Offen, schnell und skalierbar

IEEE1394 ist ein offener, d.h. nicht proprietärer, schneller und skalierbarer, digitaler serieller Bus mit Übertragungsraten von 100, 200 und 400 MBit/s. Zusätzlich ist dies das einzige Bussystem, für dass es eine Roadmap bezüglich zukünftiger Entwicklung und Optimierung schon heute gibt. Die Roadmap sieht vor, dass es in naher Zukunft die Busgeschwindigkeit auf 800Mbit/s steigt und somit eine Ausweitung der Bandbreite erzielt wird. Der nächst Schritt wäre dann die 1600Mbit/s.

Mit diesem Schnittstellenformat verfügen Computer und computerbasierte Systeme über eine universelle Methode, Computerperipherie und Consumer-Elektronik an einen einheitlichen, unkomplizierten Bus anzuschließen. Gleichzeitig ist durch diesen Interface-Standard die Kompatibilität zwischen Peripheriegeräten wie zum Beispiel Kameras, Druckern, Harddisk-Laufwerken und Scannern gewährleistet. Insgesamt lassen sich bis zu 63 Komponenten in einem Netzwerk verbinden. Der IEEE1394-Standard stellt jedoch nicht nur einen weiteren neuen Schnittstellentyp dar, sondern erfordert eine komplette Umgestaltung der Kameraarchitektur. Industrie- und Multimedia-Applikationen werden mit einem nicht proprietären Anschluss-Standard, der unter anderem auch die vollständige Steuerung der Kamerafunktionen direkt vom Computer aus einschließt, vollkommen neu definiert. Eine digitale Kamera wird auf diese Weise per Definition zu einem Stück interaktiver Computerperipherie. Bild 1 illustriert die Topologie einer IEEE1394-Systemkonfiguration.

Die IEEE1394-Technologie ist an kein bestimmtes Videoformat (z.B. NTSC oder PAL) gebunden. Sie sorgt vielmehr für eine hohe Abtastgenauigkeit (im Interesse jitterfreier Abtastung), die wiederum der Garant für hohe Bildqualität und eine präzise Übertragung der Farb- oder Schwarzweiß-Information (monochrom) ist, wie sie mit analogen Systemen niemals möglich war. Mit IEEE1394 wird das Ausgangssignal des CCD-Sensors der Kamera direkt in den Speicher geladen. Dies geschieht mit einem direkten Bezug von Pixel zu Pixel, der eine A/D-Umwandlung überflüssig macht.

Für die Verbindung wird ein sehr leichtes, flexibles Kabel verwendet, das mit einem kleinen, sechspoligen Steckverbinder ausgestattet ist. (Von Sony gibt es zusätzlich eine besonders robuste Ausführung des Steckverbinders für anspruchsvolle industrielle Anwendungen wie etwa Roboter.)

Der Bus bietet echte Plug-and-Play- und Hot-Plug-Eigenschaften, so dass der Anwender auch bei eingeschaltetem System und aktivem Bus neue Geräte anschließen kann. Noch leistungsfähiger wird der IEEE1394-Bus durch seine Fähigkeit, mehrere Kanäle mit isochronen (Echtzeit-) und asynchronen Daten gleichzeitig zu nutzen, wobei Steuersignale zeitgleich mit Audio- und Videodaten übermittelt werden. Bild 2 macht deutlich, wie der IEEE1394-Bus Konfigurationen mit mehreren Kameras vereinfacht. Kein anderer digitaler Bus ist wie der IEEE1394 in der Lage, Echtzeit-Video und -Audio am Desktop verfügbar zu machen und dem Anwender flexible, kosteneffektive und erweiterbare Anschlussmöglichkeiten zu bieten.

Die Unterstützung durch zahlreiche Unternehmen aus dem Computerbereich hat klare Grundstrukturen für die Anwendungen des IEEE1394-Busses geschaffen. Wo immer hohe Bildqualität im Verbund mit hohen Übertragungsraten und der Möglichkeit zum Anschluss an einen Computer verlangt wird, stellen Sony-Digitalkameras eine ausgezeichnete Bildquelle dar. Die Möglichkeit zum Verzicht auf eine Video Capture Card senkt die Systemkosten, verbessert die Datenqualität und erschließt enorm vielfältige Anwendungsmöglichkeiten.

Obgleich der IEEE1394-Bus für Industrie- und Consumer-Applikationen genutzt wird, gibt es Unterschiede zwischen beiden Anwendungsgebieten. Während für industrielle Applikationen das IEEE1394 DCAM-Protokoll eingesetzt werden, ist es im Falle von Consumer-Applikationen ein Protokoll namens I-link oder DV. Das Verbindungssystem IEEE1394 DCAM genießt in professionellen industriellen Anwendungen bereits breite Akzeptanz. Weithin anerkannt ist es im Bereich der Machine-Vison-Systeme, wo es schon jetzt zahlreiche funktionierende Installationen gibt.

Bei industriellen Videodaten dürfen für die Kamera keine Beschränkungen auf bestimmte Auflösungen oder Frameraten bestehen. Die Rohdaten müssen außerdem ohne Kompression übertragen werden und es muss eine Fernsteuermöglichkeit für DSP-Funktionen existieren. Entscheidend ist, dass der IEEE1394-Standard für Echtzeit-Datenapplikationen auf Basis der isochronen Übertragung konzipiert ist (also für Prozesse, in denen die Daten innerhalb einer bestimmten Zeitspanne zur Verfügung gestellt werden müssen). Die Nutzung des IEEE1394-Standards für industrielle Kameras (mit dem DCAM-Protokoll) bedeutet eine enorme Chance, früher existierende Restriktionen durch die Festlegung auf ein bestimmtes Protokoll zu überwinden. Gemeint ist die von der IIDC Working Group der 1394 Trade Association unter maßgeblicher Beteiligung von Sony herausgegebene ‚1394-based Digital Camera Specification‘. Während sowohl Industrie– als auch Consumer-Kameras ihre Kommunikation über die serielle IEEE1394-Verbindung abwickeln, ist die DV-Bildkompression des Consumer-Segments für das menschliche Sehvermögen optimiert. Für Machine-Vision-Applikationen können die entstehenden Kompressions-Artefakte ernsthafte Probleme heraufbeschwören. Bei Digitalkameras nach dem IEEE1394 DCAM Standard erfolgt keine Kompression der Bilddaten, so dass dem Anwender durch isochrone Übertragung mit 100, 200 oder 400 MBit/s mehr aussagefähige Bildinformationen zur Verfügung gestellt werden, ohne dass Restriktionen bezüglich der Framerate oder der Auflösung existieren. Hinzu kommt, dass IEEE1394-Digitalkameras dem Anwender die Möglichkeit geben, die meisten ihrer Parameter mit Hilfe asynchroner Übertragung zu kontrollieren. Die sechsadrige Verbindung, die in der Regel für DCAM-konforme Geräte verwendet wird, erlaubt es dem Anwender überdies, die Kamera über das Datenkabel mit Strom zu versorgen. Die geschirmten Kabel mit ihren verriegelten Steckverbindungen ermöglichen auf diese Weise effiziente Ein-Kabel-Lösungen für den industriellen Bereich. Die 48 Bit betragende Adressbreite aller Geräte nach dem DCAM-Protokoll räumt diesen Kameras zudem viel Flexibilität im Hinblick auf die Firmware-Verbesserung ein (Möglichkeit zum Hinzufügen neuer Features und Betriebsarten durch Weiterentwicklung des IIDC-Standards).

IEEE1394 ist ein weltweit verbreiteter Interface-Standard für den Consumer-, Computer- und Industriebereich. Die Preise entsprechender Komponenten sind dementsprechend günstig, da es sich hierbei um keine teuren Nischenprodukte handelt. Insgesamt hat man es hier also mit einem sehr leistungsfähigen Standard zu tun, der kostengünstige Hochleistungs-Systeme ermöglicht. Da Ausrüstungen und Peripheriegeräte für den Konsumenten möglichst narrensicher sein müssen, ist der Bus mit einem hohen Grad an Intelligenz ausgestattet, mit dem sich Aufbau und Betrieb von Machine-Vision-Applikationen äußerst einfach gestalten.

Digitale Kameras auf Basis des IEEE1394-Standards werden von zahlreichen Herstellern angeboten, doch nimmt Sony durch sein hohes Qualitäts- und Zuverlässigkeits-Niveau zweifellos eine Sonderstellung ein. Unter anderem ist das Unternehmen in der Lage, nicht nur Prototypen, sondern große Stückzahlen von Kameras mit einheitlicher, zuverlässiger Performance zu liefern. Sony investiert nach wie vor große Mittel in dieses Format und wird bei der weiteren Entwicklung ganz vorn dabei sein. Schon jetzt werden deshalb von Sony die nächsten Schritte in die Wege geleitet. Als Zukunfts-Lösung wird IEEE1394b gesehen – mit mehr Bandbreite, höheren Frameraten, mehr Auflösung und der Eignung für Multi-Camera-Systeme, d.h. der Fähigkeit, mehrere Kameras an einem einzigen Bus zu betreiben.

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