Программные средства мультимедиа

     Содержание

     Введение

     В мире существует множество способов обработки информации.  Информация может быть в виде текста, анимации, фотоизображений и т.д.

     Мультимедиа (multimedia) - это современная компьютерная информационная технология, позволяющая объединить в компьютерной системе текст, звук, видеоизображение, графическое изображение и анимацию (мультипликацию). ¹

     Появление систем мультимедиа, безусловно, производит революционные изменения в таких областях, как образование, компьютерный тренинг, во многих сферах профессиональной деятельности, науки, искусства, в компьютерных играх и т.д.

     Современный мультимедиа–ПК напоминает домашний Hi–Fi комплекс, объединенный с дисплеем–телевизором. Он укомплектован колонками, микрофоном и дисководом для оптических компакт–дисков. Кроме того, внутри компьютера укрыто новое для ПК устройство — аудиоадаптер, позволивший перейти к прослушиванию чистых стереофонических звуков через акустические колонки с встроенными усилителями. Мультимедиа-технологии являются одним из наиболее перспективных и популярных направлений информатики. Они имеют целью создание продукта, содержащего "коллекции изображений, текстов и данных, сопровождающихся звуком, видео, анимацией и другими визуальными эффектами (Simulation), включающего интерактивный интерфейс и другие механизмы управления". Данное определение сформулировано в 1988 году крупнейшей Европейской Комиссией, занимающейся проблемами внедрения и использования новых технологий. Идейной предпосылкой возникновения технологии мультимедиа считают концепцию организации памяти "MEMEX", предложенную еще в 1945 году американским ученым Ваннивером Бушем.² Она предусматривала поиск информации в соответствии с ее смысловым содержанием, а не по формальным признакам. Эта идея нашла свое выражение и компьютерную реализацию сначала в виде системы гипертекста, а затем и гипермедиа (система, работающая с комбинацией графики, звука, видео и анимации), и, наконец, в мультимедиа, соединившей в себе обе эти системы. Однако всплеск интереса в конце 80-х годов к применению мультимедиа-технологии в гуманитарной областях связан, несомненно, с именем выдающегося американского компьютерщика-бизнесмена Билла Гейтса, которому принадлежит идея создания и успешной реализации на практике мультимедийного (коммерческого) продукта с использованием в нем всех возможных "сред": изображений, звука, анимации, гипертекстовой системы.

     Именно  этот продукт аккумулировал в  себе три основные принципа мультимедиа:³

     Представление информации с помощью комбинации множества воспринимаемых человеком сред (собственно термин происходит от англ. multi - много, и media - среда);

     Наличие нескольких сюжетных линий в содержании продукта (в том числе и выстраиваемых  самим пользователем на основе "свободного поиска" в рамках предложенной в содержании продукта информации);

     Художественный  дизайн интерфейса и средств навигации.

     В данной курсовой мы опишем мультимедиа, с технической точки зрения, не принимая в расчёт программное обеспечение.

     Цель  нашей работы: рассмотреть аппаратные средства мультимедиа, и в каком она виде храниться на ПК. В каком виде реализуется процесс передачи  мультимедиа информации.

     Для достижения нашей цели были поставлены следующие задачи: 1)Познакомиться  непосредственно с технической частью мультимедиа; 2)Рассмотреть основные требования, предъявляемые к форматам хранения  мультимедиа.

1. Аппаратные  средства мультимедиа

     Для построения мультимедиа системы  необходима дополнительная аппаратная поддержка: аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи для перевода аналоговых аудио и видео сигналов в цифровой эквивалент и обратно, видеопроцессоры для преобразования обычных телевизионных сигналов к виду, воспроизводимому электронно-лучевой трубкой дисплея, декодеры для взаимного преобразования телевизионных стандартов, специальные интегральные схемы для сжатия данных в файлы допустимых размеров и так далее. Все оборудование, отвечающее за звук объединяются в так называемые звуковые карты, а за видео в видео карты. Дальше рассматривается подробно и в отдельности об устройстве и характеристиках звуковых карт, видео карт и CD-ROM приводах.  

     1.1. Звуковые карты 

     С течением времени перечень задач  выполняемых на ПК вышел за рамки  просто использования электронных  таблиц или текстовых редакторов. Компакт- диски со звуковыми файлами, подготовка мультимедиа презентаций, проведение видео конференций и телефонные средства, а также игры и прослушивание аудио CD для всего этого необходимо чтобы звук стал неотъемлемой частью ПК. Для этого необходима звуковая карта. Любители игр будут удовлетворены новыми возможностями объемного звучания.

     Для звуковых карт IBM совместимых компьютеров прослеживаются следующие тенденции:⁴

     Во-первых, для воспроизведения звука вместо частотной модуляции (FM) теперь все больше используют табличный (wavetable) или WTсинтез, сигнал, полученный таким образом, более похож на звук реальных инструментов, чем при FMсинтезе. Используя соответствующие алгоритмы, даже только по одному тону музыкального инструмента можно воспроизводить все остальное, то есть восстановить его полное звучание. Выборки таких сигналов хранятся либо в постоянно запоминающем устройстве (ROM) устройства, либо программно загружается в оперативную память (RAM) звуковой карты.⁵

     В более дешевых платах чаще реализован частотно модулированный синтез с использованием синусоидальным колебаний, что в результате при водит к насовсем точному звучанию инструментов, отражение звука и рева, характерных для последнего поколения игр в игровых залах. Расположенная на плате микросхема для волнового синтеза хранит записанные заранее оцифрованные образцы (Samples) звучания музыкальных инструментов и звуковых эффектов. Достигаемые результаты очевидны музыкальные записи получаются более убедительны, а азартные игроки более впечатлительны.

     Пионером  в реализации WTсинтеза стала в 1984 году фирма Ensoning. Вскоре WTсинтезаторы  стали производить такие известные  фирмы, как Emu, Korg, Roland и Yamaha. ⁶

     Фирмы производители звуковых карт добавляют WTсинтез двумя способами либо встраивают на звуковую карту в виде микросхем, либо реализуя в виде дочерней платы. Во втором случае звуковая карта дешевле, но суммарная стоимость основной и дочерней платы выше.

     Во-вторых, это совместимость звуковых карт. За сравнительно не долгую историю развития средств мультимедиа появилось уже несколько основных стандартов де-факто на звуковые карты. Так почти все звуковые карты, предназначенные для игр и развлечений, поддерживают совместимость с Adlib и Sound Blaster. Все звуковые карты, ориентированные на бизнес - приложения, совместимы обычно с MS Windows Sound Sistem фирмы Microsoft. ⁷

     В третьих, одним из компонентов современных  звуковых карт стал сигнальный процессор DSP(Digital Signal Processor) к возможности функциональным обязанностям этого устройства можно отнести: распознание речи, трехмерное звучание, WTсинтез, сжатие и декомпрессия аудиосигналов. Количество звуковых карт, оснащенных DSP, не так велико. Причина этого то, что такое достаточно мощное устройство помогает только при решении строго определенных задач.

     Как правило, DSP устройство достаточно дорогое, поэтому сразу устанавливается только на профессиональных музыкальных картах. Одним из мощных DSP производителей сейчас является фирма Texas Instruments.

     В-четвертых, появилась устойчивая тенденция интегрирования функций звуковых карт на системной плате. Несмотря на то, что ряд производителей материнских плат уже включают в свои изделия микросхемы для воспроизводства звука, обеспокоиности в рядах поставщиков звуковых карт незаметно.

     Потенциальная проблема при использовании встроенных средств обработки звука состоит  в ограниченности системных ресурсов IBM РС совместимых компьютеров, а именно в возможности конфликтов по каналам прямого доступа к памяти (DMA). Пример такой платы это системная плата OРTi495 SLC, в которой используется 16-разрядный звуковой стереокодек AD 1848 фирмы ANALOG DEVICES. ⁸

     В пятых, стремление к более естественному  воспроизведению звука заставляет фирмы производителей использовать технологии объемного или трехмерного (3D) звучания.

     Самое модное направление в области  воспроизведения звука в наши дни предоставляет так называемые объемность звучания. Применение этих эффектов объемного звучания позволяет  расширить стереопространство, что в свою очередь придает большую голубизну ограниченного поля воспроизведения присущем не большим близко расположенным друг к другу колонок.

     В шестых, это подключение приводов CD-ROM. Практически все звуковые карты имеют встроенные интерфейсы для подключения приводов CD-ROM одной или сразу всех трех фирм Sony, Panasonic/Matsushita и Mitsumi. Тем не менее, большинство звуковых карт рассчитано на подключение приводов Sony.

     Появились карты и приводы, поддерживающие стандартный интерфейс ATA(IDE), используемый для компьютеров с винчестером.

     В седьмых, на картах используется режим DualDMA то есть двойной прямой доступ к памяти. С помощью двух каналов DMA можно реализовать одновременно запись и воспроизведение.⁹

     И последние это устойчивое внедрение  звуковых технологий в телекоммуникации.

     Звуковые  карты приобретаются в 90% случаев  для игр, из оставшихся 10% для речевого сопровождения мультимедиа программ.¹⁰ В таком случае потребительские качества зависят только от ЦАП (цифро-аналогового преобразователя ) и от усилителя звуковой частоты. Еще более важным является совместимость со стандартом Sound Blaster, так как далеко не все программы будут поддерживать менее распространенные стандарты.

     В набор Звуковых карт входят драйвера, утилиты, программы записи и воспроизведения звука, средства для подготовления и произведения презентаций, энциклопедий, игр.  

     1.2. Видеокарты 

     Имеется большое количество устройств, предназначенных  для работ с видеосигналами на IBM РC совместимых компьютеров. Условно можно разбить на несколько групп: устройства для ввода и захвата видеопоследовательностей (Cuрture рlay), фреймграбберы (Framegrabber), TV-тюнеры, преобразователи сигналов VGATV и MРEG-плейеры. ¹¹

     TVтюнеры. Эти устройства выполняются обычно  в виде карт или бокса (небольшой  коробочки). Они преобразуют аналоговый видеосигнал, поступающий по сети кабельного телевидения или от антенны, от видеомагнитофона или камкодера (camcorder). TV-тюнеры могут входить в состав других устройств, таких как MРEG-плейеры или фреймграбберы.

     Некоторые из них имеют встроенные микросхемы для преобразования звука. Ряд тюнеров имеют возможность для вывода телетекста.

     Фрейм грабберы. Появились примерно 6 лет  назад . Как правило они объединяют графические, аналогово-цифровые и  микросхемы для обработки видеосигналов, которые позволяют 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. С ним обычно поставляется пакет Video fjr Windows вывод картинки размером 240*160 пикселов при воспроизведении 256 цветов и больше. Первые устройства Video Blaster, Video Sрigot. ¹²

     Преобразователи VGA-TV. Данные устройства транслируют  сигнал в цифровом образе VGA изображения  в аналоговый сигнал пригодный для  ввода на телевизионный приемник. Производители обычно предлагают подобные устройства, выполненные либо как внутренние ISA карта либо как внешний блок.

     Ряд преобразователей позволяют накладывать  видеосигнал, например для создания титров. При этом осуществляется полная синхронизация преобразованного компьютерного сигнала по внешнему(gtnlok). При наложении формируется специальный ключевой (key) сигнал трех видов lumakey, chromakey или alрha chenol.