Мультимедиа и ее средства
видеоинформации, стремясь достичь коэффициента сжатия порядка 200:1
и выше. В основе наиболее эффективных алгоритмов лежат различные адаптивные
варианты: DCT (Discrete Cosine Transform, дискретное
косинус–преобразование), DPCM (Differential Pulse Code Modulation,
разностная импульсно–кодовая модуляция), а также фрактальные методы.
Алгоритмы реализуются аппаратно — в виде специальных микросхем, или
“firmware” — записанной в ПЗУ программы, либо чисто программно.
Разностные алгоритмы сжатия применимы не только к видео–изображениям,
но и к компьютерной графике, что дает возможность применять на обычных
персональных компьютерах новый для них вид анимации, а именно покадровую
запись рисованных мультфильмов большой продолжительности. Эти мультфильмы
могут хранится на диске, а при воспроизведении считываться, распаковываться
и выдаваться на экран в реальном времени, обеспечивая те же необходимые для
плавного изображения 25–30 кадров в секунду.
При использовании специальных видео–адаптеров (видеобластеров)
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 от 2 до 4 Мбайт и специальные
графические ускорители процессоры. Это позволяет получать до 30–50 кадров в
секунду и обеспечить вывод подвижных полноэкранных изображений.
АУДИО
Любой мультимедиа–ПК имеет в своем составе плату–аудиоадаптер. Для чего
она нужна? С легкой руки фирмы Creative Labs (Сингапур), назвавшей свои
первые аудиоадаптеры звонким словом Sound Blaster, эти устройства часто
именуются “саундбластерами”. Аудиоадаптер дал компьютеру не только
стереофоническое звучание, но и возможность записи на внешние носители
звуковых сигналов. Как уже было сказано ранее, дисковые накопители ПК
совсем не подходят для записи обычных (аналоговых) звуковых сигналов, так
как рассчитаны для записи только цифровых сигналов, которые практически не
искажаются при их передаче по линиям связи.
Аудиоадаптер имеет аналого–цифровой преобразователь (АЦП), периодически
определяющий уровень звукового сигнала и превращающий этот отсчет в
цифровой код. Он и записывается на внешний носитель уже как цифровой
сигнал.
Цифровые выборки реального звукового сигнала хранятся в памяти
компьютера (например, в виде WAV–файлов). Считанный с диска цифровой сигнал
подается на цифро–аналоговый преобразователь (ЦАП), который преобразует
цифровые сигналы в аналоговые. После фильтрации их можно усилить и подать
на акустические колонки для воспроизведения. Важными параметрами
аудиоадаптера являются частота квантования звуковых сигналов и разрядность
квантования.
Частоты квантования показывают, сколько раз в секунду берутся выборки
сигнала для преобразования в цифровой код. Обычно они лежат в пределах от
4–5 КГц до 45–48 КГц.
Разрядность квантования характеризует число ступеней квантования и
изменяется степенью числа 2. Так, 8–разрядные аудиоадаптеры имеют 28=256
степеней, что явно недостаточно для высококачественного кодирования
звуковых сигналов. Поэтому сейчас применяются в основном 16-разрядные
аудиоадаптеры, имеющие 216 =65536 ступеней квантования — как у звукового
компакт–диска.
Другой способ воспроизведения звука заключается в его синтезе. При
поступлении на синтезатор некоторой управляющей информации по ней
формируется соответствующий выходной сигнал. Современные аудиоадаптеры
синтезируют музыкальные звуки двумя способами: методом частотной модуляции
FM (Frequency Modulation) и с помощью волнового синтеза (выбирая звуки из
таблицы звуков, Wave Table). Второй способ обеспечивает более натуральное
звучание.
Частотный синтез (FM) появился в 1974 году (PC–Speaker). В 1985 году
появился AdLib, который, используя частотную модуляцию, был способен играть
музыку. Новая звуковая карта SoundBlaster уже могла записывать и
воспроизводить звук. Стандартный FM–синтез имеет средние звуковые
характеристики, поэтому на картах устанавливаются сложные системы фильтров
против возможных звуковых помех.
Суть технологии WT–синтеза состоит в следующем. На самой звуковой карте
устанавливается модуль ПЗУ с “зашитыми” в него образцами звучания настоящих
музыкальных инструментов — сэмплами, а WT–процессор с помощью специальных
алгоритмов даже по одному тону инструмента воспроизводит все его остальные
звуки. Кроме того многие производители оснащают свои звуковые карты
модуляторами ОЗУ, так что есть возможность не только записывать
произвольные сэмплы, но и подгружать новые инструменты.
Кстати, управляющие команды для синтеза звука могут поступать на
звуковую карту не только от компьютера, но и от другого, например, MIDI
(Musical Instruments Digital Interface) устройства. Собственно MIDI
определяет протокол передачи команд по стандартному интерфейсу.
MIDI–сообщение содержит ссылки на ноты, а не запись музыки как таковой. В
частности, когда звуковая карта получает подобное сообщение, оно
расшифровывается (какие ноты каких инструментов должны звучать) и
отрабатывается на синтезаторе. В свою очередь компьютер может через MIDI
управлять различными “интеллектуальными” музыкальными инструментами с
соответствующим интерфейсом.
Для электронных синтезаторов обычно указывается число одновременно
звучащих инструментов и их общее число (от 20 до 32). Также важна и
программная совместимость аудио адаптера с типовыми звуковыми платформами
(SoundBlaster, Roland, AdLib, Microsoft Sound System, Gravis Ultrasound и
др.).
В качестве примера рассмотрим состав узлов одного из мощных
аудиоадаптеров — SoundBlaster AWE 32 Value. Он содержит два микрофонных
малошумящих усилителя с автоматической регулировкой усиления для сигналов,
поступающих от микрофона, два линейных усилителя для сигналов, поступающих
с линии, с проигрывателя звуковых дисков или музыкального синтезатора.
Кроме того, сюда входят программно–управляемый электронный микшер,
обеспечивающий смешение сигналов от различных источников и регулировку их
уровня и стерео баланса, 20-голосый синтезатор музыкальных звуков частотной
модуляции FM, программно управляемый волновой (табличный) синтезатор
музыкальных звуков и звуковых эффектов (16 каналов, 32 голоса, 128
инструментов), аналого–цифровой 16-разрядный преобразователь для
превращения аналогового сигнала с выхода микшера в цифровой сигнал, систему
сжатия цифровой информации с возможностью применения расширенного звукового
процессора ASP. Наконец, аудиоадаптер имеет цифроаналоговый преобразователь
(ЦАП) для превращения цифровых сигналов, несущих информацию о звуке, в
аналоговый сигнал, адаптивный электронный фильтр на выходе ЦАП, снижающий
помехи от квантования сигнала, двухканальный усилитель мощности по 4 Вт на
канал с ручным и программно–управляемым регулятором громкости и MIDI–разъем
для подключения музыкальных инструментов.
Как видно из этого перечня, аудиоадаптер — достаточно сложное
техническое устройство, построенное на основе использования последних
достижений в аналоговой и цифровой аудиотехнике.
В новейшие звуковые карты входит цифровой сигнальный процессор DSP
(Digital Signal Processor) или расширенный сигнальный процессор ASP
(Advanced Signal Processor). Они используют совершенные алгоритмы для
цифровой компрессии и декомпрессии звуковых сигналов, для расширения базы
стереозвука, создания эха и обеспечения объемного (квадрофонического)
звучания. Программа поддержки ASP QSound поставляется бесплатно фирмой
Intel на CD-ROM “Software Developer CD”. Важно отметить, что процессор ASP
используется при обычных двухканальных стереофонических записи и
воспроизведении звука. Его применение не загружает акустические тракты
мультимедиа компьютеров.
НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ
Важной проблемой мультимедиа является обеспечение адекватных средств
доставки, распространения мультимедиа–информации. Носители должны вмещать
огромные объемы разнородной информации, позволять быстрый доступ к
отдельным ее компонентам, качественное их воспроизведение, и при этом быть
достаточно дешевым, компактным и надежным. Эта проблема получила достойное
решение лишь с появлением оптических дисков различных типов. В первых
системах мультимедиа были использованы аналоговые диски — их обычно
называют “видеодисками”. Диаметр этих дисков 12 или 8 дюймов. Известны
12–дюймовые диски стандарта LV (Laser Vision), поддерживаемого Sony,
Philips и Pioneer.
Информация записывается на лазерный диск по спирали, каждый виток этой
спирали называется дорожкой. Существуют 2 способа записи информации на
лазерные диски — CAV (Constant Angular Velocity, с постоянной угловой
скоростью) и CLV (Constant Linear Velocity, с постоянной линейной
скоростью). При записи CLV диски вмещают по 1 часу видео на каждой из
сторон (диски CLV называют также “долгоиграющими”), однако их интерактивные
воз
| |  скачать работу |
Мультимедиа и ее средства |
