu głównemu celowi: łączeniu różnych urządzeń w celu szybkiego i nieprzerwanego przesyłania danych.
Protokół ten został pierwotnie opracowany przez firmę Apple. W 1995 roku został on ustandaryzowany jako Wysoko wydajna magistrala szeregowa IEEE 1394. Chociaż ma wspólne pochodzenie koncepcyjne z uniwersalną magistralą szeregową (USB), jego architektura została zbudowana w oparciu o różne priorytety. Inżynierowie nie tylko starali się, aby wszystko „działało”. Mieli określone cele związane z wydajnością.
*Wymagana była wysoka prędkość przesyłania danych.
* Magistrala musiała obsługiwać dużą liczbę urządzeń połączonych szeregowo (daisy chain).
* Kluczowym wymaganiem była łatwość podłączenia typu plug-and-play.
* Gorące połączenie musi być bezpieczne i natychmiastowe.
* Kabel musi zapewniać zasilanie podłączonych urządzeń.
* Koszt produkcji obu kabli i wdrożenia interfejsu musi pozostać niski.
Zrozumienie tych podstaw zmienia sposób, w jaki patrzysz na to połączenie. To nie jest kolejny port. Jest to wyspecjalizowany interfejs przeznaczony do zadań o dużej przepustowości.
Jak działa FireWire
Mechanizm oparty jest na architekturze magistrali szeregowej. W przeciwieństwie do połączeń równoległych, które przesyłają wiele bitów na raz, FireWire wysyła dane jeden bit na raz, ale robi to z szybkością, która była zdumiewająca jak na tamte czasy. Ta prostota zmniejsza złożoność kabli i kontrolerów.
Po podłączeniu urządzenia magistrala przeprowadza procedurę negocjacyjną. Identyfikuje sprzęt, przypisuje adresy i nawiązuje połączenie. Dzieje się to tak szybko, że użytkownik rzadko zauważa proces uzgadniania. System traktuje nowe urządzenie tak, jakby było już podłączone.
„FireWire to sposób na podłączenie różnych urządzeń w celu łatwego i szybkiego przesyłania informacji.”
Ta łatwość obsługi rozciąga się także na dostarczanie mocy. Kabel przesyła energię elektryczną wraz z danymi. Nie potrzebujesz osobnego zasilacza do aparatu ani pamięci zewnętrznej. Zmniejsza to bałagan na pulpicie i upraszcza konfigurację dla redaktorów mobilnych.
Dlaczego został stworzony
Cele projektu były jasne. We wczesnych implementacjach USB występowały problemy z przepustowością. Nadawały się do klawiatur i myszy, jednak „dławiły się” przy pracy z dużymi plikami. FireWire został zaprojektowany do wykonywania ciężkich zadań.
Umożliwiło to podłączenie do jednego kabla aż 63 urządzeń. Możliwość łączenia łańcuchowego oznaczała, że można było podłączyć kamerę, dysk twardy i kartę dźwiękową bez konieczności używania koncentratora dla każdego z nich. Niski koszt kabli zapewnił dostępność tej technologii, a funkcja podłączania podczas pracy umożliwiła wymianę dysków bez ponownego uruchamiania systemu.
Dla profesjonalistów zajmujących się cyfrowym wideo oznaczało to bezproblemową integrację sprzętu. Opona skutecznie radziła sobie z ruchem ulicznym, zapobiegając powstawaniu wąskich gardeł, które nękały inne standardy.
Porównanie z USB
Łatwo jest postawić FireWire na tym samym poziomie co USB. Wyglądają podobnie. Pełnią podobne funkcje. Ale różnice w implementacji mają znaczenie.
USB został zaprojektowany z myślą o opłacalności i szerokiej kompatybilności. FireWire został zbudowany z myślą o wydajności i niezawodności. Architektura peer-to-peer FireWire pozwala urządzeniom na bezpośrednią komunikację, bez centralnego kontrolera hosta zarządzającego każdą transakcją. Zmniejsza to opóźnienia.
Podczas przesyłania plików wideo redukcja opóźnień kumuluje się. Proces wydaje się natychmiastowy, ponieważ
FireWire, technicznie znany jako IEEE 1394, to protokół przesyłania danych przeznaczony głównie dla mediów cyfrowych o dużej przepustowości. Mówimy o audio i wideo. Najnowsza wersja osiąga prędkość 800 Mbps. To jest szybkie. Według ekspertów branżowych prędkość może w przyszłości wzrosnąć do 3,2 Gb/s, gdy producenci unowocześnią fizyczną infrastrukturę kablową.
Do magistrali FireWire można podłączyć łańcuchowo do 63 urządzeń. Jest natywnie obsługiwany zarówno przez system Windows (wersja 98 i nowsze), jak i Mac OS (wersje 8.6 i nowsze).
Jak działa wyliczanie urządzeń i podłączanie podczas pracy
Wyobraź sobie, że podłączasz cyfrową kamerę wideo do komputera PC. Po uruchomieniu komputera system nie tylko zgaduje, co jest podłączone. Odpytuje cały autobus. Każdemu urządzeniu przypisany jest unikalny adres. Ten proces nazywa się wyliczeniem.
FireWire to technologia plug and play. Podłącz nowe urządzenie, a system operacyjny automatycznie je wykryje. Poprosi o dysk ze sterownikami. Jeśli sterownik jest już zainstalowany, system natychmiast aktywuje sprzęt.
Oto kluczowy punkt: urządzenia FireWire obsługują podłączanie podczas pracy. Można je podłączyć lub odłączyć podczas pracy komputera. Nie jest wymagane ponowne uruchomienie. Nie trzeba czekać na komunikat „można bezpiecznie usunąć”.
Prawdziwe numery specyfikacji FireWire
Oryginalny standard FireWire 400 (znany również jako 1394a) w momencie wypuszczenia był potężnym rozwiązaniem. Wyprzedzało USB. Jest nadal używany w niektórych starszych konfiguracjach.
- Prędkość: do 400 Mbps
- Maksymalna długość kabla: 4,5 metra
Potem pojawił się USB 2.0. Obiecał prędkość do 480 Mbps i zwiększył limit długości kabla do 5 metrów. Zmniejszyła się różnica między technologiami. USB wyglądało na konkurencyjne.
Ale w 2002 roku pojawił się FireWire 800 (1394b). Pozostawiło USB 2.0 daleko w tyle.
- Prędkość: do 800 Mbps
- Maksymalna długość kabla: 100 metrów
Standard 1394b kompatybilny wstecz (1394a). Można mieszać urządzenia różnych generacji na tej samej magistrali bez przerywania obwodu.
FireWire kontra USB: wojna architektur
Dlaczego warto wybrać jedną technologię zamiast drugiej? Kluczową różnicą jest cel. FireWire przeznaczony jest dla urządzeń przesyłających ogromne ilości danych. Kamery wideo. Napędy DVD. Profesjonalne interfejsy audio.
USB wygrało wyścig w segmencie urządzeń peryferyjnych po części dlatego, że wdrożenie FireWire kosztowało producentów więcej. Doprowadziło to do tego, że USB stał się domyślnym standardem dla urządzeń o niskiej przepustowości, takich jak klawiatury i myszy.
Istnieje jednak głębsza różnica techniczna.
USB 2.0 ma architekturę opartą na hoście.
Każde połączenie musi przejść przez komputer. Komputer jest odpowiedzialny. Kontroluje ruch. Bez hosta urządzenia nie mogą się ze sobą komunikować.
FireWire ma architekturę peer-to-peer.
Dwie kamery FireWire mogą komunikować się bezpośrednio ze sobą. Bez komputera w obwodzie. Dzięki temu idealnie nadaje się do profesjonalnych produkcji wideo, w których sprzęt musi komunikować się niezależnie.
Składanie wszystkiego w całość
Jak więc dokładnie to podłączyć? Warstwa fizyczna jest równie ważna jak sam protokół.
Urządzenia FireWire dzielą się na dwie kategorie: z własnym zasilaniem i bez. To wyróżnienie nie jest jedynie chwytem marketingowym. Określa, czy urządzenie wymaga osobnego zasilacza podłączanego do gniazdka.
Urządzenia bez własnego zasilania to realna oszczędność czasu. Pobierają energię bezpośrednio z przyłącza. Podłączasz aparat lub zewnętrzny dysk twardy do komputera i wszystko natychmiast zaczyna działać. Żadnych dodatkowych kabli zaśmiecających pulpit.
Jest to ułatwione dzięki sprzętowi. Kabel FireWire 400 zawiera wewnątrz specjalne przewodniki przeznaczone do przenoszenia prądu. Zasilanie zapewniają dwa przewody zasilające. Napięcie waha się od 8 do 30 woltów. Prąd jest ograniczony do maksymalnie 1,5 ampera. To wystarczy, aby bez problemu podkręcić niewielki dysk twardy czy zasilić kamerkę internetową.
Ale moc nie jest jedyną funkcją tych przewodów. Transfer danych jest również niezwykle ważny. Standardowy kabel FireWire 400 wykorzystuje dwie skrętki. Sami przesyłają dane. Złącze fizyczne ma konfigurację 6-pinową. Za transmisję danych odpowiadają cztery styki, dwa za zasilanie.
To oddzielenie konstrukcji jest ważne dla stabilności. Oddzielenie wysokoprądowych linii energetycznych od wrażliwych par danych zmniejsza zakłócenia. Twoje projekty edycji wideo nie będą się zacinać, a przesyłanie plików zakończy się bez błędów.
To proste rozwiązanie. Wyeliminowało to jednak jeden z głównych problemów wczesnych cyfrowych przepływów pracy. Muzycy nie potrzebowali zewnętrznego zasilania dla swoich interfejsów audio. Fotografowie mogą bezpośrednio pobierać zdjęcia na swoje laptopy, bez konieczności szukania gniazdka.
Kompromisem był koszt. Sprzęt FireWire był drogi. Ponadto Apple porzucił to na rzecz Thunderbolta. Jednak przez krótki czas w historii technologii szybka transmisja danych i dostarczanie energii były praktycznie niewidoczne.
Jeśli demontujesz stary sprzęt, zwróć uwagę na oznaczenia. Niektóre urządzenia są oznaczone jako „Zasilane z magistrali”. Oznacza to, że opierają się całkowicie na limicie 1,5 A. Wydajne urządzenia zwykle mają własne adaptery. Zrozumienie tej różnicy pomoże Ci uniknąć zakupu kabla, który nie będzie w stanie zapewnić prądu rozruchowego dla Twojego dysku twardego.
Złącze 6-pinowe wygląda teraz na przestarzałe. Ale logika, która za tym stoi – łączenie danych i zasilania w jeden zgrabny kabel – jest żywa i ma się dobrze w USB-C. Po prostu zapomnieliśmy, jak bardzo nienawidziliśmy dodatkowych przewodów.
Małe urządzenia peryferyjne często porzucały nieporęczne standardowe złącze na rzecz złącza 4-pinowego. To zaoszczędziło miejsce. W tych maleńkich złączach zupełnie pominięto dwa piny odpowiedzialne za zasilanie. Jeżeli urządzenie wymagało zasilania, należało je podłączyć do zewnętrznego źródła.
FireWire 800 zmienił fizyczny wygląd interfejsu. Wykorzystuje konfigurację 9-pinową.
Sześć z tych pinów jest całkowicie identycznych z oryginalnym złączem 1394a (FireWire 400). A co z dodatkowymi trzema pinami? Są one zaprojektowane głównie w celu zapewnienia integralności sygnału. Dwa z dodanych pinów zapewniają „osłonę uziemienia”, która chroni pozostałe przewody przed zakłóceniami. Trzeci dodany kontakt w tej chwili nic nie robi [ref]. Zasadniczo jest to odgałęzienie.
Ponieważ FireWire 800 jest wstecznie kompatybilny z FireWire 400, dostępnych jest wiele adapterów umożliwiających połączenie obu standardów na tej samej magistrali.
To właśnie dzięki wstecznej kompatybilności interfejs staje się praktycznie przyjazny dla użytkownika. Nie musisz wyrzucać starego sprzętu, aby uzyskać zwiększenie prędkości. Jest mnóstwo adapterów. Umożliwiają łączenie urządzeń FireWire 400 i FireWire 800 na tej samej magistrali.
Ale nie wszystkie porty są takie same.
Istnieją dwa typy portów FireWire 800. Pierwszy to port „dwujęzyczny”. Obsługuje oba standardy FireWire. Bez problemu obsługuje sygnały 400 i 800. Drugi typ to port tylko 800. Akceptuje tylko złącze FireWire 800. Jeśli podłączysz do niego 4-pinowe urządzenie FireWire 400, nie będziesz mieć szczęścia. Będziesz potrzebował specjalnego adaptera.
Przesyłanie danych przez FireWire
FireWire wykorzystuje 64-bitowy stały schemat adresowania oparty na standardzie IEEE 1212. Każdy pakiet przesyłany magistralą składa się z trzech określonych elementów. Po pierwsze, istnieje 10-bitowy identyfikator magistrali wskazujący, z której magistrali FireWire pochodzą dane. Po drugie, 6-bitowy identyfikator fizyczny konkretnie identyfikuje urządzenie na tej magistrali. Po trzecie, 48-bitowa przestrzeń adresowa umożliwia adresowanie 256 terabajtów informacji na węzeł.
Łącząc identyfikator magistrali i identyfikator fizyczny, otrzymujemy 16-bitowy identyfikator węzła. Pozwala to na podłączenie do 64 000 węzłów w jednym systemie. Dane przechodzą przez maksymalnie 16 przejść (przeskoków). Przejścia mają miejsce, gdy urządzenia są połączone połączenie łańcuchowe. Rozważmy taką konfigurację: kamera wideo jest podłączona do zewnętrznego dysku twardego, który jest podłączony do komputera A. Komputer A jest podłączony do komputera B, który jest podłączony do komputera C. Aby dostać się z komputera C do kamery, potrzeba czterech przeskoków.
Jeśli wszystkie urządzenia korzystają ze złącza FireWire 800, kamerę wideo można umieścić w odległości do 400 metrów od komputera C.
FireWire i cyfrowe wideo
Teraz znamy mechanikę pracy. Przyjrzyjmy się, dlaczego miało to tak duży wpływ na cyfrowe przesyłanie strumieniowe wideo.
FireWire nie był zwykłym kablem. To była podstawa wczesnego cyfrowego wideo.
Większość kamer tamtych czasów była wyposażona w port FireWire. Podłączenie aparatu do komputera poprzez ten interfejs wydawało się magią. Połączenie było stabilne. Szybko. Niezawodny.
Sekretem sukcesu był tryb izochroniczny.
W standardowej transmisji danych pakiety są sprawdzane, przesyłane ponownie w przypadku utraty i ponownie sortowane. Film nie ma czasu na takie zabiegi. Tryb izochroniczny omija normalną korekcję błędów. Gwarantuje przepustowość. Przesyła strumieniowo dane w czasie rzeczywistym.
Wyobraź sobie wydzieloną drogę ekspresową. Kamera żąda określonego pasma. Komputer to rezerwuje. Brak zatorów. Żadnych pominiętych klatek. Nieskompresowany obraz wideo płynnie przepływa z obiektywu na dysk twardy.
To zmieniło wszystko dla twórców treści.
Możesz edytować wideo bezpośrednio z kamery. Brak utraty jakości podczas kopiowania. Formaty analogowe ulegają degradacji przy każdym kopiowaniu. Cyfrowość pozostaje bez zarzutu. FireWire utrzymywał sygnał w czystości od momentu przechwycenia do linii edycji.
Przebieg pracy był prosty:
– Podłącz kamerę wideo poprzez FireWire.
– Uruchom program do edycji.
– Automatycznie pobieraj nagrania.
– Montaż bez najmniejszej utraty jakości.
Nie nadawał się do wszystkiego. Czasami pojawiały się trudności z dźwiękiem. Ale dla wideo? Nie miał sobie równych.
„Gdy komputer i kamera są połączone za pośrednictwem FireWire, a tryb jest ustawiony na izochroniczny, kamera może przesyłać strumieniowo wideo do komputera bez żadnych przerw.”
Firma Apple wynalazła FireWire w połowie lat 90. Wcześniej niż większość innych firm, dostrzegli potrzebę szybkiej transmisji danych w czasie rzeczywistym.
Jeśli teraz studiujesz ten temat, prawdopodobnie zagłębiasz się w świat technologii retro lub ratujesz stare filmy. Zasady pozostają aktualne. Transmisja danych w czasie rzeczywistym wymaga przepustowości w czasie rzeczywistym.
Jeżeli chcesz zgłębić temat, skorzystaj z łączy znajdujących się na następnej stronie.
