파이어와이어 카메라

FireWire camera

FireWire 카메라는 오디오, 비디오 및 제어 데이터의 전송을 위해 IEEE 1394 버스 표준을 사용한다. FireWire는 애플 컴퓨터의 IEEE 1394 표준의 상표다.

파이어와이어 카메라는 영상과 오디오 데이터를 제공하는 포토 카메라와 비디오 카메라 형태로 이용할 수 있다. 특별한 형태의 비디오 카메라는 산업, 의학, 천문학, 현미경, 과학 분야에서 사용된다. 이 특수 카메라는 오디오 데이터를 제공하지 않는다.

다양한 형태의 FireWire 카메라

구조

FireWire 카메라의 기본 구조는 다음과 같은 6개의 모듈을 기반으로 한다.

광학

FireWire 카메라의 구조

파이어와이어 카메라는 CCD나 CMOS 칩을 기반으로 한다. 이들 칩의 픽셀은 물론 가벼운 민감 영역도 작다. 광학 장치가 통합된 카메라의 경우 우리는 광학 장치가 이러한 칩에 적응되어 있다고 가정할 수 있다.

그러나 특수 카메라 영역뿐만 아니라 전문 사진 분야와 준전문 사진 분야에서도 서로 교환할 수 있는 광학 장치가 자주 사용된다. 이 경우 시스템 전문가는 광학 및 칩을 애플리케이션에 적응시켜야 한다(시스템 통합 참조). 일반 렌즈 외에도, 그러한 교환 가능한 렌즈는 현미경, 내시경, 망원경 등이 될 수 있다. 표준 C-마운트와 CS-마운트를 제외하고, 상호 교환 가능한 광학 마운트는 회사마다 다르다.

신호 캡처

FireWire 카메라의 기능은 전기 신호에 따라 다르기 때문에 모듈 "신호 캡처"는 입사음은 물론 입사광도 전자로 변환한다. 빛의 경우, 이 과정은 CCD나 CMOS 칩에 의해 수행된다. 소리의 변환은 마이크에 의해 수행된다.

디지털화

이미지 디지털화의 첫 번째 단계는 CCD 또는 CMOS 칩의 구조에서 비롯된다. 그것은 이미지를 픽셀 단위로 해부한다. 픽셀이 많은 광자를 모으면 높은 전압을 생성한다. 광자가 몇 개만 있으면 낮은 전압이 생성된다. "전압"은 아날로그 값이다. 따라서 디지털화의 두 번째 단계에서는 A/D 컨버터에 의해 전압을 디지털 값으로 변환해야 한다. 이제 원시 디지털 이미지를 사용할 수 있다.

마이크는 소리를 전압으로 변환한다. A/D 변환기는 이러한 아날로그 값을 디지털 값으로 변환한다.

신호 향상

컬러의 생성은 컬러필터를 기반으로 하며, 컬러필터는 CCD나 CMOS 칩 앞에 위치한다. 빨강, 초록, 파랑이며 화소에서 화소로 색이 바뀐다. 따라서 필터는 컬러 필터 어레이라고 불리며, 발명자의 이름을 따서 바이엘 필터라고 한다. 이러한 원시 디지털 이미지를 사용하여 모듈 "신호 향상"은 미학적 요건에 부합하는 이미지를 생성한다. 오디오 데이터도 마찬가지다.

마지막 단계에서 모듈은 이미지 및 오디오 데이터를 압축하여 비디오 카메라의 경우 DV 데이터 스트림으로 출력한다. 사진 카메라의 경우, 단일 영상이 출력될 수 있으며, 해당되는 경우 음성 코멘트를 파일로 저장할 수 있다.

산업, 의학, 천문학, 현미경, 과학의 응용 영역은 종종 특별한 단색 카메라를 사용한다. 그들은 어떤 신호 향상도 포기하여 디지털 이미지 데이터를 원시 상태로 출력한다.

컬러 카메라의 일부 특수 모델은 원시 디지털 이미지 데이터만 출력할 수 있다. 그러한 카메라는 ColorRAW 또는 Bayer 카메라라고 불린다. 그것들은 종종 산업, 의학, 천문학, 현미경 그리고 과학에서 사용된다. 사진 카메라의 형태로, 그것들은 전문 사진작가에 의해 사용된다. 세미 프로페셔널 포토 카메라는 RAW 모드를 선택적으로 제공하는 경우가 많다.

원시 디지털 데이터의 향상은 컴퓨터의 카메라 밖에서 이루어지기 때문에 사용자는 이를 특정 애플리케이션에 적용할 수 있다.

인터페이스

처음 3개의 모듈은 모든 디지털 카메라의 일부분이다. 인터페이스는 FireWire 카메라를 특징짓는 모듈이다. 이 표준은 "전기전자공학 연구소"가 정의한 IEEE 1394 표준을 기반으로 한다. 이 표준은 다음과 같이 전송되는 버스를 정의한다.

  1. 예를 들어 비디오와 같은 시간에 중요한 데이터
  2. 무결성이 매우 중요한 데이터(예: 매개 변수 또는 파일)

최대 63대의 기기(카메라, 스캐너, 비디오 레코더, 하드 디스크, DVD 드라이브 등)를 동시에 사용할 수 있다.

"프로토콜"이라고 불리는 다른 표준은 이러한 장치의 동작을 정의한다. FireWire 카메라는 대부분 다음 프로토콜 중 하나를 사용한다.

AV/C
AV/C는 "오디오 비디오 제어"를 의미하며, 예를 들어 비디오 카메라와 비디오 레코더와 같은 DV 장치의 동작을 정의한다. 그것은 1394 무역 협회에서 정의한 표준이다. 오디오/비디오 작업 그룹이 담당한다.
디캠
DCAM은 "1394 기반 디지털 카메라 사양"을 의미하며, 오디오 없이 압축되지 않은 이미지 데이터를 출력하는 카메라의 동작을 정의한다. 그것은 1394 무역 협회에서 정의한 표준이다. IIDC(Instrumentation and Industrial Control Working Group)가 담당하고 있다.
IIDC
IIDC는 종종 DCAM과 동의어로 사용된다.
SBP-2
SBP-2는 "시리얼 버스 프로토콜"을 의미하며 하드 디스크와 같은 대용량 저장 장치의 동작을 정의한다. NCITS가 유지하는 ANSI 표준이다.

동일한 프로토콜을 사용하는 기기는 서로 통신할 수 있다. 대표적인 예가 비디오 카메라와 비디오 레코더의 연결이다. 따라서 USB 버스와는 대조적으로 제어 컴퓨터를 사용할 필요가 없다. 컴퓨터를 사용하는 경우, 통신할 장치의 프로토콜과 호환되어야 한다(cf. 컴퓨터와 데이터 교환).

컨트롤

제어 모듈이 다른 모듈을 조정한다. 사용자는 다음과 같이 자신의 행동을 명시할 수 있다.

  1. 카메라 바깥의 스위치,
  2. 애플리케이션 소프트웨어를 사용하는 FireWire 버스
  3. 처음 두 사건의 혼합물

포토 카메라

프로페셔널 및 세미 프로페셔널 포토 카메라, 특히 디지털 카메라 백은 이미지 데이터를 전송하고 카메라를 제어할 수 있는 FireWire 인터페이스를 제공한다.

영상 데이터의 전송은 프로토콜 SBP-2에 기초한다. 이 모드에서 카메라는 외부 하드 디스크로 동작하므로 컴퓨터와 간단한 이미지 파일 교환이 가능하다(cf 부탁). 컴퓨터와 데이터 교환).

사진관의 작업 효율을 높이기 위해 추가로 사진 카메라와 디지털 백을 FireWire 버스를 통해 제어할 수 있다. 일반적으로 카메라 제조업체는 이 모드에서 사용되는 프로토콜을 게시하지 않는다. 따라서 카메라 제어에는 카메라 제조업체에서 제공하는 전문 소프트웨어가 필요하며, 이 소프트웨어는 주로 매킨토시 컴퓨터나 윈도 컴퓨터에서 사용할 수 있다.

비디오 카메라

파이어와이어 버스와의 호환성은 고급 포토 카메라에서만 찾을 수 있지만, 주로 홈 유저급 비디오 카메라에서 볼 수 있다. 비디오 카메라는 대부분 프로토콜 AV/C를 기반으로 한다. 그것은 카메라의 제어 신호뿐만 아니라 오디오와 비디오 데이터의 흐름을 규정한다.

대부분의 비디오 카메라는 FireWire 버스("DVOUT")를 통해서만 오디오와 비디오 데이터의 출력을 제공한다. 또한 일부 비디오 카메라는 오디오 및 비디오 데이터("DVout/DVIN")를 기록할 수 있다. 비디오 카메라는 컴퓨터 및/또는 비디오 레코더와 데이터를 교환한다.

특수 카메라

산업 영역에서는 의학, 천문학, 현미경, 과학 파이어와이어 카메라가 미적인 것이 아니라 분석적인 목적으로 사용되는 경우가 많다. 그들은 오디오 없이 압축되지 않은 이미지 데이터를 출력한다. 이 카메라는 프로토콜 DCAM(IIDC) 또는 회사별 프로토콜을 기반으로 한다.

응용 분야 때문에, 그들의 행동은 포토 카메라나 비디오 카메라와는 상당히 다르다.

  1. 그들의 경우는 작고 주로 금속으로 만들어졌으며 미적인 것이 아니라 기능적인 디자인 제약을 따른다.
  2. 대부분의 특수 카메라는 통합된 광학 장치를 제공하지 않고 "C 마운트" 또는 "CS 마운트"라고 불리는 표준화된 렌즈 마운트를 제공한다. 이 표준은 렌즈뿐만 아니라 현미경, 망원경, 내시경 및 기타 광학 장치에서도 사용된다.
  3. 자동 포커스나 영상 안정화 같은 기록 보조 기구는 사용할 수 없다.
  4. 특수 카메라는 종종 단색 CCD나 CMOS 칩을 사용한다.
  5. 특수 카메라는 적외선 절단 필터나 광학 로우패스 필터를 적용하지 않는 경우가 많아 영상에 영향을 주지 않는다.
  6. 특수 카메라는 외부 트리거 신호를 사용하여 캡처되는 이미지 데이터 스트림과 단일 이미지를 출력한다. 이런 식으로, 이러한 카메라들은 산업적인 과정으로 통합될 수 있다.
  7. 카메라에 연결된 컴퓨터에 의해 영상이 어느 정도 즉각적으로 분석되어야 하기 때문에 대용량 저장 장치는 사용할 수 없다.
  8. 대부분의 특수 카메라는 컴퓨터에 설치된 응용 소프트웨어에 의해 제어된다. 따라서 카메라에는 외부 스위치가 없다.
  9. 애플리케이션 소프트웨어는 기성품으로는 거의 구할 수 없다. 그것은 대개 특정 용도에 맞게 조정되어야 한다. 그러므로, 카메라 제조업체들은 그들의 카메라를 위해 고안된 프로그래밍 도구를 제공한다. 카메라가 표준 프로토콜 DCAM(IIDC)을 사용하는 경우 제3자 소프트웨어와 함께 사용할 수도 있다. 많은 산업용 컴퓨터와 임베디드 시스템은 DCAM(IIDC) 프로토콜(cf)과 호환된다. 구조/인터페이스 및 컴퓨터와 데이터 교환).

사진이나 비디오 카메라와 비교했을 때, 이 특별한 카메라는 매우 간단하다. 하지만, 그들을 고립된 방식으로 사용하는 것은 말이 되지 않는다. 다른 센서와 마찬가지로, 그것들은 더 큰 시스템의 구성품일 뿐이다(cf. 시스템 통합).

컴퓨터와 데이터 교환

FireWire 카메라는 두 장치가 동일한 프로토콜을 사용하는 한 다른 FireWire 장치와 데이터를 교환할 수 있다(cf 부탁). 구조/인터페이스). 특정 카메라에 따라 이러한 데이터는 다음과 같다.

  • 이미지 및 오디오 파일(프로토콜: SBP-2)
  • 이미지 및 오디오 데이터 흐름(프로토콜: AV/C 또는 DCAM(IIDC))
  • 카메라를 제어하는 파라미터(프로토콜: AV/C 또는 DCAM(IIDC))
FireWire 카메라와 컴퓨터 사이의 데이터 교환
왼쪽: 회사별 시스템
오른쪽: 개방형 시스템

카메라가 컴퓨터와 통신하려면 이 컴퓨터는 FireWire 인터페이스와 카메라 프로토콜을 사용해야 한다. FireWire 카메라의 옛날은 회사별 솔루션이 지배했다. 일부 전문가는 인터페이스 보드 및 드라이버를 제공했는데, 이 보드는 응용 소프트웨어로만 접근할 수 있었다. 이 접근법에 따라, 응용 프로그램 소프트웨어는 프로토콜을 담당한다. 이 솔루션은 컴퓨팅 자원을 매우 효율적으로 활용하기 때문에, 여전히 고도로 전문화된 산업 프로젝트의 맥락에서 사용되고 있다. 이 전략은 예를 들어 하드 디스크와 같이 다른 FireWire 장치를 사용하는 등의 문제로 이어지는 경우가 많다. 개방형 시스템은 이러한 단점을 피한다.

오픈 시스템은 레이어 모델에 기초한다. 단일 계층(인터페이스 보드, 로우 레벨 드라이버, 하이 레벨 드라이버 및 API)의 동작은 해당 운영 체제 제조업체의 제약을 따른다. 애플리케이션 소프트웨어는 운영 체제 API에 액세스할 수 있지만, 절대로 더 낮은 레벨에 액세스해서는 안 된다. FireWire 카메라의 맥락에서, 고급 드라이버들은 프로토콜을 책임진다. 낮은 수준의 드라이버와 인터페이스 보드는 표준 IEEE 1394의 정의를 시행한다. 이 전략의 장점은 하드웨어 및 특정 제조업체와 독립된 애플리케이션 소프트웨어의 단순 실현이다.

특히 사진 카메라의 영역에서는 오픈 시스템과 회사별 시스템 사이의 특수 카메라 하이브리드가 사용된다. 인터페이스 보드 및 하위 레벨 드라이버는 일반적으로 표준을 준수하는 반면, 위의 레벨은 회사마다 다르다.

오픈 시스템의 기본 특성은 하드웨어 제조업체의 API를 사용하는 것이 아니라 운영 체제의 API를 사용하는 것이다. 애플과 마이크로소프트에게는 "이미지와 소리"라는 주제가 매우 중요하다. 그들의 API에 따르면 QuickTime과 DirectX는 매우 잘 알려져 있다. 그러나 대중의 인식에서 그들은 오디오와 비디오의 재생산으로 전락한다. 실제로 이미지 획득도 담당하는 강력한 API이다.

Linux에서 이 API는 video4linux라고 불린다. QuickTime 및 DirectX에 비해 성능이 떨어지기 때문에 비디오4리눅스 외에도 추가 API가 존재한다.

Linux에서 FireWire 카메라 액세스
포토 카메라
사진 카메라는 보통 대용량 저장 장치에 리눅스의 인프라를 사용한다. 대표적인 애플리케이션 중 하나가 digiKam이다.
비디오 카메라
비디오 카메라는 다양한 API에 의해 접속된다. 오른쪽의 이미지는 비디오 편집 소프트웨어 Kino가 libavc1394 API에 액세스하는 모습을 그리고 있다. Kino는 또한 이미지에 표시되지 않는 다른 API에 접속하여 문제를 단순화한다.
특수 카메라
특수 카메라의 가장 중요한 API는 libdc1394이다. 오른쪽의 이미지는 이 API에 대한 애플리케이션 소프트웨어 Coriander의 액세스를 보여준다. 코리안더는 프로토콜 DCAM(IIDC)을 기반으로 하는 FireWire 카메라를 제어하고 이미지를 획득한다.

비디오4리눅스와 전용 API의 사용을 단순화하기 위해 메타 API 유니캡을 개발했다. 그것은 단순한 프로그래밍 모델의 도움으로 그들의 조각들을 덮는다.

시스템 통합

종종 FireWire 카메라는 더 큰 시스템의 톱니바퀴일 뿐이다. 일반적으로 시스템 전문가는 특정 문제를 해결하기 위해 다양한 구성 요소를 사용한다. 이를 위한 두 가지 기본 접근법이 있다.

  1. 당면한 문제는 사용자 그룹에게 충분히 흥미롭다. 이러한 상황을 보여주는 대표적인 지표는 애플리케이션 소프트웨어의 기성품 가용성이다. 스튜디오 사진이 그 예다.
  2. 당면한 문제는 특정 응용 프로그램에만 관심이 있다. 이러한 경우 일반적으로 즉시 사용할 수 있는 애플리케이션 소프트웨어는 없다. 따라서 시스템 전문가가 작성해야 한다. 강판의 계량화가 그 예다.

시스템 통합의 많은 측면은 FireWire 카메라와 직접 관련이 없다. 예를 들어 조명은 획득한 이미지의 품질에 매우 강한 영향을 미친다. 이것은 심미적 용도와 분석적 용도에 모두 적용된다.

그러나 애플리케이션 소프트웨어의 실현이라는 맥락에서 보면, FireWire 카메라의 전형적인 특징인 특수 기능이 있다. AV/C, DCAM, IIDC, SBP-2(cf 부탁)와 같은 표준화된 프로토콜의 가용성이다. 구조/인터페이스 및 컴퓨터와 데이터 교환). 이 프로토콜을 사용하여 소프트웨어는 특정 카메라 및 제조업체로부터 독립적으로 작성된다.

프로토콜의 실현을 운영 체제에 맡기고, API 집합에 대한 액세스가 가능하게 함으로써 하드웨어와는 독립적으로 소프트웨어를 개발할 수 있다. 예를 들어 Linux에서 애플리케이션 소프트웨어가 API libdc1394를 사용하는 경우(cf 부탁). 컴퓨터와 데이터를 교환하면), 프로토콜 DCAM(IIDC)을 사용하는 모든 FireWire 카메라에 접속할 수 있다. API 유니캡을 사용하면 프레임 그랩버와 같은 다른 비디오 소스에 대한 액세스가 추가로 허용된다.

참고 항목

외부 링크