终结?USB与1394的视频时代战争!

A 背景：IEEE 1394 vs USB
　　DV的出现把活动影像的记录普及到了民间，高性能PC的出现使活动影像的编辑和保存可以轻而易举地完成。这其中，担当桥梁作用的则是今天两位擂主之一的IEEE 1394。IEEE 1394的开发始于1986年，意图是统一当时的串行总线。1987年，美国的Apple Computer公司计划用一种称作FireWire的总线来逐步取代当时的SCSI。当时，Ultra SCSI接口的速率只有20MB/s，而FireWire可以达到400Mbps（50MB/s），是前者的2.5倍，因此非常适合于对带宽要求高的设备，如摄录一体机、硬盘和高速打印机等。而后，此规格逐步获得了来自计算机、消费类电子以及芯片制造业巨头们的支持。经过IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）工作组的努力，最后此标准于1995年被批准通过，命名为IEEE Std 1394-1995高性能串行总线。
　　Apple Computer一直保留着一些1394的核心技术，并对每个1394的实现收取一定费用，这种状况直到最近才有所改变。1394很快就成为了Macintosh和PowerBook计算机的标准配置。但在Windows领域，只能选择Sony（Sony公司称为i.LINK）的VAIO系统或PCI-1394转接卡。
　　随着其应用范围扩大到PC，人们发现1394的互操作性存在问题。1996年，IEEE又开始了对此标准的修改和补充，并于2000年通过了IEEE Std 1394a-2000。一种称作1394开放主机控制器接口（OHCI）的规范解决了互操作性的问题，此规范定义了1394设备与主机操作系统的标准交互方式。现在，主流PC也有部分采用了1394，其兼容性也比原来有了很大改善。欧洲的DVB（Digital Video Broadcasting）组织把IEEE 1394作为数字电视机的接口。VESA（Video Experts Standards Association）也对其作为数字家庭网络媒体做了评估。最为重要的是，IEEE 1394被DVC（Digital VCR Conference）接受，成为DV的标准数字接口。就这样，1394与DV相依为命，直到今天。
　　1997年，为了取代当时PC上的遗留下来的众多I/O接口，以Intel为首的阵营，开发了一种中速总线结构——USB（Universal Serial Bus）。1996年，USB 1.0版问世，在修正了一些错误后，USB 1.1版取代了1.0版的位置。USB 1.x定义了两种速率，即1.5Mbps和12Mbps，这个速率比当时的标准串口和并口都快很多。虽然不能提供像1394那样的性能，但却方便了数码相机、喷墨打印机、扫描仪、鼠标、键盘和游戏手柄等与PC的连接。从1998年开始，几乎所有的新型PC都集成了USB。经历了一段时间的发展，USB成为了广大中低速外设的首选接口。
　　由于PC及外设性能的大幅度提高，迫切需要更大容量的数据传输和交换，为了顺应时代的发展，USB 2.0版伴着21世纪的第一屡曙光在万众的期盼中诞生，从而打破了其与1394独霸一方的和平局面。理论上，USB 2.0可以实现480Mbps的速度，并兼容USB 1.1接口、连接器和电缆。因此，2.0版本以迅雷不及掩耳之势取代了1.1。加之Compaq、HP、Intel、Lucent、Microsoft、NEC以及Philips等公司的大力支持，目前几乎找不到无USB 2.0的PC主板了，而且各种配套的外设目不暇接，Windows XP的SP1也提供了对USB 2.0的支持。但在DV的世界里，USB 2.0的logo只是默默地出现在部分摄像机上，并且只作为传送数码相片和低分辨率流媒体文件使用，在IEEE 1394面前，没有半点炫耀的资本。几经思考之后，USB-IF（USB Implementers Forum）于2003年发布了USB Device Class Definition for Video Devices 1.0版，软件业的霸主Microsoft公司则紧随其后，声明将在Windows XP SP2以及未来的操作系统Longhorn中提供USB Video Device Class的驱动程序。这就意味着USB 2.0有可能取代IEEE 1394，提供DV与PC的高速连接。

B对比：IEEE 1394 vs USB
　　USB 2.0与IEEE 1394都可以提供400Mbps级别的速率、热插拔连接、自动配置的能力，并同时支持异步和同步传输模式。尽管有如此多的不同，USB 2.0与IEEE 1394之间还是存在相当大的差别。
　　首先，来看天时。USB已经十分普及，包括苹果台式机、笔记本和Intel、AMD架构的PC台式机、笔记本都内置了对USB的支持，普通PC主板就带有4个甚至更多的USB 2.0接口，使用该接口的外设更是比比皆是。小到各式各样的U盘，大到扫描仪、打印机，都是USB的天下。笔者的iPod mini是FireWire的缔造者Apple推出的一款音乐播放器，虽还没有在国内上市，但Apple为这个产品准备了两个电缆，分别用于连接USB 2.0及FireWire，可见其用心良苦，这些都毫无例外地说明了USB在当今PC市场上的位置。如此大规模地应用，必然使USB的成本大幅下降。IEEE 1394则没有如此这般的际遇，Intel的芯片组迟迟没有内置对1394的支持，只有少数价格不菲的高档主板集成了额外的1394控制芯片，普通用户惟有购买PCI接口的转接卡。加之USB属于开放式标准，避免了IEEE 1394的专利费用问题，所以在成本这一环上，USB 2.0胜出。总的来看，USB业已成为PC外部接口事实上的标准，而IEEE 1394错过了这个机会。所以，USB占了天时。
　　其次，来看地利。IEEE 1394的开发目标以及应用可以用六个字来概括，“更高、更快、更强”，似乎与Olympic精神有着异曲同工之妙。从开始，1394的设计目标就是传送音频/视频等高吞吐量的数据，无须与传统低速设备兼容，是一种真正支持热插拔、点对点（peer to peer）的协议，允许连接63个设备，处理复杂的演播室或家庭影院设置，并允许独立设备的直接连接，而不必通过主机。IEEE 1394a定义了4针和6针两种物理接口，电缆长度可达4.5米。MiniDV摄录一体机与笔记本等通常使用4针接口；而外置硬盘、DVD刻录机等功耗比较大的设备通常使用6针接口，可以提供15W的功率供给。而USB作为廉价、中速的计算机接口，不适于多媒体应用。虽然可以连接127个设备，但必须有主机的参与。USB的接口也为4针，可以提供5V/500mA的功率，这样的数字显然不能满足摄录一体机和打印机这样的用电大户。到这里，IEEE 1394似乎占了地利。
　　USB-IF实现的视频类规范很快得到了Microsoft的响应，先来熟悉一下。USB视频类规范是一个新的标准，由USB-IF所属的USB设备工作组负责，对象是使所有传输视频流的设备，如PC摄像头、视频摄像机/录像机、媒体转换器以及电视调谐器等。视频的格式相当灵活，可以是无压缩的，也可以是MJPEG、MPEG-1/2/4或DV（包含元数据）格式。在这个新规范中，设备都被看作是终端和单元。终端是指数据源，如CCD/CMOS感应器、液晶显示器、存储设备等；单元是指担当逻辑传输或数据路由的设备，如输入选择器、数字信号处理器等。终端和单元按照信号在设备内的逻辑流程连接在一起。我们知道，拥有USB 增强主机控制接口（EHCI）的PC数量远远大于拥有1394开放主机控制接口的PC数量。所以，用USB 2.0接口实现DV与PC的连接是个非常好的主意。请看下面框图。
 
　　Microsoft的设想是融合两种不同的接口技术，使技术上的差别对用户来说变得透明，这也是Microsoft一贯的作风。对DV来说，USB 2.0与IEEE 1394似乎打了个平手。
最后，再来看看人和。笔者认为，使用者对一项新技术或新产品的态度，主要取决于价格、性能与操作的便利性。价格上，IEEE 1394显然不占优势；对DV应用来说，USB 2.0的性能已够强大；便利性方面，几乎比不出高低。所以，USB 2.0更具亲和力，占人和。
综观天地人，USB 2.0以2:1的比分险胜。笔者认为，USB 2.0在DV市场上的发展空间更大。

C展望：IEEE 1394 vs USB
　　日本JVC于2004年5月28日推出全球首款配备了微软“USB Video Class Driver”驱动的DV摄像机“GR-DZ7”。由于采用了微软开发的“USB Video Class Driver”，GR-DZ7首次实现了通过USB2.0端口进行视频采集，还可以在电脑上控制DV的播放、快进、快倒等操作，同原来使用1394端口采集控制摄像机一样。
　　Pixela公司在5月20日开始量产USB Video Class的LSI芯片，GR-DZ7也是第一款采用该芯片的产品，同时还将搭载Pixela的视频编辑软件ImageMixer 2.0。USB Video Class仅限于在Windows XP中使用。
　　不过，虽然USB Video Class在功能上几乎替代IEEE1394，但是JVC显然没有在USB接口上孤注一掷——同样，GR-DZ7另外还配备了传统的IEEE1394接口，以适应那些习惯了通过1394编辑的使用者，毕竟目前在众多采用硬件加速处理的DV编辑卡中，与DV摄像机连接的接口清一色都是1394。。
　　展望未来，USB On-The-Go规格填补了USB的致命缺陷，实现了无主机的点对点直连。而IEEE 1394b也于2002年浮出水面。除了总线结构和机制的改进外，通过引进新的介质，如5类（CAT-5）非屏蔽双绞线（UTPs）、玻璃光纤（GOF）和塑料光纤（POF），IEEE 1394b实现了800Mbps和1600Mbps的高速率，并有能力支持3200Mbps，且延长传输距离至50米（POF）和100米（GOF）。这样的能力甚至可以有条件地满足部分高清制作环境的需要。由于二者的开发背景和面向的市场存在差异，所以笔者大胆推测，在可以预见的未来，相信USB仍会与IEEE 1394共存，但同时装备两种接口的外设可能会越来越多。
　　如果说DV的出现，使传统的电视行业（特别是低端）为之一震的话，那么IEEE 1394在中高端产品上的广泛应用，则让SDI/SDTI多少有些不自在，为此，Apple获得了2001年度的Emmy工程奖，以表彰FireWire对电视业的影响。那么，我们不禁会问，USB 2.0是否也将获此殊荣呢？我们拭目以待。

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