Мордовський державний університет імені Н.П. Огарьова

Історико-соціологічний інститут

Кафедра економічної історії та інформаційних технологій

РЕФЕРАТ

ЗАСОБИ МУЛЬТИМЕДІА

Виконав : студент 404 групи спеціальності "регіонознавства"

Якушкін А.І.

Проверила: Газіна Г.М.

Саранськ - 2002

Зміст:

Введення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3

1. Відео ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .4

2. Аудіо ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .7

3. Носії інформації ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... .... ... 10

Список використаних джерел ... ... ... ... ... ... .. ... .... ... .14 < p> ВСТУП

Мультимедіа - це інтерактивні системи, що забезпечують роботу знерухомими зображеннями і рухомим відео, анімованої комп'ютерноїграфікою і текстом, мовою та високоякісним звуком.

Поява систем мультимедіа, безумовно, робить революційнізміни в таких галузях, як освіта, комп'ютерний тренінг, підбагатьох сферах професійної діяльності, науки, мистецтва, укомп'ютерних іграх і т.д.

Поява систем мультимедіа підготовлено як з вимогами практики,так і з розвитком теорії. Однак, різкий ривок у цьому напрямі,що стався в цьому напрямку за останні кілька років, забезпеченийперш за все розвитком технічних і системних засобів. Це і прогрес урозвитку ПЕОМ: різко збільшені обсяг пам'яті, швидкодію, графічніможливості, характеристики зовнішньої пам'яті, і досягнення в областівідеотехніки, лазерних дисків - аналогових та CD-ROM, а також їх масовевпровадження. Важливу роль зіграла так само розробка методів швидкого іефективного стиснення та розгортки даних.

Сучасний мультимедіа-ПК в повному "озброєнні" нагадує домашнійстереофонічний Hi-Fi комплекс, об'єднаний з дисплеєм-телевізором. Вінукомплектований активними стереофонічними колонками, мікрофоном ідисководом для оптичних компакт-дисків CD-ROM (CD - Compact Disc,компакт-диск; ROM - Read only Memory, пам'ять тільки для зчитування). Крімтого, всередині комп'ютера приховано нове для ПК пристрій - аудіоадаптер,що дозволив перейти до прослуховування чистих стереофонічних звуків черезакустичні колонки з вбудованими підсилювачами.

ВІДЕО

При змішуванні сигналів основні проблеми виникають з відео-зображенням.
Різні ТБ-стандарти, що існують в світі (NTSC, PAL, SECAM), застосуваннярізних моніторів і відеоконтролерів диктує розмаїття підходів увирішенні виникаючих проблем. Однак у будь-якому випадку потрібносинхронізація двох зображень, для чого служить пристрій генлок
(genlock). З його допомогою на екрані монітора можуть бути суміщеніграфіка, текст, титри), і "живе" відео. Якщо додати ще один пристрій
- Кодер (encoder), комп'ютерне зображення може бути перетворено вформу ТБ-сигналу і записано на відеоплівку. "Настільні відео-студії",що є одним із прикладів застосування систем мультимедіа, дозволяютьготувати суміщені відео-комп'ютерні кліпи, титри для відеофільмів,допомагають при монтажі кінофільмів.

Системи такого роду не дозволяють якось обробляти редагуватисаме аналогове зображення. Для того, щоб це стало можливим, йогонеобхідно оцифрувати і ввести в пам'ять комп'ютера. Для цього служать такзвані плати захоплення (capture board, frame grabbers). Оцифровкааналогових сигналів породжує величезні масиви даних. Так, кадр стандарту
NTSC (525 рядків), перетворений платою типу Truevision, перетворюється накомп'ютерне зображення з роздільною здатністю 512x482 піксель. Якщо кожна точкапредставлена 8 бітами, то для зберігання всієї картинки потрібно близько 250
Кбайт пам'яті, причому падає якість зображення, так як забезпечуєтьсятільки 256 різних кольорів. Вважається, що для адекватної передачівихідного зображення потрібно 16 млн. відтінків, тому використовується 24 --бітовий формат зберігання кольоровий картинки, а необхідний розмір пам'ятізростає. Оцифрований кадр може потім бути змінений, відредагованийзвичайним графічним редактором, можуть бути прибрані або додані деталі,змінені кольору, масштаби, додані спецефекти, типу мозаїки, інверсії іт.д.

Запис послідовності кадрів в цифровому вигляді вимагає від комп'ютеравеликих обсягів зовнішньої пам'яті: частота кадрів в американському ТБ-стандарті
NTSC - 30 кадрів/с (PAL, SECAM - 25 кадрів/с), так що для запам'ятовуванняоднієї секунди повнокольорового повноекранного відео потрібне 20-30 Мбайт, аоптичний диск ємністю 600 Мбайт вмістить менше півхвилини зображення. Алепослідовність кадрів недостатньо тільки запам'ятати, її треба щевивести на екран у відповідному темпі. Подібної швидкістю передачіінформації - близько 30 Мбайт/с - не має жодна з існуючихзовнішніх запам'ятовуючих пристроїв. Щоб виводити на екран комп'ютераоцифроване відео, доводиться йти на зменшення обсягу переданихданих, (висновок зменшеного зображення в невеликому вікні, зниження частотикадрової розгортки до 10-15 кадрів/с, зменшення числа біт/піксель),що, в свою чергу призводить до погіршення якості зображення.

Радикальніше обидві проблеми - пам'яті та пропускної здатності --вирішуються за допомогою методів стиснення та розгортки даних, які дозволяютьстискати інформацію перед записом на зовнішній пристрій, а потім зчитувати ірозгортати в реальному режимі часу при виведенні на екран. Так, длярухомих відео-зображень існуючі адаптивні різницеві алгоритмиможуть стискати дані з коефіцієнтом порядку 100:1 - 160:1, що дозволяєрозмістити на CD-ROM близько години повноцінного озвученого відео.

Існує симетрична та асиметрична схеми стиснення даних. Приасиметричною схемою інформація стискується в автономному режимі (тобто однасекунда початкового відео стискається протягом декількох секунд або навітьхвилин потужними паралельними комп'ютерами і поміщається на зовнішній носій,наприклад CD-ROM. На машинах користувачів встановлюються порівнянодешеві плати декодування, що забезпечують відтворення інформаціїмультимедіа в реальному часі. Використання такої схеми збільшуєкоефіцієнт стиснення, поліпшує якість зображення, однак користувачпозбавлений можливості розробляти власні продукти мультимедіа. Присиметричною схемою стиск і розгортка відбуваються в реальному часі намашині користувача, завдяки чому за персональними комп'ютерами і в цьомувипадку зберігається їх основне достоїнство: з їх допомогою будь-якоїкористувач має можливість виробляти власну продукцію, у томучислі і комерційну, не виходячи з дому. Щоправда, за симетричною схемоюдещо падає якість зображення: з'являються "змазані" кольору,картинка як би расфокусіруется. З розвитком технології ця проблемапоступово йде, однак поки що іноді віддають перевагу змішану схему, приякої розробник продукту готує, налагоджують і відчуває продуктмультимедіа на своїй машині з симетричною схемою, а потім "напівфабрикат" встандартному форматі надсилається на фірму, де його піддають стиску напотужному комп'ютері, з використанням більш досконалих алгоритмів і поміщаютьрезультуючий продукт на CD-ROM.

В даний час цілий ряд фірм активно веде розробку алгоритмівстиснення відеоінформації, прагнучи досягти коефіцієнта стиснення порядку 200:1і вище. В основі найбільш ефективних алгоритмів лежать різні адаптивніваріанти: DCT (Discrete Cosine Transform, дискретнекосинус-перетворення), DPCM (Differential Pulse Code Modulation,Різницева імпульсно-кодова модуляція), а також фрактальні методи.
Алгоритми реалізуються апаратно - у вигляді спеціальних мікросхем, або
"Firmware" - записаної в ПЗУ програми, або чисто програмно.

Різницеві алгоритми стиснення застосовні не тільки до відео-зображень,але й до комп'ютерної графіки, що дає можливість застосовувати на звичайнихперсональних комп'ютерах новий для них вид анімації, а саме покадровийзапис мальованих мультфільмів великої тривалості. Ці мультфільмиможуть зберігається на диску, а при відтворенні зчитуватися, розпаковуватисяі видаватися на екран у реальному часі, забезпечуючи ті ж необхідні дляплавного зображення 25-30 кадрів в секунду.

При використанні спеціальних відео-адаптерів (відеобластеров)мультимедіа-ПК стають центром побутової відео-системи, яка конкурує знайдосконалішим телевізором.

Найновіші відеоадаптери мають засоби зв'язку з джерелами телевізійнихсигналів і вбудовані системи захоплення кадру (компресії/декомпресіївідеосигналів) в реальному масштабі часу, тобто практично миттєво.
Відеоадаптери мають швидку відеопам'ять від 2 до 4 Мбайт і спеціальніграфічні прискорювачі процесори. Це дозволяє отримувати до 30-50 кадрів всекунду і забезпечити виведення рухомих повноекранних зображень.

АУДІО

Будь мультимедіа-ПК має у своєму складі плату-аудіоадаптер. Для чоговона потрібна? З легкої руки фірми Creative Labs (Сінгапур), яка назвала своїперший аудіоадаптер дзвінким словом Sound Blaster, ці пристрої частоіменуються "саундбластерамі". Аудиоадаптер дав комп'ютера не тількистереофонічне звучання, але і можливість запису на зовнішні носіїзвукових сигналів. Як вже було сказано раніше, дискові накопичувачі ПКзовсім не підходять для запису звичайних (аналогових) звукових сигналів, такяк розраховані для запису тільки цифрових сигналів, які практично неспотворюються при їх передачі по лініях зв'язку.

Аудиоадаптер має аналого-цифровий перетворювач (АЦП), періодичновизначає рівень звукового сигналу і перетворює цей відлік уцифровий код. Він і записується на зовнішній носій вже як цифровийсигнал.

Цифрові вибірки реального звукового сигналу зберігаються в пам'ятікомп'ютера (наприклад, у вигляді WAV-файлів). Лічені з диска цифровий сигналподається на цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП), який перетворюєцифрові сигнали в аналогові. Після фільтрації їх можна посилити і податина акустичні колонки для відтворення. Важливими параметрамиаудіоадаптера є частота квантування звукових сигналів і розрядністьквантування.

Частоти квантування показують, скільки разів в секунду беруться вибіркисигналу для перетворення в цифровий код. Зазвичай вони лежать в межах від
4-5 КГц до 45-48 КГц.

Розрядність квантування характеризує число ступенів квантування ізмінюється ступенем числа 2. Так, 8-розрядні аудіоадаптер мають 28 = 256ступенів, що явно недостатньо для високоякісного кодуваннязвукових сигналів. Тому зараз застосовуються в основному 16-розрядніаудіоадаптер, що мають 216 = 65536 ступенів квантування - як у звуковогокомпакт-диска.

Інший спосіб відтворення звуку полягає в його синтезі. Привступі на синтезатор деякої керуючої інформації по нійформується відповідний вихідний сигнал. Сучасні аудіоадаптерсинтезують музичні звуки двома способами: методом частотної модуляції
FM (Frequency Modulation) і за допомогою хвильового синтезу (вибираючи звуки зтаблиці звуків, Wave Table). Другий спосіб забезпечує більш натуральнезвучання.

Частотний синтез (FM) з'явився в 1974 році (PC-Speaker). У 1985 роціз'явився AdLib, який, використовуючи частотну модуляцію, був здатний гратимузику. Нова звукова карта SoundBlaster вже могла записувати івідтворювати звук. Стандартний FM-синтез має середні звуковіхарактеристики, тому на картах встановлюються складні системи фільтрівпроти можливих звукових перешкод.

Суть технології WT-синтезу полягає в наступному. На самій звуковій картівстановлюється модуль ПЗУ з "зашитими" в нього зразками звучання справжніхмузичних інструментів - семплами, а WT-процесор за допомогою спеціальнихалгоритмів навіть по одному тону інструменту відтворює всі його іншізвуки. Крім того багато виробників оснащують свої звукові картимодуляторами ОЗУ, так що є можливість не тільки записуватидовільні семпли, але і довантажувати нові інструменти.

До речі, керуючі команди для синтезу звуку можуть надходити назвукову карту не тільки від комп'ютера, але і від іншого, наприклад, MIDI
(Musical Instruments Digital Interface) пристрою. Власне MIDIвизначає протокол передачі команд з стандартного інтерфейсу.
MIDI-повідомлення містить посилання на ноти, а не запис музики як такої. УЗокрема, коли звукова карта отримує подібне повідомлення, вонорозшифровується (які ноти яких інструментів мають звучати) івідпрацьовується на синтезаторі. У свою чергу комп'ютер може через MIDIуправляти різними "інтелектуальними" музичними інструментами звідповідним інтерфейсом.

Для електронних синтезаторів зазвичай вказується число одночаснозвучать інструментів та їх загальне число (від 20 до 32). Також важлива іпрограмна сумісність аудіоадаптера з типовими звуковими платформами
(SoundBlaster, Roland, AdLib, Microsoft Sound System, Gravis Ultrasound іін.)

У новітні звукові карти входить цифровий сигнальний процесор DSP
(Digital Signal Processor) або розширений сигнальний процесор ASP
(Advanced Signal Processor). Вони використовують досконалі алгоритми дляцифрової компресії і декомпресії звукових сигналів, для розширення базистереозвуку, створення луни і забезпечення об'ємного (квадрофонічного)звучання. Програма підтримки ASP Q Sound поставляється безкоштовно фірмою
Intel на CD-ROM "Software Developer CD". Важливо зазначити, що процесор ASPвикористовується при звичайних двохканальних стереофонічних запису івідтворенні звуку. Його застосування не завантажує акустичні трактимультимедіа комп'ютерів.

НОСІЄМ ІНФОРМАЦІЇ

Важливою проблемою мультимедіа є забезпечення адекватних засобівдоставки, розповсюдження мультимедіа-інформації. Носії повинні вміщувативеличезні обсяги різнорідної інформації, дозволяти швидкий доступ доокремих її компонентів, якісне їх відтворення, і при цьому бутидосить дешевим, компактним і надійним. Ця проблема отримала гіднерішення лише з появою оптичних дисків різних типів. У першусистемах мультимедіа були використані аналогові диски - їх звичайноназивають "відеодисками". Діаметр цих дисків 12 або 8 дюймів. Відомі
12-дюймові диски стандарту LV (Laser Vision), підтримуваного Sony,
Philips і Pioneer.

Інформація записується на лазерний диск по спіралі, кожний виток цієїспіралі називається доріжкою. Існують 2 способи запису інформації налазерні диски - CAV (Constant Angular Velocity, з постійною кутовийшвидкістю) і CLV (Constant Linear Velocity, з постійною лінійноюшвидкістю). Під час запису CLV диски вміщують по 1 годині відео на кожній зсторін (диски CLV називають також "довгограючими"), однак їх інтерактивніможливості обмежені, тому вони використовуються в системах мультимедіарідко, частіше застосовуються при запису фільмів.

Диск CAV вміщує на кожній доріжці один відеокадр (точніше, дванапівкадрів, що містять парні і непарні рядки кадру - телевізор працює вінтерлейсном режимі, поперемінно висвічуючи парні і непарні рядкикожного кадру). Диск обертається з постійною швидкістю 30 об/с,забезпечуючи необхідні для NTSC 30 кадрів/с. Кожна зі сторін дискамає 54000 доріжок, тобто вміщає 30 хвилин відео NTSC (диски для PAL - 37хвилин). Кожен кадр має свій номер, або адреса, за номером можливий прямийдоступ до будь-якого кадру. Кадри можуть трактуватися як нерухомі зображення
- Для цього після завершення зчитування доріжки пристрій не переходить нанаступну, а знову зчитує ту ж саму); можливо також програвання збільш надійний та у зворотному напрямку. Разом із зображеннямзаписуються дві звукові доріжки, доступні, втім, лише під час переглядукадрів в режимі відео. Інформацію на диску можна розбити на "частини" - до 80частин на кожній зі сторін. Керуюча інформація - номери кадрів, номеричастин - поміщається в "бланкових" (невидимих) частинах кадрів.

Проміжний, "аналого-цифровий" формат лазерних дисків - LVROM, або
AIV (Advanced Interactive Video, покращене інтерактивне відео) --дозволяє поєднати на одному диску аналогове відео з цифровим звуком іданими.

Нарешті, існують різні типи чисто цифрових дисків: CD-ROM, WORM,стирані. CD-ROM, як і цифрові аудіо-компакт-диски CD-DA (Compact Disc -
Digital Audio) мають діаметр 5.25 дюйма; вони вміщують 500-600 Мбайтінформації і є зараз найбільш масовим цифровим засобом доставкимультимедіа-інформації.

CD-ROM диск - гурток з прозорої пластмаси, полікарбонату, на однійз поверхонь якого нанесений тонкий шар відбиває світло. Цейсріблястий шар добре проглядається з тильної сторони про?? рачного диска. У ньомує мікроскопічні поглиблення - піти, створені в процесі йогокопіювання з оригіналу.

Типова довжина пита 0.8 - 3.2 мкм, ширина 0.4 мкм, глибина 0.12 мкм, авідстань між окремими доріжками 1.6 мкм. На одному дюймі (2.54 см)поверхні диска розміщується 16 тис. записів (для порівняння - на одномудюймі магнітного диска поміщається тільки 96 доріжок). Завдяки таким малимрозмірами бітів звичайний CD-ROM вміщує величезний обсяг інформації - близько
700 Мбайт. Нові типи дисків мають на порядок більший об'єм і допускаютьзапис інформації користувачем.

Робочої є тільки одна поверхню диска CD-ROM. Вона захищенатовстим шаром лаку, на який зазвичай наноситься яскрава етикетка. Упрогравачі диск звернений цією стороною назовні. Протилежна (тильна)сторона використовується для зчитування лазерним променем. Луч проходить крізьнеї, так як основа диска - прозора пластмаса. Товщина диска 1.2 мм,зовнішній діаметр 120 мм, діаметр внутрішнього отвору 15 мм.

У програвачі є електродвигун з стежить системою,забезпечує точне зчитування доріжки лазерним променем і незміннулінійну швидкість зчитування. Тому швидкість обертання диска непостійна ізмінюється від 500 об./Хв. для внутрішньої частини диска, з якоїпочинається зчитування, до 200 об./Хв. для зовнішньої. Спеціальнийоптико-електронний блок має пристрої для стабілізації випромінювання лазера,автоматичного фокусування, спостереження за доріжкою при биении диска і виборутреків диска для зчитування.

Для зчитування інформації з CD-ROM використовується напівпровідниковий діодз фокусуючий і стежить оптичною системою. Внутрішня поверхнядиска, на яку кладуть диск на підставку (в касету) дисковода, знаходитьсяне у фокусі оптичної системи лазерного випромінювача. Діаметр світловогоплями від лазера, що створює сходиться конус світла, близько 1 мм. Томупомірні забруднення неробочий поверхні, наприклад, порошинки на ній,відбитки пальців і навіть невеликі подряпини практично не впливають навідтворення. На відміну від звичних жорстких магнітних дисків, диски
CD-ROM можна заміняти в лічені секунди. Але ж один диск CD-ROM заємності дорівнює приблизно 500-м звичайним гнучким дисків формату 3.5 "на 1.44
Мбайт. Економія на дискетах є важливим достоїнством мультимедіа.

Програвачі комп'ютерних компакт-дисків, зазвичай звані
CD-ROM-драйвами, бувають двох типів: зовнішні (зі своїм корпусом) івнутрішні - вбудовані в системний блок комп'ютера. Останні нагадуютьнакопичувачі на гнучких магнітних 5.25-дюймових дискетах і мають однакові зних розміри.

На передній панелі дисковода CD-ROM зазвичай є кнопка Eject длявикиду або плавного висунення піддона, індикатор Busy (зайнято), гніздодля підключення Стереотелефони і регулятор гучності, що використовується припрогравання звукових дисків.

Повноцінне "озброєння" мультимедіа-ПК вимагає підключення до ньогобезлічі зовнішніх пристроїв: аудіо-та відеоадаптерів, телевізійних тарадіо-тюнерів, дисководів CD-ROM, джойстиків, клавіатури MIDI і т.д. Всівони обслуговуються масою простих програм - драйверів і нерідкоконфліктують між собою. У зв'язку з цим великі розробники ПК об'єднализусилля у створенні стандарту Plug and Play (включай і грай). Цей стандарт
- Великий комплекс програмних і апаратних засобів по повністюавтоматичної настройки конфігурації комп'ютера відповідно довикористовуваним з ним обладнанням.

Технологія PnP (або Plug'n'Play) припускає, що досить включитикомп'ютер, як всі апаратні і програмні засоби автоматичнооптимально налаштувати і стануть працювати без збоїв і конфліктів.

Посібник/За ред

1. С. Новосельцев "Мультимедіа - синтез трьох стихій". Комп'ютер-Прес,

7'91.
2. В. Дьяконов "Мультимедіа-ПК". Домашній Комп'ютер, 1'96.
3. В.Е. Фігурне "IBM PC для користувача. Короткий курс "- М.: ИНФРА-М,

1998.