Las cámaras FireWire utilizan el estándar de bus IEEE 1394 para la transmisión de audio , vídeo y datos de control. FireWire es la marca comercial de Apple Computer para el estándar IEEE 1394.
Las cámaras FireWire están disponibles en forma de cámaras fotográficas y cámaras de vídeo , que proporcionan datos de imagen y audio . Una forma especial de cámaras de vídeo se utiliza en los ámbitos de la industria, la medicina , la astronomía , la microscopía y la ciencia . Estas cámaras especiales no proporcionan datos de audio.
La estructura básica de las cámaras FireWire se basa en los seis módulos siguientes:
Las cámaras FireWire se basan en chips CCD o CMOS . El área sensible a la luz, así como los píxeles de estos chips, son pequeños. En el caso de cámaras con óptica integrada , podemos suponer que la óptica está adaptada a estos chips.
Sin embargo, en el ámbito de la fotografía profesional y semiprofesional , así como en el ámbito de las cámaras especiales, se utilizan a menudo ópticas intercambiables. En estos casos, un especialista en sistemas debe adaptar la óptica y el chip a la aplicación (ver Integración del sistema). Además de las lentes normales , estas lentes intercambiables pueden ser microscopios , endoscopios , telescopios , etc. A excepción de las monturas C y CS estándar, las monturas de ópticas intercambiables son específicas de la empresa.
Dado que el funcionamiento de una cámara FireWire depende de señales eléctricas, el módulo "captura de señales" transforma la luz incidente y el sonido incidente en electrones . En el caso de la luz, este proceso lo realiza un chip CCD o CMOS. La transformación del sonido se realiza mediante un micrófono .
El primer paso de la digitalización de la imagen resulta de la estructura de un chip CCD o CMOS. Divide la imagen en píxeles. Si un píxel ha acumulado muchos fotones, crea un alto voltaje. Si solo hay unos pocos fotones, se crea un voltaje bajo. "Voltaje" es un valor analógico. Por lo tanto, durante el segundo paso de la digitalización, el voltaje debe transformarse en un valor digital mediante un convertidor A/D . Ahora la imagen digital sin procesar está disponible.
Un micrófono transforma el sonido en voltaje. Un conversor A/D transforma estos valores analógicos en digitales.
La creación de color se basa en un filtro de color que se encuentra delante del chip CCD o CMOS. Es rojo , verde o azul y cambia de color de píxel a píxel. Por lo tanto, el filtro se denomina matriz de filtros de color o, en honor a su inventor, filtro Bayer . Utilizando estas imágenes digitales en bruto , el módulo "mejora de señal" crea una imagen que cumple con los requisitos estéticos . Lo mismo ocurre con los datos de audio.
En el último paso, el módulo comprime los datos de imagen y audio y los genera (en el caso de cámaras de vídeo) como un flujo de datos DV . En el caso de cámaras fotográficas , se pueden emitir imágenes individuales y, en su caso, comentarios de voz en forma de archivos.
En los ámbitos de aplicación de la industria, la medicina, la astronomía, la microscopía y la ciencia se utilizan a menudo cámaras monocromáticas especiales. Renuncian a cualquier mejora de la señal y, por lo tanto, emiten los datos de la imagen digital en su estado original.
Algunos modelos especiales de cámaras en color solo son capaces de generar datos de imágenes digitales sin procesar. Estas cámaras se denominan cámaras ColorRAW o Bayer. A menudo se utilizan en la industria, la medicina, la astronomía, la microscopía y la ciencia. En forma de cámaras fotográficas, las utilizan los fotógrafos profesionales. Las cámaras fotográficas semiprofesionales suelen ofrecer un modo RAW opcional .
La mejora de los datos digitales sin procesar se realiza fuera de la cámara en una computadora y, por lo tanto, el usuario puede adaptarlos a una aplicación particular.
Los primeros tres módulos forman parte de cualquier cámara digital. La interfaz es el módulo que caracteriza a la cámara FireWire. Se basa en el estándar IEEE 1283, definido por la organización "Institute of Electrical and Electronics Engineers". Esta norma define un bus , que transmite:
Permite el uso simultáneo de hasta 74 dispositivos diferentes ( cámaras , escáneres , grabadores de vídeo , discos duros , unidades de DVD , etc.).
Otros estándares, llamados " protocolos ", definen el comportamiento de estos dispositivos. Las cámaras FireWire utilizan principalmente uno de los siguientes protocolos:
Los dispositivos que utilizan el mismo protocolo pueden comunicarse entre sí. Un ejemplo típico es la conexión de una cámara de vídeo y un vídeo. Por lo tanto, a diferencia del bus USB, no es necesario utilizar un ordenador de control. Si se utiliza un ordenador, éste debe ser compatible con los protocolos del dispositivo con el que se va a comunicar (ver Intercambio de datos con ordenadores).
El módulo de control coordina los demás. El usuario podrá especificar su comportamiento mediante:
Las cámaras fotográficas profesionales y semiprofesionales, y especialmente los respaldos de cámaras digitales , ofrecen interfaces FireWire para transferir datos de imágenes y controlar la cámara.
La transferencia de datos de imágenes se basa en el protocolo SBP-2 . En este modo, la cámara se comporta como un disco duro externo y permite así un intercambio sencillo de archivos de imágenes con un ordenador (ver Intercambio de datos con ordenadores).
Para aumentar la eficiencia del trabajo en un estudio fotográfico, además se pueden controlar cámaras fotográficas y respaldos digitales a través del bus FireWire. Normalmente el fabricante de la cámara no publica el protocolo utilizado en este modo. Por lo tanto, el control de la cámara requiere un software especializado proporcionado por el fabricante de la cámara, que en su mayoría está disponible para computadoras Macintosh y Windows .
Aunque la compatibilidad con el bus FireWire sólo se encuentra en cámaras fotográficas de alta gama, normalmente ha estado presente en cámaras de vídeo de nivel de usuario doméstico. Las cámaras de vídeo se basan principalmente en el protocolo AV/C. Define el flujo de datos de audio y vídeo, así como las señales de control de la cámara.
La mayoría de las cámaras de vídeo sólo proporcionan la salida de datos de audio y vídeo a través del bus FireWire ("DVout"). Además, algunas cámaras de vídeo pueden grabar datos de audio y vídeo ("DVout/DVin"). Las cámaras de vídeo intercambian sus datos con ordenadores y/o grabadoras de vídeo.
En los ámbitos de la industria, la medicina, la astronomía, la microscopía y la ciencia, las cámaras FireWire a menudo no se utilizan con fines estéticos, sino más bien analíticos. Generan datos de imagen sin comprimir, sin audio. Estas cámaras se basan en el protocolo DCAM (IIDC) o en protocolos específicos de la empresa.
Debido a su campo de aplicación, su comportamiento es considerablemente diferente al de las cámaras fotográficas o de vídeo:
En comparación con las cámaras de fotografía o vídeo, estas cámaras especiales son muy complicadas. Sin embargo, no tiene sentido utilizarlos de forma aislada. Al igual que otros sensores, son sólo componentes de un sistema más grande (ver Integración del sistema).
Las cámaras FireWire pueden intercambiar datos con cualquier otro dispositivo FireWire, siempre que ambos dispositivos utilicen el mismo protocolo (consulte Estructura / Interfaz). Dependiendo de la cámara concreta, estos datos son:
Si la cámara se va a comunicar con un ordenador, este ordenador debe tener una interfaz FireWire y utilizar el protocolo de la cámara. Los viejos tiempos de las cámaras FireWire estaban dominados por soluciones específicas de la empresa. Algunos especialistas ofrecían placas de interfaz y controladores a los que sólo se podía acceder mediante el software de su aplicación. Siguiendo este enfoque, el software de aplicación está a cargo del protocolo. Dado que esta solución utiliza los recursos informáticos de manera muy eficiente, todavía se utiliza en el contexto de proyectos industriales altamente especializados. Esta estrategia suele provocar problemas al utilizar otros dispositivos FireWire, como por ejemplo los discos duros. Los sistemas abiertos evitan esta desventaja.
Los sistemas abiertos se basan en un modelo de capas . El comportamiento de las capas individuales (placa de interfaz, controlador de bajo nivel, controlador de alto nivel y API ) sigue las limitaciones del respectivo fabricante del sistema operativo. El software de aplicación puede acceder a las API del sistema operativo, pero nunca debe acceder a ningún nivel inferior. En el contexto de las cámaras FireWire, los controladores de alto nivel son responsables del protocolo. Los controladores de bajo nivel y las placas de interfaz aplican las definiciones del estándar IEEE 1394. La ventaja de esta estrategia es la sencilla realización del software de aplicación, que es independiente del hardware y de los fabricantes específicos.
Especialmente en el ámbito de las cámaras fotográficas y las cámaras especiales se utilizan híbridos entre sistemas abiertos y específicos de la empresa. Las placas de interfaz y los controladores de bajo nivel suelen cumplir con el estándar, mientras que los niveles anteriores son específicos de la empresa.
La característica básica de los sistemas abiertos no es utilizar las API de los fabricantes de hardware, sino las del sistema operativo. Para Apple y Microsoft el tema "imagen y sonido" es de gran importancia. Sus API, QuickTime y DirectX , son muy conocidas. Sin embargo, en la percepción pública se reducen a la reproducción de audio y vídeo. En realidad, son API potentes que también se encargan de la adquisición de imágenes.
En Linux, esta API se llama video4linux. Es menos potente que QuickTime y DirectX y, por lo tanto, existen API adicionales además de video4linux:
Para simplificar el uso de video4linux y las API dedicadas, se ha desarrollado la meta API unicap. Cubre sus partes con la ayuda de un modelo de programación simple.
A menudo, las cámaras FireWire son sólo una pieza de un sistema más grande. Normalmente, un especialista en sistemas utiliza varios componentes diferentes para resolver un problema en particular. Hay dos enfoques básicos para hacer esto:
Muchos aspectos de la integración del sistema no están directamente relacionados con las cámaras FireWire. Por ejemplo, la iluminación tiene una influencia muy fuerte en la calidad de las imágenes adquiridas. Esto es válido tanto para aplicaciones estéticas como analíticas.
Sin embargo, en el contexto de la realización de software de aplicación existe una característica especial, típica de las cámaras FireWire. Es la disponibilidad de protocolos estandarizados, como AV/C, DCAM, IIDC y SBP-2 (ver Estructura / Interfaz e Intercambio de datos con computadoras). Utilizando estos protocolos, el software se escribe independientemente de cualquier cámara y fabricante en particular.
Al dejar la realización del protocolo en manos del sistema operativo y al permitir el acceso a un conjunto de API, el software se puede desarrollar independientemente del hardware. Si, por ejemplo, en Linux una aplicación de software utiliza la API libdc1394 (ver Intercambio de datos con ordenadores), puede acceder a todas las cámaras FireWire que utilizan el protocolo DCAM (IIDC). El uso de API unicap también permite el acceso a otras fuentes de vídeo, como capturadores de fotogramas.