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介绍

  
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IEEE 1394的原来设计,是以其高速转输率,容许用户在电脑上直接透过 IEEE 1394接口来编辑电子影像档案,以节省硬盘空间。在未有 IEEE 1394以前,编辑电子影像必须利用特殊硬件,把影片下载到硬盘上进行编辑。但随着硬盘价格愈来愈便宜,加上USB2.0开发便宜,速度也不太慢,从而取代了IEEE 1394,成为了外接电脑硬盘及其它周边装置的最常用界面。

  由于早期,开发联盟内部的制造许可证定价的纠纷造成了此技术在市场上的推迟适应。定价时,苹果公司想在每一个出产接头营利1至2美元的许可费。其他联盟公司(如Intel)觉得此价太高,如果联盟的所有公司都要求那么高的营利,一个接口的许可费将高达十几美元。联盟内许多公司也是USB开发者论坛(USB-IF)的会员。由于此纠纷,联盟内其它公司开始重视USB2.0。

IEEE1394

  2007年年底,Intel(英特尔)公司和微软公司宣布了1.0版PC98规范,提出在微机操作系统基本要求中应包括具有IEEE1394端口的坞站。在今年夏天98北京中国家用电器博览会上,Sony(索尼)公司以IEEE1394为接口,将微机与电视、音响、摄录放一体机、数据存档系统、数字相机、彩色打印机、图像采集卡等连接起来,构成了一个标准的家庭网络环境。

  
艾菲特光电1394高分辨率工业数字摄像头
随着信息技术的迅速发展,计算机的速度不断提高,外部设备的速度也随之提高,从而对接口技术提出了新的要求。与此同时,计算机也一改过去非办公室不去的老观念,常常屈尊为家用电器的一员了。另一方面,家电产品也在数字技术的大量应用中越来越电脑化。这自然就引发了对计算机与家电间接口的研究。目前比较有影响的新一代接口有USB、IEEE1394、FiberChannel、SSA、UltraSCSI等。其中IEEE1394是由美国电子电气学会制定的高速串行总线接口标准,既可作为总线标准应用于计算机主板,也可作为接口标准应用于计算机与各种外设的联接,如在摄录机、数字相机、数字音频视频设备之间实现高速、宽带的数据传输,满足了多媒体应用的需要。其中,适用于主板的标准工作速率为12.5Mbit/s、25Mbit/s或50Mbit/s, 适用于外设的标准所支持的数据率为100Mbit/s、200Mbit/s和400Mbit/s, 两者在链接层及以上各层是完全兼容的。

  为了使这种接口标准早日实现商品化、市场化,IEEE1394行业协会于1994年9月成立,由Adaptec、AMD、Apple、Cirrus Logic、IBM、Microsoft、Molex、Philips、Skipstone、Sony和TI等公司组成执行委员会,美国人GaryHoffman任主席。IEEE1394行业协会促进了数字音频视频设备基于IEEEE1394的家庭网络标准,发表了确保IEEE1394高品质及互换性的标准书,并在IEEE1394-1995的基础之上,开始研究和发展传输速率最高可达3.2Gbit/s的IEEE1394b产品。在他们的努力下,IEEE1394不断发展完善,日益贴近市场。

发展背景

实时性

  随着计算机技术与家电技术的融合,多媒体信息进入家庭只不过是个时间问题,多媒体信息传输自然就成为家电厂商与计算机厂商所共同关心的问题。多媒体数据传输首先要求的是实时性。现有的单纯图形传输或网络应用一般对实时性要求并不高。例如在Internet上浏览主页,虽有延迟,但一般尚可接受。如果是在网络上举行会议,实时性就会变成一个要求十分苛刻的问题。

方便性

  其次是联接的方便性。只有高性能而使用不便同样难以进入家用产品市场,家电和计算机融合就无从谈起。现在的录像机和电视机联接就不太容易。输入、输出、视频、音频,复杂的连线常常使用户感到困惑。新的接口必须比现用的接口更为简便,才不会影响其推广应用。

通用性

  第三是通用性。只有不局限于某种特定的环境和设备,才会拥有广泛的应用群体。最后是价格便宜。价格太贵,用户数量就会受到限制。IEEE1394在家电中诞生,在DSS等数字娱乐软件、ADSL等包含数字通信技术的音频和视频设备的数字化中发展起来。它以计算机为中心,集计算、娱乐、通信及各种多媒体应用为一体,将微机产业和家电产业联系起来,从而开创了信息技术应用的新领域。其竞争力尤其体现在面向家电、面向家庭的特点上。通过IEEE1394,可以把60年代的单声道变成发烧级的立体声,使家用电器发展成为可多方互连的多媒体设备。设想中基于IEEE1394的产品有照相机、打印机、磁盘驱动器、DVD、VCR、电话、电视机顶盒、压缩/解压缩设备,以及计算机中的音频视频设备。根据对美国市场及家庭的调查,1/3的家庭拥有微机,96%拥有电视,98%拥有电话。面向一般消费者的家用电器产品有着更大的市场,因为消费者希望用更简单的产品观看视频

  影像,以更便宜的价格享受娱乐。IEEE1394可以应用于家庭网、商业网以及Internet中的各种远程系统,具有相同功能的产品比普通的微机配套设备便宜,并具有更好的可扩展性。所有这些都使IEEE1394产品获得了强劲无比的竞争力。

类型的比较

  总线类型的比较:

  目前较为典型的新一代总线有SCSI、FiberChannel、SSA和USB。将其作一比较就可以看出,SCSI、FiberChannel、SSA主要是着眼于磁盘等计算机存储设备的;USB则以低速的键盘、鼠标等为对象;而IEEE1394以其包含了上述所有特性而具有划时代的意义。

  @@0732100.JPG;表1 并行总线比较@@

  @@0732101.JPG;表2 串行总线比较@@

  @@0732102.JPG;表3 IEEE1394与USB比较@@

  将通用串行总线USB与IEEE1394的特性作逐项的比较,可以发现USB属低速接口,与IEEE1394同样支持等时性传送方式。其区别在于USB主要设计用于PC,IEEE1394则不仅用于计算机,还广泛应用于家电产品。在计算机领域,IEEE1394与USB并列,作为计算机的总线和接口占有重要的地位,但IEEE1394有比USB更高的速度,在除键盘和鼠标外的各种连接中都有可能使用。这样就可以简化计算机后面板及电缆,增强了通用性,使用更加方便,也降低了费用。

1394卡简介

  IEEE1394通常在数码摄像机等外部设备,和各种网络设备使用。它常被称之为Firewire(Apple苹果的名称),和i.Link(sony的名称)。目前,800MbpsIEEE1394总线(也可以称之为Firewire-800)正在逐渐取代400MbpsIEEE1394总线。6-PIN接口包含4条信号线和2条电源线,不需要额外供电,而4-PIN接口只有信号线。Firewire-800接口增加一面针脚,使用9-PIN联接线。

  
艾菲特光电1394高速数字图像采集卡
1394卡的全称是IEEE1394Interface Card[1]。这一接口技术是由老牌的电脑厂商苹果公司率先创立的,苹果公司称之为Firewire,所以很多人也习惯叫1394采集卡为火线卡。其初衷是把它作为一种高速数据传输界面。1995年电机电子工程师协会(IEEE)把它作为正式新标准,编号1394,这就是IEEE1394这个名字的由来。不同的公司对1394接口技术也有不同的叫法,源于各自厂商注册的商标名称不同而已,例如Sony称之为 i.Link,Texas Instruments 称之为Lynx等,实际上都是一种东西。

  IEEE1394是一种外部串行总线标准,它可以达到400MB/s的数据传输速率,十分适合视频影像的传输。作为一种数据传输的开放式技术标准,IEEE-1394被应用在众多的领域,包括数码摄像机、高速外接硬盘、打印机和扫描仪等多种设备。标准的1394接口可以同时传送数字视频信号以及数字音频信号,相对于模拟视频接口,1394技术在采集和回录过程中没有任何信号的损失,正是由于这个优势,1394卡更多地是被人们当做视频采集卡来使用,1394卡正迅速普及到更多的普通家庭。

1394版本

IEEE 1394a-2000(FireWire 400)

  和IEEE 1394-1995几乎相同,改良数个地方之后制定的新规格。为了和后述的IEEE1394b分别,因此称为“FireWire 400”。在工业上使用的时候,有时就单纯称呼为“.a”。

IEEE 1394b-2002(FireWire 800)

  FireWire 800即是理论最高速为800Mbps的高速规格,兼容于IEEE 1394a,但是接头的形状从IEEE1394a的6 Pin变成9 Pin,因此需要经由转接线连接。在工业上使用的时候,有时就单纯称呼为“.b”。

IEEE 1394c-2006(FireWire S800T)

  CAT-5e的缆线

  FireWireS800T公布于2007年6月8日,提供了一个重大的技术改进,新的接头规格和RJ45相同,并使用CAT-5(5类双绞线)和相同的自动协议,可以使用相同的端口来连接任何IEEE1394设备或IEEE 802.3(1000BASE-T以太网双绞线)的设备。

  虽然听起来相当地有魅力,但是直到2008年10月为止,市面上尚无任何产品或是芯片,包含这种能力。

S1600和S3200

  IEEE 1394的推广团体1394 TradeAssociation,在2007年12月宣布,将可以在2008年底使用新的扩张规格S1600(理论值达到1.6Gbit/s)和S3200模式(理论值达3.2 Gbit/s)。这个扩张规格使用FireWire800现在使用的9Pin接头和缆线,而且将会完全兼容于FireWire 400和FireWire 800的设备。这是为了迎战USB3.0规格所作的准备。[2]

IEEE1394特点

  IEEE1394的特点可以归结如下:

1高速率

  IEEE1394-1995中规定速率为100Mbit/s到400Mbit/s。IEEE1394b中更高的速度是800Mbit/s到3.2Gbit/s。其实400Mbps就几乎可以满足所有的要求。现在通常可能达到的物理流LSI速度是200Mbps。另外,实际传输的数据一般都要经过压缩处理,并不是直接传输原始视频数据。因此可以说,200Mbps已经是能够满足实际需要的速度。但对多路数字视频信号传输来说,传输速率总是越高越好、永无止境。

2实时性

  IEEE1394的特点是利用等时性传输来保证实时性。在这一点上,SSA,FiberChannel及UltraSCSI也都与IEEE1394具有同样的性能。

3 采用细缆,便于安装

  4.根信号线与2根电源线构成的细缆使安装十分简单,而且价格也比较便宜。但接点间距只有4.5米,似乎略显不足。所以也有人在探讨延伸接点间距的方法。已发表的实验品POF可以将接点间距延长至70米。

4总线结构

  IEEE1394是总线,不是I/O。向各装置传送数据时,不是像网络那样用I/O传送数据,而是按IEEE1212标准读写列入转换的空间。总之,从上一层看,IEEE1394是与PCI相同的总线。

  1394总线和常见的USB总线的不一样之处在于1394是一个对等的总线, 对等总线就是说,任何一个总线上的设备都可一主动的发出请求. 有点象圆桌会议一样, 大家地位平等. 而USB总线上的设备, 则都是等待主机发送请求,然后做相应的动作. 因而1394设备更加智能化一些, 当然因此也变得复杂一些, 成本高一些.1394总线的这个特性决定了1394可以是脱离以桌面主机为中心的束缚, 对于数字化家电来说, 1394更加有吸引力.

  1394总线的拓朴结构和USB是一样的, 是树形结构. 树形结构就是所有的连接在一起的设备不能形成一个环(圈).否则就可能不能正常工作. 不过1394b提出了一个避免环状结构的方法, 在即使设备连接形成一个圆圈时, 也能保证正常工作.1394和USB这类串行总线和PCI这类并行总线不一样, 1394和USB这类总线, 两个设备之间如果必须经过第三个设备,那么数据必须也从第三个设备穿过, 也就是说第三个设备也要参与传输. 而PCI这类并行总线, 就象一条大马路铺到各家的门口,两个设备如果商量好传输数据, 并申请到了总线, 就可以直接在两个设备间传输, 不用经过第三家. 当然更本质的区别是,1394是串行的, 而PCI是并行的.

  1394总线上的设备之间也会选举一些设备作为总线的管理作些额外的工作, 如

  根节点: 主要是在总线仲裁中做最终的裁判.

  同步资源管理器: 主要是在同步传输中, 管理带宽, 或者提供总线的拓朴结构和有限的电源管理.

  总线管理器: 可以设置根节点, 提供总线拓朴结构, 优化网络的响应时间, 和更高级的电源管理.

5热插拔

  能带电插拔。增删新装置,不必关闭电源,操作非常简单。

6即插即用

  增加新装置不必设定ID,可自动予以分配。SCSI使用者必须设定SCSI地址,而IEEE1394的使用者不需要任何相关知识,操作非常简单,接上就可以用。

  实际上,每当有新的设备接入某个1394端口时, 整个总线将会进行一个'欢迎仪式', 这个是总线自发的, 和PC主机没有特殊的关系,学名叫做'总线复位'(bus reset). 这个过程, 所有设备重新给自己起名字(节点标识, NODE ID),新的设备趁机为自己取个名字. 1394的起名字的机制很简单, 从0开始往上, 最多到62. 一般叶子节点的id小, 树根的id最大.这个仪式结束后, 大家又是各自干各自的事情了. 1394的bus reset是很平常的事情, 短的只要1us, 长的要160us,而USB下, 却跟凤凰涅盘一样隆重而冗长, 至少在USB2下, 一个端口复位要150ms, 而一个busreset就要复位所有连接设备的port, 所以在连接4个设备时必须600ms+以上的时间. 这个并无好坏之分,只是各自的工作方式不一样而已。
HD Notebook DV 1394采集卡

7应用

  IEEE1394的应用不仅限于单一的计算机接口领域。它所具有的高速、宽带的特征,特别是等时传输的能力,不仅可应用于计算机,而且在家电领域也大有用武之地。同时,也不要以为IEEE1394只能应用于家庭局域网这种小范围。有关与ATM间的网桥连接的研究正在进行之中,远程宽带应用也已经有了成型的设想。用IEEE1394连接微机和家电产品的设想如下图所示。从图中可知IEEE1394的应用大致可分为三部分,一是数字录像机、摄录一体机等家电产品,二是打印机、扫描仪等计算机外设,三是硬盘、DEV-ROM等微机内部外设。

  IEEE1394的推广首先受到了家电厂家的关注,因为其传输速率达到100Mbit/s到400Mbit/s,可以对未经压缩的数字图像进行实时传送,而且既可以建立与微机的连接,也可以不经微机直接连接家用电器。1996年,由50多个家电厂商组成的数字摄录机论坛将IEEE1394作为数字视频/音频的标准接口。也就是说,与数字摄录机和数字广播相应的数字电视接收机也采用此标准。索尼公司推出了两款NTSC制式的数字摄录机,备有IEEE1394标准的数字音频、视频接口,这是IEEE1394在全球应用的第一步。1997年11月,有关防止非法拷备的技术标准确定后,带有IEEE1394接口的摄录机和DVD可以上市了。欧洲数字电视广播公司已经决定在遥控设备和其它外设上采用IEEE1393标准的总线。索尼公司在其数字家电产品中全面采用了IEEE1394接口,实现了数字化和网络化。其它家电公司也在利用IEEE1394方面取得了进展,如柯达公司生产出了第一台支持IEEE1394的数字相机;精工-爱普生公司备有IEEE1394接口的彩色打印机可以不通过计算机,直接与数字相机或摄录机连接打印出彩色照片。

  计算机厂家对IEEE1394的反应似乎要迟一些,但是一些主要厂家已开始行动了。Intel公司1997年底决定在外设芯片(逻辑LSI)中集成IEEE1394电路。美国微软公司已在Windows98中支持IEEE1394端口,并开发了支持数字摄录机、数字录像机的设备驱动软件。另一种以Intel和Microsoft等几家公司共同倡导的被称为设备舱位(DeviceBay)的技术也正在出现。DeviceBay将通过现今的两种标准USB和IEEE1394连接各种设备。可见,这些新标准都有望获得广泛的使用。

  总之,IEEE1394既是新一代接口,又是新一代总线;既是计算机外设接口标准,又是家电接口标准;作为用户友好的多媒体连接方式,它可广泛地用于家庭、移动环境及办公室。作为面向音频/视频的低费用数字接口,数字电视、多媒体、CD-ROM(MMCD-ROM)家庭网络等新的音频/视频产品将是IEEE1394最初的市场。IEEE1394还将逐渐改善现存的SCSI扫描设备、CD-ROM、磁带机、打印机等,从而在根本上消除家庭走向多媒体的障碍。

1394卡分类

视频采集卡

  1394卡[3]是一种最常见的视频采集卡,现在市场上的1394卡是有很多种品牌和种类,价格方面根据不同品牌和种类也有很大的区别。比如好莱坞、品尼高、友立、天敏、会声会影等这些较好的品牌质量是很好的,并且价格与其他也有不同。

  1394卡可以分为常见的两类:一种是带有硬件DV实时编码功能的DV卡;另一种是用软件实现压缩编码的1394卡(软卡中最常见的是OHCI1394卡)。

  1394卡带有硬件编码功能的DV卡一般价格是在5000以上的,比如RT2000。带有硬件编码的DV卡可以大大提高DV编辑的速度,可以实时地处理一些特技转换,而且许多此类卡带有mpeg2的压缩功能。

  带有软件编码的1394卡是需要应用软件进行编辑制作的,不过在速度方面较慢,但成本比较低,一般2000元以内。随着CPU的不断提速,软卡的性能也会逐渐提升。软卡之中也分2类:一是使用厂商专门codec的软卡,比如EZDV。二是OHCI(openhost connect interface)卡。

  1394卡是一种标准的电脑接口卡,和USB,SCSI等都是一种概念。在电脑应用windows98,win2000中,XP作为标准设备加以支持。此类卡生产厂商不提供软件 DV codec,但是microsoft的DirectX中提供了免费的DV codec,也可以通过更换成别的codec提高质量。OHCI卡的一个突出优点是价格比非OHCI的软卡更便宜,而且可以连接除了DV摄象机之外的1394设备,比如硬盘,webcam等。

  我们应该如何选择适合自己的1394卡呢:业余爱好者请选用会声会影HD7000 1394卡,专业工作者可考虑硬件DV卡。

  有些应用者会问,不同的1394卡在DV摄像和制作中会导致视频质量过差吗?

  其实这种问题就好像是问:“用不同品牌的硬盘存储文件,文件的内容有区别么?"如果没有产品制造质量问题,所有的1394卡捕捉得到的视频内容是完全一样的。

  事实上,1394卡的功能不过是把DV格式的数据从摄像带上拷贝到硬盘里,1394卡的作用仅仅是像硬盘接口一样做数据传输而已。并不象MPEG捕捉卡一样,需要有视频压缩的硬件。DV格式也是压缩的格式,不过这个工作在摄象机里就完成了。即使1394卡上有压缩编码的硬件,也只是在编辑生成的时候起作用,而在捕捉时候不起作用。下面就听我慢慢说说这两种1394卡吧。

硬解码功能的1394卡

  
hd7000 1394卡
第一种是带有硬解码功能的1394卡,如EZDV采集卡,它不仅能将电视机或者录像机的视频信号传输入电脑,还具备了硬件压缩功能,可以将视频数据实时压缩成MPEG-1格式的视频据流并保存为.MPEG 文件或者.DAT文件,从而可以方便地制作视频光盘,但是价格相对来说就贵了一些,一般要在数百至千元以上不等,最贵的要上万元!

软件实现压缩编码的1394卡

  另一种物美价廉的用软件实现压缩编码的1394卡,它的功能是将视频信号输入电脑,成为电脑可以识别的数字信号,然后在电脑中利用软件进行视频编辑。通俗的说,1394卡所要起的作用就是把数码摄像带中的视频内容传输到硬盘里,1394卡这是就仅是一个数据传输接口,并不象视频捕捉卡一样,需要有视频压缩的硬件。通过1394卡传输到硬盘里的AVI文件再通过软件进行编辑、后期加工,其实,即使1394卡上有压缩编码的硬件,也只是在编辑生成MPEG文件的时候起作用,在传输数据的时候是不起作用的。这种1394卡的最大特点就是价格便宜,适合初学者使用。

  如果是一般家庭使用,用普通的1394卡就可以了,基本过程如下:通过1394卡把摄像带的内容传输到电脑硬盘,生成为AVI文件,使用软件进行后期编辑制作,生成一个新的AVI文件,把编辑好的素材生成为MPEG1或MPEG2文件,刻为VCD或DVD永久保存。

  IEEE1394接口是由APPLE和TI公司开始的高速串行接口标准,Apple称之为FireWire(火线),Sony称之为i.Link,TexasInstruments称之为Lynx。尽管各自厂商注册的商标名称不同,但实质都是一项技术,那就是IEEE1394。

  IEEE1394是一种外部串行总线标准,800Mbps的高速。近年来随着成本的下降,1394卡正迅速普及。也逐渐出现了其他一些相关设备,如数码相机,硬盘,网络摄像机等。

  1394接口具有把一个输入信息源传来的数据向多个输出机器广播的功能,特别适用于家庭视听AV(AUDIO-VISUAL)的连接。由于该接口具有等时间的传送功能,确保视听AV设备重播声音和图像数据质量,具有好的重播效果,

  严格的讲,IEEE1394卡像USB一样只是通用接口,而不是视频捕捉卡。比如说,我们可以连接一个高速外接硬盘到IEEE1394卡上。不过因为IEEE1394卡的绝大多数用途是与DV数码摄像机相连采集数字视频信号,所以,我们通常把它看作捕捉卡了。目前市场上的1394卡可以简单的分成两类:带有硬件DV实时编码功能的DV卡和用软件实现压缩编码的1394卡。

  带有硬件编码功能的DV卡一般价格在数千元,带有硬件编码的DV卡可以大大提高DV编辑的速度,可以实时地处理一些特技转换,而且许多此类卡带有处理MPEG-II视频流的功能。

  1394按照最初的标准分类有两种,为1394a(400Mbps)和1394b(800Mbps).但是现在市场上多为1394b,而且1394b已经不多见了,至于1394a已近淘汰.

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