камальдинова. Мультимедиа технологии
 Скачать 6.03 Mb.
|
|
TV-тюнеры Эти устройства выполняются обычно в виде карт. Они преобразуют аналоговый видеосигнал, поступающий по сети кабельного телевидения или от антенны, от видеомагнитофона или камкордера (camcorder). TV-тюнеры могут входить в состав других устройств, таких как MPEG-плейеры или фреймграбберы. Некоторые из них имеют встроенные микросхемы для преобразования звука. Ряд тюнеров имеют возможность для вывода телетекста. Рис. 2.4 TV-тюнеры Фреймграбберы Как правило, они объединяют графические, аналогово-цифровые и микросхемы для обработки видеосигналов, которые позволяют 30 дискретизировать видеосигнал, сохранять отдельные кадры изображения в буфере с последующей записью на диск либо выводить их непосредственно в окно на мониторе компьютера. Содержимое буфера обновляется каждые 40 мс. То есть с частотой смены кадров. Вывод видеосигналов происходит в режиме наложения (overby). Для реализации окна на экране монитора с «живым» видео карта фреймграббера соединена с графическим адаптером через 26 контактный Feature коннектор. Рис. 2.5 Фреймграбберы MPEG-плейеры Данные устройства позволяют воспроизводить последовательности видеоизображения (фильмы) записываемых на компакт- дисках, качеством VHS. Скорость потока сжатой информации не превышает обычно 150 Кбайт/с. Основная сложность задачи, решаемой MPEG кодером, состоит в определении для каждого конкретного видеопотока оптимального соотношения между тремя видами изображения: Первым MPEG –плейером была плата Reel Magic компании Sigina Desing в 1993 году. Мультимедиа презентации Мультимедиа презентация представляет собой мультимедийный продукт, в состав которого могут входить текст и текстовые спецэффекты, речевое и музыкальное сопровождение, анимации, видеоклипы, галереи картин и слайдов (слайд-шоу) и т.д. Мультимедиа презентации широко используются при создании обучающих программ, в том числе и на лазерных дисках, при создании рекламных роликов, видеоклипов и т.д. Существует ряд программ, 31 позволяющих создавать мультимедиа презентации, например, MicroSoft PowerPoint (4.0, 7.0, 97). Большие возможности при создании мультимедиа презентаций дает применение Интернет-технологий, например, использование редактора языка HTML и просмотрщика Web-страниц MicroSoft Internet Explorer, который установлен на большинстве современных компьютеров. В простейшем случае в качестве редактора языка HTML можно использовать редактор Блокнот (Notepad) для Windows. Такая технология значительно проще, чем использование программы PowerPoint, а эффективность ее достаточно высока (на уровне возможностей компьютерной сети Интернет). Можно на языке HTML создавать Web-страницы, содержащие текст, картинки, анимации, речевое и музыкальное сопровождение, видеоклипы, связанные между собой гипертекстовыми ссылками. Переходя от одной Web- страницы к другой при помощи гипертекстовых ссылок, можно создавать при помощи кнопок и других элементов диалога интерактивную мультимедиа презентацию (мультимедиа проект) на любую тему. 2.3 Видеокарта Видеокарта – это устройство, преобразующее графический образ, который хранится как содержимое памяти компьютера, в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора. Составные части видеокарты: 1. Видеопроцессор – как и его старший родственник центральный процессор (ЦП), является важным органом графической карты. Он занимается вычислительной работой над проецируемой на ваш монитор картинкой и несет ответственность за 3D графику. 2. Видеоконтроллер – создает образ в оперативной памяти видеокарты, обрабатывает полученные данные от ЦП, выполняет работу в части произведения сигналов развертки для монитора. 32 3. Видеопамять – фактически является оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) графического ускорителя. В ней находятся информационные данные образа, идущего на дисплей. 4. Цифро-аналоговый преобразователь – работает над модифицированием картинки, которую генерирует видеоконтроллер, а также принимает участие в регулировке цветовой гаммы на экране компьютера. 5. Видео–ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) – в нем находится базовая система ввода-вывода (БИОС) графической карты. Доступ в него есть только у центрального процессора (ЦП). 6. Система охлаждения – поддерживает оптимальный уровень температурного показателя графической платы. Виды видеокарт: 1. Интегрированная видеокарта (или встроенная видеокарта) – является неотъемлемой частью материнской платы или центрального процессора, то есть она встроена в них. Наличие интегрированного видео уменьшает стоимость и энергопотребление компьютера, однако они имеют ограниченную производительность (часто не имеют собственной видеопамяти и используют ОЗУ компьютера). 2. Дискретная видеокарта представляет собой отдельную плату расширения, устанавливаемую в специальный слот на материнской плате. Она имеет в себе все необходимое для полноценной работы. Благодаря этому, она может иметь высокую производительность, позволяющую использовать ее в «тяжелых» графических приложениях и играх. Главными минусами является ее стоимость и энергопотребление. Основные характеристики видеокарт: интерфейс; тактовая частота графического процессора; частота видеопамяти; объем видеопамяти; тип видеопамяти; 33 ширина (разрядность) шины видеопамяти; поддержка технологии SLI / CrossFire; разъемы; система охлаждения; размеры видеокарты. Интерфейс служит для передачи данных между видеокартой и центральным процессором. В настоящее время стандартом является шина PCI Express (PCI-E) разных версий: PCI-E 1.0, PCI-E 2.0, PCI-E 3.0 Последовательная передача данных в режиме «точка-точка», примененная в PCI-E, обеспечивает возможность ее масштабирования (в спецификациях описываются реализации PCI-Express 1x, 2x, 4x, 8x, 16x и 32x). Как правило, в качестве видеоинтерфейса используется вариант PCI-E 16x, обеспечивающий пропускную способность 4 Гб/с. в каждом направлении, хотя изредка встречаются реализации PCI-E 8x. Разные версии интерфейса PCI Express совместимы между собой, но каждая следующая версия интерфейса имеет вдвое большую пропускную способность. Если видеоадаптер имеет интерфейс PCI- E 2.0, а установлен в слот PCI-E 1.0, то работать он будет как PCI-E 1.0. Тактовая частота видеопроцессора сильно влияет на производительность видеокарты, чем она выше, тем быстрее он работает и тем больше его тепловыделение. Измеряется частота в мегагерцах. Именно поэтому, увеличение рабочей частоты GPU является одним из способов разгона видеокарты. Объем видеопамяти – сколько памяти установлено на плате и доступно для хранения данных. В настоящее время измеряется в гигабайтах и чем ее больше, тем лучше. Однако на самом деле не все так просто, поскольку есть определенный предел, после которого дальнейшее наращивание объема памяти не приводит к увеличению скорости работы. Самая быстрая на сегодняшний день это GDDR5, но она и самая дорогая, поэтом применяется в видеокартах верхнего ценового сегмента. 34 Ширина шины памяти имеет большое влияние на пропускную способность памяти и, следовательно, на общую производительность видеокарты. Определяется числом бит данных передаваемых за один цикл. Чем ширина шины памяти больше, тем выше скорость работы. Видео-разъемы DVI; D-Sub или VGA; HDMI; S-Video; DisplayPort. Рис. 2.6 Видео-разъемы DVI (Digital Visual Interface) – наиболее распространенный интерфейс, который бывает в трех вариантах: DVI-D (цифровой), DVI-A (аналоговый), DVI-I (комбинированный). В дискретных видеокартах обычно присутствует DVI-I, как наиболее универсальный. Он позволяет с помощью специальных переходников выбирать цифровую или аналоговую форму подключения. Для подключения очень больших мониторов с разрешением больше чем 1920×1080 нужно чтобы использовалось двухканальное подключение, DVI Dual-link. HDMI (High Definition Multimedia Interface) – цифровой интерфейс для передачи по одному кабелю изображения и звука. Получил широкое распространение, в том числе в бытовых электроприборах. Имеет несколько версий различающихся производительностью и функционалом. Если в видеокарте отсутствует выход HDMI, то можно воспользоваться переходником DVI-HDMI. 35 S-Video – устаревший аналоговый интерфейс, использовавшийся ранее для подключения компьютера к аналоговым телевизорам. Стоит использовать, только если телевизор старый и цифровые входы отсутствуют. DisplayPort – еще один цифровой интерфейс для передачи мультимедиа с оригинальным разъемом, является конкурентом HDMI. Не требует лицензионных отчислений от производителя оборудования, поэтому имеет своих сторонников. D-Sub или VGA – являются аналоговыми разъемами для подключения мониторов, повсеместно распространенными до появления цифровых интерфейсов. Если есть выбор, то лучше использовать цифровое подключение. Если в видеокарте только цифровые выходы, а в мониторе только аналоговые входы, то можно воспользоваться переходниками с цифровых интерфейсов на VGA. Рис. 2.7 Типы видео-разъема DVI Для поддержания температуры видеокарты в приемлемых пределах применяются системы охлаждения. Они бывают двух основных типов: активные и пассивные. Пассивные представляют собой простой радиатор, который рассеивает выделяемое картой тепло. 36 Активная система охлаждения дополняется кулером, хотя встречаются карты с водяным охлаждением. Кулер улучшает охлаждение, но увеличивает энергопотребление и шум. Принцип работы видеокарты Принцип работы видеокарт основан на получении данных из графического процессорного устройства (ГПУ) и преобразовании их в изображения. Подобно материнской плате, графическая карта – это печатная плата с процессором и ОЗУ. Она также оборудуется микросхемой системы ввода-вывода (БИОС), в которой хранятся настройки, и которая при запуске диагностирует работу памяти, системы ввода и вывода. Графическое процессорное устройство похоже на центральное процессорное устройство (ЦПУ) компьютера. Однако ГПУ специально спроектировано для проведения сложных геометрических и математических вычислений, которые нужны для рендеринга изображения. В некоторых наиболее быстрых процессорах транзисторов больше, чем в среднем ЦПУ. ГПУ выделяет много тепла, поэтому обычно охлаждается радиатором или кулером с вентилятором. Помимо огромной вычислительной мощности, графические процессоры для анализа и использования данных взаимодействуют со специальным ПО. Компании nVidia и ATI выпускают подавляющее большинство чипов для видеокарт. Они разрабатывают собственные средства повышения производительности. При сохранении общего принципа работы видеокарт каждый производитель разрабатывает собственные техники окрашивания, наложения оттенков, текстур и шаблонов. Поскольку ГПУ создает изображения, оно должно их где-то хранить. Для этого служит оперативное запоминающее устройство. Оно хранит информацию о всех пикселях, их цвете и местоположении. Часть ОЗУ также может выполнять функцию буфера кадров с завершенными изображениями, пока не придет время их отобразить. Как правило, память работает с очень высокой скоростью и является двунаправленной, т. е. система может считывать и записывать данные одновременно. Графическое ОЗУ непосредственно подключено к цифро-аналоговому преобразователю ЦАП, который преобразует 37 изображение в сигнал, используемый дисплеем. В некоторых видеокартах есть несколько таких модулей, что повышает производительность и позволяет поддерживать больше одного монитора. ЦАП направляет окончательное изображение по кабелю. Рис. 2.8 Принцип работы видеокарты Краткие итоги лекции 2 Технологию мультимедиа составляют специальные аппаратные и программные средства. Основные аппаратные средства для создания и редактирования элементов мультимедиа – Звуковые Карты, Лазерные диски, CD-ROM, Видеокарты, TV-тюнеры, Фреймграбберы, MPEG-плейеры. Вопросы по лекции 2 1. Дать определение программным средствам мультимедиа. 2. Дать определение аппаратным программным средствам. 3. Что такое системные программные средства? 4. Что такое инструментальные программные средства? 5. Что такое прикладные программные средства? 6. Для чего используются мультимедийные программные средства? 7. В чем отличие аппаратных от программных средств? 38 8. Какие основные аппаратные средства мультимедиа? 9. Дать определение интегрированной видеокарты, дискретной видеокарты. 10. Перечислите составные части видеокарты. 11. Опишите принцип работы видеокарты. 12. Какую функцию выполняет графическое процессорное устройство в видеокарте? 13. Перечислите основные характеристики видеокарт 14. Перечислите цифровые и аналоговые видеоразъемы. 15. Опишите технологию сглаживания объектов. 39 Лекция 3. Средства мультимедиа. Аудио Краткая аннотация лекции: дано определение понятию аудио, перечислены основные форматы аудио. Рассмотрен процесс кодирования и обработки звуковой информации Цель лекции: изучить понятия «аудио» и звук, их основные характеристики. Изучить процесс кодирования и обработки звуковой информации из аналогового вида в цифровой. 3.1 Определение понятия «аудио». Форматы сжатия аудио Аудио (от лат. аudio – «слышу») – общий термин, относящийся к звуковым технологиям. Как правило, под термином аудио понимают звук, записанный на звуковом носителе, а также запись и воспроизведение звука, звукозаписывающая и звуковоспроизводящая аппаратура. Непосредственное отношение к вопросам мультимедиа-технологий имеют такие направления современной акустики, как музыкальная акустика, электроакустика, акустика речи, цифровая акустика. музыкальная акустика (наука, изучающая объективные физические закономерности музыки в связи с ее восприятием и исполнением); электроакустика (раздел акустики, занимающийся вопросами приема, записи и воспроизведения звука при помощи электрических приборов, также электроакустика изучает электрические колебания и их преобразования в звук); акустика речи (теория и синтез речи, выделение речи на фоне шумов, автоматическое распознавание речи и т. д.); цифровая акустика (самостоятельное направление науки о звуке, изучающей физическую природу звука и проблемы, связанные с его возникновением, распространением, восприятием и воздействием, в связи с созданием нового поколения микропроцессорной (аудиопроцессорной) и компьютерной техники.). 40 По содержанию аудиальный компонент мультимедиа обычно классифицируется на музыкальный и речевой звук. Музыкальный звук обладает следующими характеристиками: определенной высотой (обычно от 16 до 4500 Гц); тембром, который определяется присутствием в звуке обертонов и зависит от источника звука; громкостью, которая не может превышать болевого порога; длительностью. Речевой звук образуется произносительным аппаратом человека с целью языкового общения. Звуки речи подразделяются на шумы и тоны. Тоны в речи возникают в результате колебания голосовых связок; шумы образуются вследствие непериодических колебаний выходящей из легких струи воздуха. Период основного тона разных людей (мужчин, женщин, детей) находится в диапазоне 50-250 Гц. Для целей мультимедиа-технологий высокое значение имеют цифровые носители, причем преимущественно это аудио-файлы, значительное количество которых было разработано в последние годы. В классификации форматов аудио-файлов выделяют форматы без потерь и форматы с потерями. Аудио-форматы без потерь предназначены для точного (с точностью частоты дискретизации) представления звука. В свою очередь они делятся на несжатые и сжатые форматы. Примеры несжатых форматов: RAW – сырые замеры без какого-либо заголовка или синхронизации; WAV (Waveform audio format) – разработан Microsoft совместно с IBM, распространенная форма представления звуковых данных небольшой продолжительности; CDDA – стандарт для аудио-CD. Первая редакция стандарта издана в июне 1980 года компаниями Philips и Sony, затем была доработана организацией Digit Audio Disk Committee. Примеры сжатых форматов: 41 WMA (Windows Media Audio 9 Lossless) – лицензируемый формат аудио-файлов, разработанный компанией Microsoft для хранения и трансляции. В рамках формата есть возможность кодирования звука, как с потерей, так и без потерь качества. FLAC (Free Audio Lossless Audio Codec) – популярный формат для сжатия аудиоданных. Поддерживается многими аудио-приложениями, а также устройствами воспроизведения звука. Аудио-форматы с потерями ориентированы в первую очередь по возможности на компактное хранение звуковых данных: при этом идеально точное воспроизведение записанного звука не гарантируется. Примеры таких форматов: MP3 – лицензируемый формат файла для хранения аудиоинформации, разработанный рабочей группой института Фраунхофера MPEG в 1994 году. На данный момент MP3 является самым известным и популярным из распространенных форматов цифрового кодирования звуковой информации с потерями. Он широко используется в файлообменных сетях для передачи музыкальных произведений. Формат может проигрываться в любой современной операционной системе, на практически любом портативном аудио-плеере, а также поддерживается всеми современными моделями музыкальных центров и DVD-плееров. Vorbis – свободный формат сжатия звука с потерями, появившийся летом 2002 года. Психоаккустическая модель, используемая в Vorbis, по принципам действия близка к MP3. По всевозможным оценкам этот формат является вторым по популярности после MP3 форматом компрессии звука с потерями. Широко используется в компьютерных играх и в файлообменных сетях для передачи музыкальных произведений. AAC (Advanced Audio Coding) – формат аудио-файла с меньшей потерей качества при кодировании, чем MP3 при одинаковых размерах. Изначально создавался как приемник MP3 с улучшенным качеством кодирования, но в настоящий момент распространен существенно меньше, чем MP3. |