Файл: Мультимедиа технологии.pdf

24
Инструментальные программные средства – это пакеты программ для создания мультимедийных приложений:
− редакторы неподвижных графических изображений;
− средства создания анимированных GIF-файлов;
− средства аудио - и видеомонтажа;
− средства создания презентаций;
− средства распознавания текстов, введенных со сканера;
− средства создания обучающих программ;
− системы распознавания голоса и преобразования звуковых файлов в текстовые;
− системы создания приложений виртуальной реальности и другие.
Инструментальные средства существенно расширяют возможности управления мультимедийными устройствами по сравнению с теми, которые предоставляют системные средства.
Прикладные программные средства – это готовые программные системы, фильмы, учебники, энциклопедии, игры, книги, виртуальные музеи, путеводители, рекламные материалы и т. д.
Таблица 2.1 – Компоненты мультимедиа
Компоненты мультимедиа
Аппаратные средства
Программные средства
Приводы-CD-ROM
Мультимедийные приложения
(Энциклопедии; интерактивные курсы обучения; игры и развлечения; электронные презентации; информационные киоски)
Платы видеовоспросизведения
Звуковые платы
Аккустические системы
Графические ускорители
Фрейм-грабберы
Средства создания мультимедийных приложений (средства создания и обработки изображения; средства создания и обработки анимации, 2D,
3D-графики; средства создания и обработки видеоизображения
(видеомонтаж, 3D-титры); средства создания и обработки звука; средства создания презентаций

25
2.2 Аппаратные средства для создания и редактирования элементов
мультимедиа
Звуковые Карты
Компакт – диски со звуковыми файлами, подготовка мультимедиа презентаций, проведение видеоконференций и телефонные средства, а также игры и прослушивание аудио CD для всего этого необходимо чтобы звук стал неотъемлемой частью компьютера. Для этого необходима звуковая карта.
Звуковая карта необходима, чтобы получить профессиональное качество звукового сопровождения, создавать и записывать звуки, синтезировать сложные аудиоэффекты, смешивать звуковую информацию от нескольких источников, самостоятельно включать звуковое сопровождение в мультимедийные презентации, дополнять документы голосовыми аннотациями и др. Звуковая карта устанавливается, как правило, в виде электронной платы в разъем материнской платы компьютера.
Разрядность карт обычно составляет 8 и 16 бит, а частота дискретизации от 4 до 44.1 кГц.
Цифровой звук карты воспроизводят и записывают благодаря цифро- аналоговому и аналого-цифровому преобразователям (ЦАП и АЦП).
Файлы, содержащие видеоизображения и звук, имеют расширения
*.avi, *.mov, *.mpg. Звуковые файлы имеют расширения *.wav, *.mid, *.mod,
*.voc, *.fli.
Рис. 2.1 Звуковая карта
Лазерные диски, CD-ROM

26
В связи с ростом объемов и сложности ПО, широким внедрением мультимедиа приложений, сочетающих движущиеся изображения, текст и звук, огромную популярность в последнее время приобрели устройства для чтения компакт- дисков CD-ROM.
Компакт-диски изначально разработанные для любителей высоко качественного звучания, прочно вошли на рынок компьютерных устройств.
Оптические компакт- диски перешли на смену виниловым в 1982 году.
Как и в компакт-дисках, применяемых в бытовых СD-плейерах, информация на компьютерных компакт-дисках кодируется посредством чередования отражающих и не отражающих свет участков на подложке диска. При промышленном производстве компакт-дисков эта подложка выполняется из алюминия, а не отражающие свет участки делаются с помощью продавливания углублений в подложке специальной пресс- формой. При единичном производстве компакт-дисков (так называемых
СD-R дисков, см. ниже) подложка выполняется из золота, а нанесение информации на нее осуществляется лучом лазера.
Чтение используемых в компьютере компакт-дисков осуществляется с помощью луча лазера небольшой мощности. Однако скорость чтения данных с компакт-дисков значительно ниже, чем с жестких дисков. Одна из причин этого состоит в том, что компакт-диски при чтении вращаются не с постоянной угловой скоростью, а так, чтобы обеспечить неизменную линейную скорость отхождения информации под читающей головкой.
Стандартная скорость чтения данных с компакт-дисков всего 150-200
Кбайт/с, а время доступа 0,4 с.
Дисководы для CD производят такие известные фирмы, как Sony, NEC,
Panasonic, Plextor, Creative, LG и др.

27
Рис. 2.2 CD-ROM
Видеокарты
Системы такого рода не позволяют как-то обрабатывать или редактировать само аналоговое изображение. Для того чтобы это стало возможным, его необходимо оцифровать и ввести в память компьютера. Для этого служат так называемые платы захвата (capture board, frame grabbers).
Оцифровка аналоговых сигналов порождает огромные массивы данных. Так, кадр стандарта NTSC (525 строк), преобразованный платой типа Truevision, превращается в компьютерное изображение с разрешением 512x482 пиксель.
Если каждая точка представлена 8 битами, то для хранения всей картинки требуется около 250 Кбайт памяти, причем падает качество изображения, так как обеспечивается только 256 различных цветов. Считается, что для адекватной передачи исходного изображения требуется 16 млн. оттенков, поэтому используется 24-битовый формат хранения цветной картинки, а необходимый размер памяти возрастает. Оцифрованный кадр может затем быть изменен, отредактирован обычным графическим редактором, могут быть убраны или добавлены детали, изменены цвета, масштабы, добавлены спецэффекты, типа мозаики, инверсии и т.д. Естественно, интерактивная экранная обработка возможна лишь в пределах разрешения, обеспечиваемого данным конкретным видеоадаптером.
Обработанные кадры могут быть записаны на диск в каком-либо графическом формате и затем использоваться в качестве реалистического неподвижного фона для компьютерной анимации. Возможна также

28 покадровая обработка исходного изображения и вывод обратно на видеопленку для создания псевдореалистического мультфильма.
Запись последовательности кадров в цифровом виде требует от компьютера больших объемов внешней памяти: частота кадров в американском ТВ-стандарте NTSC – 30 кадров/с (PAL, SECAM – 25 кадров/с), так что для запоминания одной секунды полноцветного полноэкранного видео требуется 20–30 Мбайт, а оптический диск емкостью
600 Мбайт вместит менее полминуты изображения.
Более радикально обе проблемы – памяти и пропускной способности – решаются с помощью методов сжатия / развертки данных, которые позволяют сжимать информацию перед записью на внешнее устройство, а затем считывать и разворачивать в реальном режиме времени при выводе на экран. Так, для движущихся видеоизображений существующие адаптивные разностные алгоритмы могут сжимать данные с коэффициентом порядка
100:1 – 160:1, что позволяет разместить на CD–ROM около часа полноценного озвученного видео. Работа этих алгоритмов основана на том, что обычно последующий кадр отличается от предыдущего лишь некоторыми деталями, поэтому, взяв какой-то кадр за базовый, для следующих можно хранить только относительные изменения. При значительных изменениях кадра, например, при монтажной склейке, наезде или панорамировании камеры, автоматически выбирается новый базовый кадр. Для статических изображений коэффициент сжатия, естественно, ниже
– порядка 20–30:1. Для аудиоданных применяют свои методы компрессии.
При использовании специальных видео-адаптеров мультимедиа–ПК становятся центром бытовой видео-системы, конкурирующей с самым совершенным телевизором. Новейшие видеоадаптеры имеют средства связи с источниками телевизионных сигналов и встроенные системы захвата кадра
(компрессии / декомпрессии видеосигналов) в реальном масштабе времени, т.е. практически мгновенно.
Видеоадаптеры имеют быструю видеопамять до 512 Мбайт и специальные графические 3D-ускорители процессоры. Это позволяет

29 получать до 100 кадров в секунду и обеспечить вывод подвижных полноэкранных изображений.
Имеется большое количество устройств, предназначенных для работ с видеосигналами на IBM PC совместимых компьютеров. Условно можно разбить на несколько групп: устройства для ввода и захвата видеопоследовательностей (Cupture play), фреймграбберы (Framegrabber),
TV-тюнеры, преобразователи сигналов VGA-TV и др.
Рис. 2.3 Видеокарта

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.