ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.11.2023
Просмотров: 543
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
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.
42
WMA – см. выше.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 37
3.2 Кодирование и обработка звуковой информации на компьютере
С начала 90-х годов персональные компьютеры получили возможность работать со звуковой информацией. Каждый компьютер, имеющий звуковую плату, микрофон и колонки, может записывать, сохранять и воспроизводить звуковую информацию.
Звук – это волна с непрерывно меняющейся частотой и амплитудой.
Одним из важнейших параметров звуковой волны является ее частота – величина, обратная периоду колебания. Частоту звука принято измерять в герцах (Гц) или килогерцах (1 КГц = 1000 Гц). Например, если частота звука равна 20 Гц, это означает, что в течение 1 с. происходит 20 полных колебаний. С частотой колебаний неразрывно связана длина волны – расстояние, которое волна успевает пройти за время одного периода колебаний (длина волны = скорость звука / период). Очевидно, что с увеличением частоты длина волны уменьшается: чем меньше период колебания, тем меньшее расстояние проходит волна. От частоты напрямую зависит тон: чем выше частота – тем выше тон.
Амплитуда звуковой волны – максимальное отклонение сигнала от нуля на некотором интервале времени. Она характеризует величину уровня звукового давления и интенсивность звука. Громкость звука определяется амплитудой: чем выше амплитуда – тем громче звук.
Многолетние исследования доказывают, что чувствительность нашего слуха существенно зависит от частоты звука. Частотный диапазон звуков, которые способен услышать человек, достаточно велик. Считается, что нижняя граница частоты слышимых звуков составляет 16 – 20 Гц, верхняя –
18 – 20 КГц. Волны с частотами, лежащими ниже частотного диапазона, воспринимаемого человеком, называются инфразвуковыми, а лежащими выше – ультразвуковыми. Ни инфразвуки, ни ультразвуки человеческое ухо не воспринимает.
43
Звуковой волной простейшей формы является, например, чистый звуковой тон определенной частоты. Однако распространяющиеся в воздухе звуковые волны обычно имеют более сложную форму, особенно если частицы воздуха подвергаются одновременному воздействию нескольких волн, которые, к тому же, распространяются в различных направлениях. В этом случае наблюдается явление интерференции – сложение волн.
Рис. 3.1 – Восприятие звука
Звук делится на два вида:
1. Аналоговый (непрерывный).
2. Дискретный (цифровой).
Если преобразовать звук в электрический сигнал (например, с помощью микрофона, подключенного к звуковой плате), то видно плавно изменяющееся с течением времени напряжение. Для компьютерной обработки такой – аналоговый – сигнал нужно каким-то образом преобразовать в последовательность двоичных чисел.
Делается это так – непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные участки – «ступеньки». Каждой «ступеньке» присваивается код громкости звука. Чем больше таких ступенек, тем точнее кодирование звука.
Этот процесс называется дискретизацией (или оцифровкой).