Засоби мультимедіа

Мордовський державний університет імені Н. П. Огарева.

Историко-социологический институт.

Кафедра економічної історії держави та інформаційних технологий.

РЕФЕРАТ.

ЗАСОБИ МУЛЬТИМЕДИА.

Виконав: студент 404 групи спеціальності «Регионоведения».

Якушкін А.И.

Перевірила: Газина Г. М.

Саранськ — 2002.

Введение

…3.

1. Видео…4.

2. Аудио…7.

3. Носії информации…10.

Список використаних источников…14.

мультимедіа — це інтерактивні системи, щоб забезпечити роботи з нерухомими зображеннями і які йшли відео, анімованої комп’ютерної графікою і текстом, промовою і високоякісним звуком.

Поява систем мультимедіа, безумовно, виробляє революційні зміни у таких областях, освіта, комп’ютерний тренінг, у багатьох сферах професійної діяльності, науки, мистецтва, в комп’ютерні ігри і т.д.

Поява систем мультимедіа підготовлено і з вимогами практики, і з недостатнім розвитком теорії. Проте, різкий ривок у цьому напрямі, який стався у цьому напрямі останні кілька років, забезпечений передусім розвитком технічних і системних коштів. І це прогрес в розвитку ПЕОМ: різке зростання обсяг пам’яті, швидкодія, графічні можливості, характеристики зовнішньої пам’яті, і досягнення у галузі відеотехніки, лазерних дисків — аналогових і CD-ROM, і навіть їх масове впровадження. Важливу роль зіграла як і розробляються методи швидкого й ефективного стискування і розгорнення данных.

Сучасний мультимедиа-ПК у його «озброєнні» нагадує домашній стереофонічний Hi-Fi комплекс, поєднаний із дисплеем-телевизором. Він укомплектований активними стереофоническими колонками, мікрофоном і дисководом для оптичних компакт-дисков CD-ROM (CD — Compact Disc, компакт-диск; ROM — Read only Memory, згадку лишень для зчитування). Крім того, всередині комп’ютера укрито нове для ПК пристрій — аудиоадаптер, що дозволило можливість перейти до прослуховування чистих стереофонических звуків через акустичні колонки із вбудованими усилителями.

ВИДЕО.

При змішанні сигналів проблеми виникають проблеми із видео-изображением. Різні ТВ-стандарты, що у світі (NTSC, PAL, SECAM), застосування різних моніторів і видеоконтроллеров диктує розмаїтість підходів в вирішенні виникаючих проблем. Однак у кожному разі потрібно синхронізація двох зображень, навіщо служить пристрій генлок (genlock). З її допомогою на екрані монітора може бути суміщені зображення, сгенерированное комп’ютером (анимированная чи нерухома графіка, текст, титри), і «живе» відео. Якщо додати ще один схожий пристрій — кодер (encoder), комп’ютерне зображення то, можливо перетворено на форму ТВ-сигнала і записане на відеоплівку. «Настільні видео-студии», є однією з прикладів застосування систем мультимедіа, дозволяють готувати суміщені видео-компьютерные кліпи, титри для відеофільмів, допомагають під час монтажу кинофильмов.

Системи що така неможливо якось обробляти чи редагувати саме аналоговий зображення. А, щоб стало можливим, його необхідно оцифрувати і введення на згадку про комп’ютера. І тому служать так звані плати захоплення (capture board, frame grabbers). Оцифровування аналогових сигналів породжує величезні масиви даних. Так, кадр стандарту NTSC (525 рядків), перетворений платою типу Truevision, перетворюється на комп’ютерне зображення з дозволом 512×482 піксель. Якщо кожна точка представлена 8 бітами, то тут для зберігання всієї картинки потрібно близько 250 Кбайт пам’яті, причому падає якість зображення, оскільки забезпечується лише 256 різних кольорів. Вважається, що з адекватної передачі вихідного зображення потрібно 16 млн. відтінків, тому використовуються 24- бітовий формат зберігання кольорової картинки, а необхідний розмір пам’яті зростає. Оцифрований кадр може потім бути змінено, відредагований звичайним графічним редактором, може бути зібрано чи додано деталі, змінені кольору, масштаби, додано спецефекти, типу мозаїки, інверсії і т.д.

Запис послідовності кадрів в цифровому вигляді жадає від комп’ютера великих обсягів зовнішньої пам’яті: частота кадрів в американському ТВ-стандарте NTSC — 30 кадров/с (PAL, SECAM — 25 кадров/с), отож у запам’ятовування однієї секунди полноцветного полноэкранного відео потрібно 20−30 Мбайт, а оптичний диск ємністю 600 Мбайт помістяться менш півхвилини зображення. Але послідовність кадрів недостатньо лише запам’ятати, її слід ще вивести на екран у відповідній темпі. Такої швидкістю передачі інформації — близько тридцяти Мбайт / з — не володіє ні одна з існуючих зовнішніх запам’ятовувальних пристроїв. Щоб виводити на екран комп’ютера оцифроване відео, мусять іти зменшення обсягу переданих даних, (висновок зменшеного зображення на невеличкому вікні, зниження частоти кадрової розгорнення до 10−15 кадрів / з, зменшення кількості біт / піксель), що, своєю чергою призводить до погіршення якості изображения.

Більше радикально обидві проблеми — пам’яті і пропускній здатності — вирішуються з допомогою методів стискування і розгорнення даних, що дозволяють стискати інформацію перед записом на зовнішнє пристрій, та був зчитувати і розгортати у реальному режимі часу при виведення на екран. Так, для рухомих видео-изображений існуючі адаптивні разностные алгоритми можуть стискати дані з коефіцієнтом порядку 100:1— 160:1, що дозволяє розмістити на CD-ROM близько години повноцінного озвученої видео.

Існує симетрична і асиметрична схеми стискування даних. При асиметричної схемою інформація стискається в автономному режимі (тобто. одна секунда вихідного відео стискається протягом кількох секунд і навіть хвилин потужними паралельними комп’ютерами і поміщається зовнішній носій, наприклад CD-ROM. На машинах користувачів встановлюються порівняно дешеві плати декодування, щоб забезпечити відтворення інформації мультимедіа у часі. Використання такий схеми збільшує коефіцієнт стискування, покращує якість зображення, проте користувач позбавлена можливості розробляти власні продукти мультимедіа. При симетричній схемою стиснення і розгорнення відбуваються у часі на машині користувача, завдяки чому за персональними комп’ютерами й у разі зберігається їх основне гідність: з допомогою будь-який користувач має можливість виконувати власну продукцію, у цьому однині і комерційну, виходячи з дому. Щоправда, при симетричній схемою кілька падає якість зображення: з’являються «змазані» кольору, картинка хіба що расфокусируется. З розвитком технології цю проблему поступово йде, які поки що іноді воліють змішану схему, при якої розробник продукту готує, налагоджує й випробовує продукт мультимедіа у своїй машині з симетричній схемою, та був «напівфабрикат» в стандартному форматі відсилається на фірму, де його піддають стиску на потужному комп’ютері, з допомогою досконаліших алгоритмів і поміщають результуючий продукт на CD-ROM.

Нині низку фірм активно веде розробку алгоритмів стискування відеоінформації, намагаючись досягти коефіцієнта стискування порядку 200:1 і від. У платній основі найбільш ефективних алгоритмів лежать різні адаптивні варіанти: DCT (Discrete Cosine Transform, дискретне косинус-преобразование), DPCM (Differential Pulse Code Modulation, разностная импульсно-кодовая модуляція), і навіть фрактальные методи. Алгоритми реалізуються апаратно — як спеціальних мікросхем, чи «firmware» — записаній у випуску програми, або суто программно.

Разностные алгоритми стискування застосовні як до видео-изображениям, до комп’ютерної графіці, що дозволяє застосовувати на звичайних персональні комп’ютери новий їм вид анімації, саме покадровую запис мальованих мультфільмів великий тривалості. Ці мультфільми можуть зберігається на диску, а при відтворенні зчитуватися, розпаковуватися і видаватися на екран у часі, забезпечуючи самі необхідних плавного зображення 25−30 кадрів в секунду.

З використанням спеціальних видео-адаптеров (видеобластеров) мультимедиа-ПК стають центром побутової видео-системы, конкуруючої з найдовершенішим телевизором.

Новітні видеоадаптеры мають засоби зв’язку з джерелами телевізійних сигналів і вбудовані системи захоплення кадру (компресії / декомпресії видеосигналов) у реальному масштабі часу, тобто. практично миттєво. Видеоадаптеры мають швидку видеопамять від 2 до запланованих 4 Мбайт і спеціальні графічні прискорювачі процесори. Це дає змогу отримувати до 30−50 кадрів в секунду й забезпечити висновок рухливих полноэкранных изображений.

АУДИО.

Будь-який мультимедиа-ПК має у собі плату-аудиоадаптер. Навіщо вона непотрібна нікому? Із її легкої руки фірми Creative Labs (Сінгапур), назвала свої перші аудиоадаптеры дзвінким словом Sound Blaster, ці устрою часто іменуються «саундбластерами». Аудиоадаптер дав комп’ютера як стереофоническое звучання, а й можливість записи на зовнішні носії звукових сигналів. Як було зазначено раніше, дискові нагромаджувачі ПК не підходять для записи звичайних (аналогових) звукових сигналів, так як розраховані для записи лише цифрових сигналів, що практично не спотворюються за її передачі лініями связи.

Аудиоадаптер має аналого-цифровой перетворювач (АЦП), періодично який рівень звукового сигналу і перетворює цей відлік в цифровий код. Воно й записується зовнішній носій вже проводяться як цифровий сигнал.

Цифрові вибірки реального звукового сигналу зберігаються у пам’яті комп’ютера (наприклад, як WAV-файлов). Лічений з диска цифровий сигнал подається на цифро-аналоговый перетворювач (ЦАП), який перетворює цифрові сигнали в аналогові. Після фільтрації їх можна підсилити повноваження й подати на акустичні колонки на відтворення. Важливими параметрами аудиоадаптера є частота квантування звукових сигналів і розрядність квантования.

Частоти квантування показують, скільки ж разів в секунду беруться вибірки сигналу для перетворення на цифровий код. Зазвичай лежать не більше від 4−5 КГц до 45−48 КГц.

Розрядність квантування характеризує число щаблів квантування і змінюється ступенем числа 2. Так, 8-разрядные аудиоадаптеры мають 28=256 ступенів, вочевидь замало для високоякісного кодування звукових сигналів. Тому сьогодні застосовуються переважно 16-разрядные аудиоадаптеры, мають 216 =65 536 щаблів квантування — як в звукового компакт-диска.

Інший спосіб відтворення звуку у його синтезі. При вступі синтезатор деякою керуючої інформації з ній формується відповідний вихідний сигнал. Сучасні аудиоадаптеры синтезують музичні звуки двома шляхами: методом частотною модуляції FM (Frequency Modulation) і з допомогою хвильового синтезу (обираючи звуки з таблиці звуків, Wave Table). Другий спосіб забезпечує більш натуральне звучание.

Частотний синтез (FM) виник 1974 року (PC-Speaker). У 1985 року з’явився AdLib, який, використовуючи частотну модуляцію, міг грати музику. Нова звукова карта SoundBlaster вже могла записувати і відтворювати звук. Стандартний FM-синтез має середні звукові характеристики, на картах встановлюються складні системи фільтрів проти можливих звукових помех.

Суть технології WT-синтеза ось у чому. На самої звуковий карті встановлюється модуль ПЗУ з «зашитими» до нього зразками звучання справжніх музичних інструментів — сэмплами, а WT-процессор з допомогою спеціальних алгоритмів навіть із одному тону інструмента відтворює усі його інші звуки. З іншого боку багато виробників оснащують свої звукові карти модуляторами ОЗУ, тож є можливість як записувати довільні сэмплы, а й довантажувати нові инструменты.

До речі, управляючі команди для синтезу звуку можуть надходити на звукову карту тільки від комп’ютера, а й від іншого, наприклад, MIDI (Musical Instruments Digital Interface) устрою. Власне MIDI визначає протокол передачі команд за стандартним інтерфейсу. MIDI-сообщение містить посилання ноти, а чи не запис музики як такої. У частковості, коли звукова карта отримує подібне повідомлення, воно розшифровується (які ноти яких інструментів повинні звучати) і відпрацьовується на синтезаторі. Натомість комп’ютер може через MIDI управляти різними «інтелектуальними» музичними інструментами з відповідним интерфейсом.

Для електронних синтезаторів зазвичай вказується число одночасно лунаючих інструментів, і їх загальну число (від 20 до 32). Також важлива й програмна сумісність аудиоадаптера з типовими звуковими платформами (SoundBlaster, Roland, AdLib, Microsoft Sound System, Gravis Ultrasound і др.).

У новітні звукові карти входить цифровий сигнальний процесор DSP (Digital Signal Processor) чи розширений сигнальний процесор ASP (Advanced Signal Processor). Просто вони використовують скоєні алгоритми для цифровий компресії і декомпресії звукових сигналів, належала для розширення бази стереозвука, створення відлуння і забезпечення об'ємного (квадрофонического) звучання. Програма підтримки ASP Q Sound поставляється безплатно фірмою Intel на CD-ROM «Software Developer CD». Важливо, що процесор ASP використовується при звичайних двухканальных стереофонических запису і відтворенні звуку. Його застосування не завантажує акустичні тракти мультимедіа компьютеров.

НОСІЇ ИНФОРМАЦИИ.

Важливою проблемою мультимедіа є забезпечення адекватних коштів доставки, поширення мультимедиа-информации. Носії повинні вміщати величезні обсяги різнорідною інформації, дозволяти швидкий доступом до окремим її компонентами, якісне їх відтворення, і навіть бути досить дешевим, компактним і був надійним. Проблема отримала гідне рішення лише з її появою оптичних дисків різних типів. У перших системах мультимедіа було використано аналогові диски — їх зазвичай називають «видеодисками». Діаметр цих дисків 12 чи 8 дюймів. Відомі 12-дюймовые диски стандарту LV (Laser Vision), підтримуваного Sony, Philips і Pioneer.

Інформація записується на лазерний диск спіраллю, кожен виток цієї спіралі називається доріжкою. Існують 2 способу записи інформації на лазерні диски — CAV (Constant Angular Velocity, із постійною кутовий швидкістю) і CLV (Constant Linear Velocity, із постійною лінійної швидкістю). При записи CLV диски вміщають годину відео з кожної з сторін (диски CLV називають також «довгограючими»), проте їх інтерактивні можливості обмежені, тому вони у системах мультимедіа використовуються рідко, частіше застосовуються під час запису фильмов.

Диск CAV вміщує з кожної доріжці один видеокадр (точніше, два полукадра, містять парні і непарні рядки кадру — телевізор працює у интерлейсном режимі, поперемінно висвітлюючи парні і непарні рядки кожного кадру). Диск обертається із постійною швидкістю 30 про / з, забезпечуючи необхідних NTSC 30 кадрів / з. Кожна зі сторін диска має 54 000 доріжок, тобто. вміщує 30 хвилин відео NTSC (диски для PAL — 37 хвилин). Кожен кадр має власний номер, чи адресу, за двозначним номером може бути прямий доступом до кожному кадру. Кадри можуть трактуватися як нерухомі зображення — при цьому після завершення зчитування доріжки пристрій не переходить на таку, а знову зчитує те саме); можливо також програвання з різними швидкостями й у напрямку. Разом із зображенням записуються дві звукові доріжки, доступні, втім, лише за перегляді кадрів як відео. Інформацію на диску може бути розбитий на «частини» — до 80 частин з кожної зі сторін. Керуюча інформація — номери кадрів, номери частин — міститься у «бланкових» (невидимих) частинах кадров.

Проміжний, «аналого-цифровой» формат лазерних дисків — LVROM, чи AIV (Advanced Interactive Video, поліпшене інтерактивне відео) — дозволяє поєднувати однією диску аналоговий відео з цифровим звуком і данными.

Нарешті, існують різні типи суто цифрових дисків: CD-ROM, WORM, стираемые. CD-ROM, як і цифрові аудио-компакт-диски CD-DA (Compact Disc — Digital Audio) мають діаметр 5.25 дюйма; вони вміщають 500−600 Мбайт інформації та є нині найбільш масовим цифровим засобом доставки мультимедиа-информации.

CD-ROM диск — гурток з прозорою пластмаси, полікарбонату, в одній з поверхонь якого завдано тонкий светоотражающий шар. Цей сріблястий шар добре видно з тильного боку прозорого диска. У ньому є мікроскопічні поглиблення — питы, створені у його копіювання з оригинала.

Типова довжина піта 0.8 — 3.2 мкм, ширина 0.4 мкм, глибина 0.12 мкм, а відстань між окремими доріжками 1.6 мкм. В одному дюймі (2.54 див) поверхні диска розміщається 16 тис. доріжок (порівнювати — однією дюймі магнітного диска поміщається лише 96 доріжок). Завдяки настільки малим розмірам бітов звичайний CD-ROM вміщує величезний обсяг інформації — порядку 700 Мбайт. Нові типи дисків мають значно більший об'єм і допускають запис інформації пользователем.

Робочої є лише одне поверхню диска CD-ROM. Вона захищена товстим шаром лаку, який зазвичай наноситься барвиста етикетка. У програвачі диск звернений цим боком назовні. Протилежна (тильна) сторона використовується для зчитування лазерним променем. Промінь проходить крізь неї, оскільки основа диска — прозора пластмаса. Товщина диска 1.2 мм, зовнішній діаметр 120 мм, діаметр внутрішнього отвори 15 мм.

У програвачі є електродвигун зі яка стежить системою, які забезпечують точне зчитування доріжки лазерним променем й незмінну лінійну швидкість зчитування. Тому швидкість обертання диска мінлива і змінюється від 500 про. / хв. для внутрішньої частини диска, з якою починається зчитування, до 200 про. / хв. для зовнішньої. Спеціальний оптико-электронный блок має устрою для стабілізації випромінювання лазера, автоматичної фокусування, спостереження доріжкою при плині диска і вибору треків диска для считывания.

Для зчитування інформації з CD-ROM використовується напівпровідниковий діод з котра фокусує і яка стежить оптичної системою. Внутрішня поверхню диска, яку кладуть диск на підставку (в касету) дисководу, перебуває над фокусі оптичної системи лазерного випромінювача. Діаметр світлового плями від лазера, що створює сходитися конус світла, порядку 1 мм. Тому помірні забруднення неробочій поверхні, наприклад, порошини у ньому, відбитки пальців і навіть невеликі подряпини мало впливають на відтворення. На відміну від звичних жорстких магнітних дисків, диски CD-ROM можна заміняти за лічені секунди. А один диск CD-ROM по ємності становить близько 500-м звичайним гнучким дискам формату 3.5″ на 1.44 Мбайт. Економія на дискетах є значним гідністю мультимедиа.

Програвачі комп’ютерних компакт-дисков, зазвичай звані CD-ROM-драйвами, бувають двох типів: зовнішні (зі своїми корпусом) і внутрішні — встраиваемые в системний блок комп’ютера. Останні нагадують нагромаджувачі на гнучких магнітних 5.25-дюймовых дискетах і мають однакові з ним размеры.

На передній панелі дисководу CD-ROM зазвичай є кнопка Eject для викиду чи плавного висування поддона, індикатор Busy (зайнято), гніздо для підключення стереотелефонов і регулятор гучності, використовуваний при програванні звукових дисков.

Повноцінне «озброєння» мультимедиа-ПК вимагає підключення щодо нього безлічі зовнішніх пристроїв: аудіо- і видеоадаптеров, телеі радио-тюнеров, дисководів CD-ROM, джойстиков, клавіатури MIDI тощо. Усі вони обслуговуються масою програмних утиліт — драйверів і часто конфліктують друг з одним. У цьому великі розробники ПК об'єднали зусилля у створенні стандарту Plug and Play (включай і грай). Цей стандарт — великий комплекс програмних і апаратних коштів за повністю автоматичної настроюванні конфігурації комп’ютера відповідно до що використовуються з нею оборудованием.

Технологія PnP (чи Plug’n’Play) передбачає, що досить включити комп’ютер, й усе апаратні і програмні засоби автоматично оптимально настроятся заходяться працювати без збоїв і конфликтов.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ИСТОЧНИКОВ.

1. З. Новосельцев «мультимедіа — синтез трьох стихій». Компьютер-Пресс,.

7'91. 2. У. Дияконів «Мультимедиа-ПК». Домашній Комп’ютер, 1'96. 3. В. Е. Фигурнов «IBM PC для користувача. Короткий курс» — М.: ИНФРА-М,.

1998.