Die neue IEEE-1394 Technologie erlaubt die Verknüpfung unterschiedlicher Kamerasysteme hinsichtlich Auflösung und Bildrate ohne Verwendung von komplexen Framegrabbern zu einer digitalen und sehr kompakten Bildverarbeitungseinheit. Die Kommunikation eines solchen Kamerasystems mit einem PC oder lediglich einem Laptop erfolgt hierbei nur über eine Ein-Kabelverbindung. Bei PCs und Laptops der neuesten Generation sind bereits IEEE-1394 Ports fest installiert. Zur Nachrüstung sind aber PCMCIA-Einschubkarten für Laptops oder PCI-Karten für PCs gegenüber Framegrabbern zu vergleichsweise geringen Kosten im Computer-Fachhandel erhältlich.
Dr. Gerhard Haunert, BFIOptilas GmbH, Pucheim/München
Die Spannungsversorgung der Kameras kann ebenfalls via PC-Netzteil über das IEEE-Kabel erfolgen, was aber abhängig vom Kameratyp ist. Theoretisch lassen sich so bis zu 64 Kameras seriell miteinander verbinden. Die hohe Bandbreite des IEEE-1394 Standards von 400 MHz ermöglicht eine simultane Bildaufnahme bei Verknüpfung von mehreren Kameras, jedoch wird die Bildrate hier entsprechend pro Kamera verlangsamt.
Derzeit werden nur wenige Video-, CCD- und CMOS-Kameras mit unterschiedlicher Auflösung und Bildrate von einzelnen Herstellern mit IEEE-1394 Schnittstelle angeboten. Die Auswahl des Kameratyps ist somit zur Zeit noch begrenzt. Welche Möglichkeiten aber bieten sich dem Anwender von bestehenden analogen Kamerasystemen den IEEE-1394 Standard zu nutzen, um beispielsweise eine Livebild-Darstellung einer beliebigen Video-Quelle mobil auf dem Laptop in Echtzeit zu erzeugen oder mehrere Kameras simultan zu betreiben und über die gleiche Schnittstelle auch Peripheriegeräte zu steuern?
PixeLINK hat für diese große Zahl von potentiellen Anwendungen ein Modul konzipiert, welches die Konvertierung von analogen PAL-, SVHS- oder NTSC-Signalen in den FireWire-Standard IEEE-1394 übernimmt. Der Anwender kann somit seine bestehende oder fest konzipierte Kamera-Hardware nutzen und gleichzeitig auf den IEEE-1394 Standard wechseln. Ein FireWire-Modul kann aus mehreren Videoeingängen, einem SVHS-Eingang und einem RS232-Port bestehen. Der RS232-Port wird dabei virtuell angesteuert, d.h. jede für ein Standard-COM-Port (z.B. eine Kamera- oder Motorsteuerung) programmierte Anwendung wird direkt – ohne Software-Modifikation – vom FireWire-Modul interpretiert. Am RS232-Port des Moduls können somit die gleichen Signale abgegriffen werden, als würde der COM-Port eines PCs direkt angesprochen werden. Die Baudrate kann bis zu 57200 betragen. Neben den analogen Schnittstellen verfügt das Modul über zwei IEEE-1394-Ports, womit die Möglichkeit gegeben wird, mehrere Module in Serie zu schalten und damit Mehrkanalsysteme auf digitaler Basis leicht zu realisieren.
Durch die „hot plug“-Eigenschaft des IEEE-1394 können während des Betriebes Kameras bzw. Module zusätzlich angeschlossen oder vom Verbund getrennt werden. Jedes Gerät, welches an einen IEEE-1394-Bus angeschlossen wird, bemerkt sofort den Bus-Master (PC) ohne zusätzliche manuelle Konfiguration oder etwaigem Neustart des Gesamtsystems. Der tatsächliche Nutzen des IEEE-1394 Standards ist im Einzelfall genau zu prüfen und hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Exemplarisch sollen hier ein paar genannt werden; die Möglichkeiten der Anwendungen gehen aber sicher weit über diese Beispiele hinaus, da der Fantasie weniger technische Grenzen gesetzt werden als bei rein analogen Systemen oder der Bildverarbeitung mittels Framegrabbern. Die Anwendungsschwerpunkte des IEEE-1394 Standards liegen voraussichtlich in der Multimediawelt, Telemedizin, Überwachungs- und Sicherheitstechnik. Videokonferenzen via Internet und Laptop können leicht realisiert werden, wenn Kameras mit IEEE-1394 Interface ausgestattet sind oder entsprechende Module verwendet werden. Werden höhere Anforderungen an Schärfe und Farbwerte wie in der Telemedizin gestellt, kann auf das SVHS-Signal geeigneter Kameras zurückgegriffen werden, welches ebenfalls von PixeLINK unterstützt wird. Die Überwachungs- und Sicherheitstechnik stellt eine besondere Herausforderung an die Anwendung des IEEE-1394 Standards dar, da hierbei meist analoge Videomultiplexer zum Einsatz kommen und mit vergleichsweise aufwendigen Methoden motorisierte Zoomobjektive, Schwenk-Neigeköpfe oder Kameraeinstellen über eine aufwendige separate Elektronik gesteuert werden müssen. Durch bidirektionale Kommunikation mit einem FireWire-Modul läßt sich nun sowohl die Bildaufnahme in Echtzeit als auch die Steuerung der Peripheriegeräte über lediglich einen PC oder Laptop und übersichtlicher Verkabelung ausführen. Mit dieser Methode lassen sich nicht nur Fernbeobachtungen und Fernsteuerungen in Echtzeit vornehmen, sondern auch Einzelbildaufnahmen ggf. mit sofortiger Bildanalyse verknüpfen. Kameras mit eingebauter IEEE-1394 Schnittstelle können jedoch meist nicht direkt für die soeben beschriebenen Anwendungen eingesetzt werden, da der FireWire-Standard normalerweise nur eine maximale Kabellänge von ca. 8 m zulässt. Werden dagegen analoge Kameras in Kombination mit einem FireWire-Modul (z.B. PixeLINK) eingesetzt, so können größere Distanzen mit klassischen Koaxialkabeln überwunden und alle Vorteile des IEEE-1394 Standards genutzt werden. Die Konvertierung von analogen Videostandards auf IEEE-1394 ist aber nur ein Beispiel für die Flexibilität eines FireWire-Moduls. Für Kameras mit höherer Auflösung (meist 1 Mio Pixel) und vom Videostandard abweichender Bildwiederholrate bietet beispielsweise PixeLINK einen Design-In-Service an, bei der der Formfaktor und die Firmware des Moduls derart modifiziert werden, so dass eine Anpassung des verwendeten Sensors (CCD oder CMOS) der jeweiligen Kamera an das FireWire-Modul schnell ermöglicht wird. Mit dieser Methode ist quasi jede Kamera in einem vergleichsweise kurzen Zeitrahmen mit einem IEEE-1394 Standard ausrüstbar. Alle genannten Vorteile des IEEE-1394 können dann auch auf Hochauflösende-, Gekühlte-, „Slow Scan“-, Infrarot- oder bedingt auch auf Hochgeschwindigkeitskameras ausgedehnt werden.
Weitere Informationen A QE 421
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