Системы мультимедиа и их применение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

Тема: «Системы мультимедиа  и их применение»

по дисциплине «Информатика»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2012 г

 

Введение

Мультимедиа — это технология, позволяющая объединить данные, звук, анимацию и графические изображения. «Мультимедиа» — сложное слово, состоящее из двух простых: «мульти» — «много» и «медиа» — «носитель». Таким образом, термин «мультимедиа»  можно перевести как «множество носителей», или, говоря более понятным языком, оно подразумевает множество  различных способов хранения и представления  информации, то есть звука, графики, анимации и так далее. Если говорить о мультимедиа  как о некоторой технологии представления  информации, то необходимо упомянуть  два аспекта — аппаратный и  программный. Аппаратная сторона мультимедиа  может быть представлена как стандартными средствами — графическими адаптерами, мониторами, дисководами и накопителями на жестких дисках, так и специальными средствами — видеоплатами, звуковыми картами и приводами CD-ROM.

Программная сторона мультимедиа  может быть разделена на чисто  прикладную — это сами приложения, предоставляющие пользователю информацию в том или ином виде, а также  специализированную, в которую входят средства, используемые для создания мультимедийных приложений. Это могут  быть профессиональные графические  редакторы, редакторы видеоизображений, средства для создания и редактирования звуковой информации и т.п.

Системы мультимедиа

Компьютерная система  и технология, обеспечивающие возможность  создания, хранения и воспроизведения разнородной информации, включая текст, звук и графику (в том числе движущееся изображение и анимацию). Важной характеристикой мультимедийных систем является высокое качество воспроизведения всех составляющих ее компонент данных, а также возможность их взаимосвязанного или взаимодополняющего использования. Например, сочетания видеоряда с текстом и звуковым сопровождением; звуковых фрагментов музыкального произведения с текстовыми данными об исполняющих его музыкантах и инструментах; изображения художественного произведения с музыкальным фоном и текстом и т.п. Обязательными составными частями минимального комплекта системы мультимедиа помимо ПК являются дисководы CD-ROM или DVD звуковая карта и стереофоническая система . В последние годы технология мультимедиа нашла широкое применение в разработке Web-страниц и различных Web-приложений.

Разновидности мультимедиа

• Гипермедиа [hypermedia, Н-media] — расширение понятия гипертекст на мультимедийные (в том числе аудио, трехмерные графические, анимационные и др.) виды организации структур записей данных.
• Интерактивная мультимедиа [interactive (multi)media] — мультимедийная система, обеспечивающая возможность произвольного управления видеоизображением и звуком в режиме диалога.
• Live video —“Реальное/живое видео”: характеристика системы мультимедиа с точки зрения ее способности работать в реальном времени. Примерами могут служить разработки IBM: Linkway Live и StoryBoard Live

Исходя из вышесказанного, даже самый простой персональный компьютер можно считать отчасти мультимедийным — будучи оборудованным, помимо экрана, простым динамиком, такой компьютер позволяет получать информацию несколькими способами. И не случайно одними из первых пользовательских мультимедийных программ были игры. Компьютерные игры являются наиболее распространенным программным продуктом, в полной мере использующим преимущества технологии мультимедиа: графика высокого разрешения, анимация, звуковое и голосовое сопровождение присутствуют практически во всех современных играх.

Мультимедиа программы.

Существует множество  программ для мультимедиа-приложений.

Звуковая программа WinAmp позволяет воспроизводить музыкальные произведения, представленные в различных форматах от обычной цифровой записи до формата Layer III.

Программа «Универсальный проигрыватель» позволяет воспроизводить звуковые и видеозаписи.

Мультимедиа-системы успешно  применяются в сфере образования (в том числе при дистанционном  и заочном обучении). Обучающие  программы выводят на экран неподвижные  и движущиеся рисунки, которые сопровождаются синхронным звуковым сопровождением. По рисунку может перемещаться подвижный  указатель для указания нужного  места рисунка. Обучающий материал разбивается на разделы и дозы. Управляющая программа позволяет  выбирать раздел, а при его проработке использовать последовательное прохождение доз, либо выбирать нужные фрагменты обучающего материала для повторного прохождения или пропуска хорошо усвоенных фрагментов. Такими программами является серия обучающих программ Teach Pro. Они предназначены для освоения компьютерных технологий.

3D Studio MAX

Программа 3ds max является одной из самых мощных настольных программ трехмерной графики. Версия 3D Studio MAX 1.0 вышла в 1995 году. С тех пор 3D Studio MAX развивался разработчиками, с каждой версией в нем появлялись новые инструменты, позволяющие создавать еще более сложные 3D-модели. Стало возможным просчитывать непрямое освещение, светотени, добиваться потрясающего качества при трассировке лучей, сглаживать сеточные объекты и др.

Технология Macromedia Flash

Основными проблемами в сфере  разработки приложений под Web были объём странички и совместимость Интернет-браузеров. Корпорация Macromedia стремилась к использованию в Web всех последних новинок в области отображения информации.

Macromedia Flash — очень мощное и одновременно простое в использовании средство создания анимированных проектов на основе векторной графики с встроенной поддержкой интерактивности. Flash является идеальным рабочим инструментом для художников и дизайнеров, позволяющим дополнять создаваемые ими Web-проекты анимацией и звуком.

Технология мультимедиа  позволяет по желанию пользователя превращать компьютер в домашнюю видеостудию, аудиосистему, телевизионный  или радиоприемник, электромузыкальный инструмент. Такие преобразования в  каждом конкретном случае открывают  перед пользователем различные  возможности. Например, выделять интересные кадры с целью их последующего редактирования и использования, изменять темп и тональность звучания музыкальных  произведений, изменять спектр записанного  с помощью микрофона голоса. Возможности  легкого копирования отдельных  кадров и целых фрагментов телевизионных  передач представляют интерес для  журналистов и обозревателей.

 

 

Аппаратные средства аудиосистемы мультимедийного РС

Звук представляет собой  локальные изменения давления воздуха, происходящие с определенной частотой. Эти изменения воспринимаются органом  слуха. Метод натуральной цифровой записи звука называется PCM (Pulse Code Modulation — импульсно-кодовая модуляция). Он заключается в том, что в ходе записи в течение каждой секунды многократно регистрируется текущая амплитуда звуковой волны. Некоторое значение амплитуды принимается как максимально возможное в данной звукозаписи. В соответствии с выделенным для оцифровки единичным элементом данных максимальному значению присваивается самое большое целое число. Далее текущее значение амплитуды масштабируется относительно максимального числа и округляется до ближайшего целого. В результате получается единичный снимок (кадр) звуковой волны. Цифровая звукозапись представляет собой последовательность таких кадров.

Оцифровка аналогового сигнала  производится цифро-аналоговыми преобразователями (ЦАП). Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) выполняют обратную задачу. Часто оба устройства объединяют в одном блоке, называемом кодеком (кодировщик-декодировщик).

Технологии цифрового  синтеза звука

Первый (и наиболее древний) способ синтеза звука получил  название FM (Frequency Modulation — частотная модуляция). Аудиосигнал получают путем смешивания синусоидальных сигналов, формируемых генераторами FM-синтезатора и изменения их звучания с помощью амплитудно-частотной модуляции.

Достаточно высокий уровень  по качеству звучания предлагает технология Wave Table — волнового табличного синтеза. Музыкальные WT-файлы состоят из компактных двоичных сообщений в формате MIDI.

Формат цифрового  звука Dolby Digital 5.1

Формат Dolby Digital описывает способ формирования в общей сложности до шести раздельных каналов звука. Пять каналов считаются основными, в каждом из них предусмотрено воспроизведение полного частотного спектра (от 3 до 20 000 Гц). Один канал считается дополнительным, потому что отводимая ему полоса частот составляет всего от 3 до 120 Гц. Отсюда вытекает и обозначение числа каналов — 5.1. Для сжатия данных, кодирования и смешивания каналов применяется технология АС-3 (Audio Coding, version 3).

В 1997 году корпорация Intel предложила спецификацию АС'97 (Audio Codec'97 Component Specification version 1.0), определяющую параметры реализации звуковых устройств на шинах PCI и USB. Спецификация сохраняла практически полную совместимость с Sound Blaster в режиме DOS (в том числе FM-синтез, интерфейс MPU 401 MIDI, джойстик) и в то же время расширяла стандарты для современной аппаратуры. В частности, предусматривался полный дуплекс (full duplex, возможность записи во время воспроизведения) с различными частотами дискретизации; наличие высококачественного звукового выхода (–90 дБ SNR); поддержка режима 3D stereo в аудиокодеке (Audio Codec); вводился единый микшер для всех устройств, поддерживающий запись и воспроизведение; повысились параметры микрофонного входа (до 70–80 дБ SNR); появился линейный выход для подключения бытовой Hi-Fi аппаратуры; введено декодирование звукового потока DVD-фильмов (АС-3); предусмотрена аппаратная поддержка DirectSound 3D.

Считается, что эпоха мультимедиа  началась с того, что компьютер  стал членораздельно воспроизводить звуки  человеческого голоса и проигрывать  стереофонические записи электромузыкальных инструментов с помощью встроенного  синтезатора. Для этого потребовалось  оснастить ПК целым рядом «чуждых» для него устройств: аудиоадаптером, микрофоном и стереофоническими акустическими системами.

Устройство и  особенности работы стандартного видеоадаптера VGA и SVGA

MDA (Monochrome Display Adapter — монохромный адаптер дисплея) — простейший видеоадаптер, применявшийся в первых IBM PC.

HGC (Hercules Graphics Card — графическая карта Hercules) — расширение MDA с графическим режимом 720x348, разработанное фирмой Hercules.

CGA (Color Graphics Adapter — цветной графический адаптер) — первый адаптер с графическими возможностями.

EGA (Enhanced Graphics Adapter — улучшенный графический адаптер) — дальнейшее развитие CGA, примененное в первых PC AT.

MCGA (Multicolor Graphics Adapter — многоцветный графический адаптер) — введен фирмой IBM в ранних моделях PS/2.

VGA (Video Graphics Array — множество, или массив, визуальной графики) — расширение MCGA, совместимое с EGA, введен фирмой IBM в средних моделях PS/2.

SVGA (Super VGA — «сверх» VGA) — расширение VGA с добавлением более высоких разрешений и дополнительного сервиса.

Видеоадаптеры EGA и VGA можно  условно разделить на шесть логических блоков:

Видеопамять. В видеопамяти размещаются данные, отображаемые адаптером на экране дисплея. Для видеоадаптеров EGA и VGA видеопамять, как правило, имеет объем 256К байт. На некоторых моделях Super VGA и XGA объем видеопамяти может быть увеличен до 1М байт. Видеопамять находится в адресном пространстве процессора, и программы могут непосредственно производить с ней обмен данными. Физически видеопамять разделена на четыре банка или цветовых слоя, разделяющих единое адресное пространство.

Графический контроллер. Посредством его происходит обмен данными между центральным процессором компьютера и видеопамятью. Аппаратура графического контроллера позволяет производить над данными, поступающими в видеопамять, и над данными, расположенными в регистрах-защелках (регистры-защелки описаны ниже), простейшие логические операции (И, ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, циклический сдвиг).

Последовательный  преобразователь. Выбирает из видеопамяти один или несколько байт, преобразует их в последовательный поток битов и затем передает контроллеру атрибутов.

Контроллер ЭЛТ. Генерирует временные синхросигналы, управляющие ЭЛТ.

Контроллер атрибутов. Преобразует информацию о цветах из формата, в котором она хранится в видеопамяти, в формат, необходимый для ЭЛТ. Преобразование цветов осуществляется в соответствии с таблицей цветовой палитры (Color Look-up Table). Модифицируя таблицу цветовой палитры, можно выбирать 16 цветов, поддерживаемых видеоадаптером EGA из 64 цветов, которые может отображать цветной улучшенный дисплей.

Синхронизатор. Управляет всеми временными параметрами видеоадаптера. Синхронизатор также управляет доступом процессора к цветовым слоям видеоадаптера.

Ускорители 3D графики

Ускоpитель (accelerator) — набоp аппаpатных возможностей адаптеpа, пpедназначенный для пеpекладывания части типовых опеpаций по pаботе с изобpажением на встpоенный пpоцессоp адаптеpа. Различаются ускоpители гpафики (graphics accelerator), ускоpители анимации (video accelerators) и ускоpители тpехмеpной гpафики (3D accelerators) с поддеpжкой многослойного изобpажения, теней и пp.

MPEG

Слово MPEG является сокращением  от Moving Picture Expert Group — названия экспертной группы ISO, действующей в направлении разработки стандартов кодирования и сжатия видео- и аудиоданных. Официальное название группы — ISO/IEC JTC1 SC29 WG11. Часто аббревиатуру MPEG используют для ссылки на стандарты, разработанные этой группой. На сегодняшний день известны следующие:

MPEG-1 — предназначен для  записи синхронизированных видеоизображений (обычно в формате SIF, 288 x 358) и  звукового сопровождения на CD-ROM с учетом максимальной скорости  считывания около 1,5 Мбит/с. Качественные параметры видеоданных, обработанных MPEG-1, во многом аналогичны обычному VHS-видео, поэтому этот формат применяется в первую очередь там, где неудобно или непрактично использовать стандартные аналоговые видеоносители.