Реферат: Мультимедиа

Надо каким-то образом сократить поток данных. Использова­ние имеющихся технических средств не могут привести к решению поставленной задачи. Пора обратится к специализированным средствам, обеспечивающим работу со сжатием данных.

Любые методы сжатия данных основаны на поиске избыточной информации и последующем ее кодировании с целью уменьшения объема. В настоящее время существует несколько методов сжатия данных, которые в зависимости от решаемой задачи могут исполь­зоваться с теми или иными модификациями, и если уж не обилие, то по крайней мере, достаточное количество программно-аппарат­ных средств для работы с видео информацией, использующих алго­ритмы сжатия данных. Как правило их объединяют под общим наз­ванием "кодеки" (CODEC, COmpressor-DECompressor). Всеобщее признание получили, например, такие кодеки, ставшие промышлен­ными стандартами, как Cinepak, Motion JPEG и Indeo. Все эти средства используют, вообще говоря, одинаковые или во многом похожие алгоритмы сжатия. Алгоритмы для кодеков делятся на внутрикадровые и межкадровые (intraframe и interframe). Внут­рикадровое сжатие может выполняться для каждого кадра. Межкад­ровое сжатие использует информацию об изменениях кадров. Не все кодеки используют совместно внутри- и межкадровое сжатие, от чего естественно, зависит степень компрессии информации.

3.1.4.1. Система DVI

DVI, разработанная фирмами RCA и General Elektric (затем права на нее приобрела компания Intel), имеет два уровня: пре­зентационный (Presentation-Level Video, PLV) и реального вре­мени (Real Time Video, RTV). PLV предлагает полноэкранное ви­део с частотой 30 кадров в секунду, однако его создание стоит дорого (примерно 200 долларов за минуту конечного видео). Уро­вень же RTV достижим и на персональном компьютере, оборудован­ном соответствующими аппаратными средствами, однако параметры воспроизведения при этом значительно хуже.

Аппаратным ядром системы DVI является набор i750, состоя­щий из 2 микросхем, выполняющих обработку видеоинформации в реальном масштабе времени. Наиболее эффективно его использова­ние при таких преобразованиях изображения, как например, изме­нение его масштаба, сдвиг или вращение... БИС Display Processor 82750DB в реальном масштабе времени выполняет такие функции отображения , как например, преобразование формата и цвета, интерполяцию, синхронизацию получаемых разными способа­ми изображений. С ее помощью можно кодировать строки изображе­ния так, что в отдельных частях экрана будут содержаться раз­личные видео и грфические изображения, да к тому же еще с раз­личным разрешением.

Вся обработка видео информации осуществляется в прост­ранстве YUV, используемом в телевидении. Переход из прост­ранства RGB в пространство YUV позволяет эффективно сжать ин­формацию за счет того, что разрешающая способность зрения че­ловека является значительно более высокой по яркости, чем по цвету. Другими словами, полная и детальная яркостная информа­ция даже при весьма скудной информации о цветности позволяет получить изображение вполне приемлемого для зрения качества.

В DVI используется эффективное сжатие видеоинформации на основе метода JPEG, предложенного в 1990 году Объединенной группой экспертов в области фотографии (Joint Photographic Experts Group, JPEG) в качестве стандартного для обработки не­подвижных изображений. Этот метод позволяет достичь очень высоких коэффициентов сжатия: например, 14-Мбайтный файл можно сжать примерно до 1.2 Мбайт, то есть до емкости обычной диске­ты. Но сжатие выполняется с потерями, то есть восстановление после сжатия изображения может отличаться от исходного.

Алгоритм предполагает, что после перевода RGB-изображения в пространство YUV выполняется так называемое прореживание данных цветности. Впрочем прореживание может и не выпол­няться. При дальнейшей обработке используется метод ЦОС (используется дискретное косинусное преобразование - разновид­ность дискретного преобразования Фурье). Далее, полученные данные перекодируются в соответсвии с одним из методов опти­мального кодирования (метод Хааффмена), при котором чаще встречающиеся значения кодируются меньшим числом разрядов, что позволяет плотно "упаковывать" полученную информацию. При вос­становлении изображения перечисленные преобразование выполня­ются в обратном порядке.

Возможная степень сжатия зависит от характеристик изобра­жения: а именно, изображения, в которых соседние пикселы мало отличаются друг от друга, сжимаются лучше.

Для кодирования аудиоинформации в DVI используется ADPCM-алгоритм (Аdaptive Delta Pulse Code Modulation - адаптивная дельта-импульсно-кодовая модуляция, АДИКМ). Как из­вестно при таком кодировании сохраняется только разность между текущим значением сигнала и предшествующим.

Примером реализации коммерческого продукта DVI для персо­нальных компьютеров стал комплект Action Media 750, выполнен­ный на базе набора i750. Одна из плат комплекта предназначена для считывания и воспроизведения видео и звуковых данных, сжа­тых по методике DVI и записанных, например, на CD-ROM, а дру­гая для сжатия видео в реальном масштабе времени с последующей записью на диск.

3.1.4.2.  Система INDEO

(INtel viDEO)

INDEO, то есть видео от Intel, является логическим про­должением линии систем, начатой DVI. Использование одноступен­чатой схемы сжатия и возможность программной декомпрессии дан­ных являются несомненными факторами успеха этой кодек техноло­гии. В отличие от двухступенчатой схемы, при которой процессы записи и сжатия изображения разделены во времени, в одност­кпенчатой схеме они совмещены, причем обе операции осуществля­ются в реальном масштабе времени. При этом информация о после­довательности видеокадров (30 кадров в секунду) с разрешением 160x120 точек длительностью в одну минуту с использованием платы iSVR (Intel Smart Video Recorder) может быть сведена всего к 9 Мбайтам, т.е. сжата в 4-6 раз, а в ряде случаев достигается коэффициент сжатия и 10:1.

С воспроизведением записанной информации может справиться и не самый мощный компьютер следующей конфигурации: процессор 486SX с тактовой частотой 25 МГц, SVGA-видеоадаптер (не менее 256 цветов) и звуковая плата с акустическими системами. Из программного обеспечения требуется только Video for Windows.

3.1.4.3. Видеоконтроллер iSVR

Вообще говоря, видеоконтроллер iSVR предназначен для соз­дания компьютерных видеоклипов, записи реальных сюжетов с ви­декамеры, видеомагнитофона, плейера видеокомпакт-дисков в стандарте PAL. Консструктивно этот контроллер представляет из себя плату расширения IBM PC-cовместимого компьютера, расчи­танную на установку в 16-разрядный ISA-cлот.

Несмотря на то, что при записи изображения система использует свои внутренние форматы (ISYUV9 или INDEO), при хранении файла на диске применяется стандартный формат AVI (Audio Video Interleave). В этом формате хранятся все файлы, с которыми работает Video for Windows. Каждый кадр AVI-файла хранит цифровую видео- и соответсвующую ему аудиоинформацию. Это позволит сопровождать непрерывное видеоизображение непре­рывным звуком. Заметим, кстати, что звуковая и видеоинформация может встраиваться в документы, созданные при помощи OLE-cов­местимых (Object Linking and Embedding) приложений Windows, таких например, как Write, Word, AmiPro 2.0, Quattro Pro, Lotus 1-2-3, Excel 4.0.

Вместе с видеоконтроллером в комплект поставки входят следующие программные продукты: Video for Windows, проект под­готовки презентаций Compel, пакет для создания мультиме­диа-приложений Megablitz, GateKeeper (более 200 фрагментов ви­деофильмов, 15 минут фрагментов музыки, анимационные файлы и т.д.), утилиты конфигурации и тесты.

Для использования iSVR рекомендуется компьютер на базе процессора 486DX2-66 c 16-мегабайтным ОЗУ и видеоадаптером с 2 Мбайтами памяти (24 разряда на пиксел).

3.1.5. Другие области применения

3.1.5.1. Мультимедиа в учреждениях

Вырисовывающаяся на данный момент тенденция в области приложений мультимедиа связана не только с областью автомати­зации, но и с улучшением условий для пользователя, повышением комфортности в еого работе, так как цифровые изображения и речь оживляют сухие программы и существенно улучшают восприя­тие.

Широкому внедрению систем мультимедиа в повседневную жизнь бюро и контор противостоит и поныне - наряду с другими техническими проблемами - недостаточный объем оперативной па­мяти.

Начало было положено введением теперь уже известных сис­тем ввода текста (в графическом виде с помощью сканера) и рас­познованием образов букв (с помощью специального программного обеспечения). Обусловленная постоянным улучшением систем авто­матическокго распознавания текста и образов, наряду с обычной корреспондицией, справками и т.д., усиливается тенденция к вводу в персональный компьютер технических рисунков и докумен­тов для дальнейшей обработки или документирования.

Произошли изменения и в области речевого ввода информации в компьютер. По крайней мере, задача распознавания отдельных отчетливо сказанных (независимо от того кем) слов и преобразо­вания их в цифровой сигнал уже решена. Современный уровень состояния разработок внушает надежду, что в скором времени система система будет в состоянии корректно распознавать все предложение. Тогда вместо того, чтобы на клавивтуре печатать письма, манускрипты, системные команды для самой операционной системы и т.д., вы сможете сообщить компьютеру желаемую инфор­мацию при помощи голоса.

Идентификацией говорящего по его голосу сегодня уже ни­кого не удивишь. Цель же состоит в том, чтобы все больше и больше при общении человека с компьютером выходить на уровень естественной речи.

Предпосылкой для европейского или мирового распростране­ния систем мультимедия являются общепризнанные мировые стан­дарты, обеспечивающие открытость этих систем со всех сторон.

- Взаимопонимание между двумя системами разных изготови­телей возможно на базе Open Systems Interconection (OSI).

- Электронная почта должна работать по стандарту Х.400, а адресация в электронной почте по Х.500.

Оба этих стандарта предложены компетентной организацией CCITT (Comite Consultatif International Telegraphique et Telephonique - Международный консультативный комитет по телег­рафиии и телефонии).

- Единая структура документов определяется через ODA (Office Document Architecture) и ODIF (Offict Document Interchange Format).

- EDIFACT              (Electronic                     Data              Interchange                 for

Administration, Commerce and Transport) - Стандартизо­ванная информационная электронная система по обслужива­нию бизнеса (заказы, расчеты, накладные, таможенные до­кументы и т.д.). Всемерную поддержку распространению в мире этой системы оказывает ISO (International Organization for Standartization - Международная орга­низация по стандартизации).

Эти стандарты определяют формат, структуру содержимого, а также отдельные элементы данных и должны гарантировать беспре­пятственный обмен документами независимо от изготовителя. Пользователи, применяющие эти стандарты, могут с их помощью обмениваться электронными бизнес-данными независимо от типа системы, страны, отделения или предприятия.

Чтобы возможности внедрения системы мультимедиа могли расширяться, разрабатываются новые стандарты, причем некоторые из них находятся уже в фазе проверки. С их помощью в течение нескольких лет будут эффективно реализованны европейские и ми­ровые стандарты мультимедиа.

3.1.5.2. Мультиледиа в организации службы агентов

(внешняя служба)

Получают широкое распространение системы POS/POI на компьютерах типа Laptop, способных работать с мультимедиа.

Уже существуеют Laptop с цветным экраном, оборудованный DVI, с помощью которого сотрудник внешней службы в разговоре с потенциальным покупателем может обосновать свои аргументы, ис­пользуя деловую компьютерную графику (гистограммы, кривыефунк­циональной зависимости и т.д.). Возможная область применеия товара или услуги, которая интересует покупателя, также может быть чрезвычайно наглядно представленна.

Если покупатель изменил свое мнение, он все же может со­поставить свое решение с широким ассортиментом товаров и может обсудить, должны ли быть осуществлены возможные изменения и где это можно сделать.

3.1.5.3. Система ориентирования

В последнее время разрабатывается все больше мощных прог­рамм, которые могут интерактивно использовать картографический материал на основе банков данных. Желающий получить справку указывает начальный и конечный пункты желаемого маршрута, а также, возможно, еще несколко связанных с этим маршрутом оста­новочныых пунктов. Программа вычисляет маршрут поездки или альтернативные отрезки дороги - в случае пробки (затора) на дороге - с такими параметрами, как общая длина маршрута, кило­метраж отдельных отрезков, ответвления, остановочные пункты и т.д. При желании вы можете получить точный план улиц по марш­руту следования в конечную точку. При исползовании систем в туристическом обслуживании информация о маршруте путешествия может сопровождаться соответсвующими картинами и звуком. Напри-

мер, проезжая (на экране монитора) вблизи памятника архитекту­ры, вы услышите о нем пояснения историка и т.д.

Если вы имеете электронную связь на стоянке через спутник

- это уже прототип системы, которая автоматически разрабатыва­ет маршрут следования, и водитель через громкоговоритель ин­формируется о дальнейшем пути. Такая речевая информация может выглядеть следующим образом: "Вы находитесь в двух километрах от Франкфуртского кольца. Придерживайтесь теперь правого ряда; применрно через две минуты вы увидите дорожный знак: Направле­ние Ганновер. Сворачивайте по этому этому знаку. Ближайшая смена направления через 12,5 км. Если пробка на километре Х не рассосется, я своевременно предложу вам соответствущий маршрут объезда".

3.1.5.4. Справочники и руководства

Разумеется, что руководства и справочники по аппаратным и программным средствам могут быть отражены на экране с помощью интерактивной программы. Фирма Microsoft поставляет свои Mulimedia Extensions начиная с версии 3.0 Windows на ком­пакт-диске и предлагает обстоятельную конкретную справочную систему с помощью HyperGuide. Подробная информация о графичес­кой оболочке пользователя Windows и расширениях мультимедиа представленна в руководстве пользователя на компакт-диске CD-ROM. Система, базирующаяся на гипертексте (Hypertext), име­ет очень бысрый доступ к любой нужной информации. С 10 000 ключевых слов, 6000 изображений и свыше 20 000 перекрестных ссылок HyperGuide представляет собой справочную систему с су­щественно большим объемом и более удобной визуальной ориента­цией, чем обысная контекстная справка (нормальное руководство по мультимедиа Windows содержит около 100 страниц текста).

3.1.5.5. Обслуживание и ремонт

Каждый из нас сталкивается при ремонте технических или механических приборов с проблеммой несовершенного (неполного) руководства по обслуживанию. Определенные операции гораздо проще объяснить с помощью изображения и звука, чем длинными описаниями и рисунками в руководстве пользователя. Соответс­твующие руководства по уходу, обслуживанию, ремонту больше на­ходят применение в индивидуальной деятельности, чем в произ­водственной. Для мастерской ремесленника система с такими инструкциями могла бы быть разумной и доходной, если конечный ползователь имеет для этого достаточную базу.

В производственных условиях в отдельных случаях такая система применяется ежедневно. Я вспоминаю здесь пример с ав­томобильным бизнесом, который имеет идеальные предпосылки для внедрения системы мультимедиа. Уже внедрен проект с ком­пакт-диском на базе CD-I для технического обслуживания легко­вых автомобилей. Если появились какие либо технические измене­ния, то они влекут за собой изменение в техническом обслуживаниии. Каждая мастерская должна быть проинформированна об этих изменениях; для этого можно использовать видеосистему и звук и в цифровом формате поместить на CD-ROM. Так будет го­раздо быстрее, эффективнее и дешевле по сравнению с бесчислен­ными описаниями, рисунками, фотографиями и т.д.

3.1.5.6. Производство и производственный контроль

Для оптимизации промышленного процесса производства с технической и экономической точек зрения в начале 80-х годов были разработанны различные программы, которые получили сокра­щенное название CIM (Computer Integrated Manufactoring - ин­тегрированное производство под управлением компьютера). Эта концепция или область применения простирается от обработки до­говора чкрез контроль качества до выписки счетов и планирова­ния производства. Существенным недостатком этой компьютеризи­рованоой возможности управления - по крайней мере, для очень дифферецированных процессов изготовления - является отсутствие у аппаратных и программных средств способности к импровизации и компенсации (выравниванию). Это просто окаменевшая система. При этих обстоятельствах способность систем мультимедиа пере­давать изображение и звук и их оценивать могла бы оказать по­мощь в этой важной части и открыть новые горизонты для прмене­ния. Прцесс изготовления может наблюдаться с помощью различных станций; визуальный контроль качества так же, как и управление станками, может быть предусмотрен дистанционно. Область управ­ления различными производственными процессами и их контроль - это обширное поле для применения мултимедиа.

3.1.6. Архивирование и документирование

Информация, которая раньше сохранялась на пленках и/или микроафишах, теперь часто размещается на видеодисках и CD-ROM. Различные системы архивирования используют, например, огромные объемы памяти видеодисков, которые позволяют хранить до 50 000 отдельных изображений. Некоторые системы архивирования управ­ляют текстом, графикой, отдельными изображениями и звуком при помощи банков данных и размещают их на различных носителях ин­формации.

Одна из важнейших областей применения мультимедиа - это управление документами, договорами, счетами, служебной пере­пиской и т.д. Эта информация почти без исключения заносится на носитель с однократной записью, причем в дальнейшем эта инфор­мация не так часто исползуется. С помощью специальных программ эта документация в любой момнт может быть считана и просмот­ренна.

Банки изображений, которые применяются преимущественно в научно-технической области, хранят огромное количество цифро­вых изображений, на основании которых, например, можно провес­ти коиплексную статистическую обработку.

Для информационных систем в библиотеках или архивах чаще используются оптические накопительные системы и соответствую­щее программное обеспечение. Оригиналы документов, которым уг­рожает разрушение, могут не выдаваться на руки, однако если с помощью сканера запечатлеть их сегодняшний вид, то появляется возможность изготовить идентичные копии. Если старые гравюры, литографии и т.д. таким образом сохранять и объединять в соот­ветсвующие банки данных, то такой метод действий приводит нас в область приложений мультимедиа.

3.2. Прграммное обеспечение

3.2.1. Общие сведения

Понятие "программное обеспечение для мультимедиа" включа­ет в себя весьма широкий спектр составляющих - от драйверов звуковых карт до энциклопедий на компакт-дисках.

В состав всех без исключения комплектов звуковых карт и наборов мультимедиа обязательно входит хотя бы одна дискета, на которой записаны программные драйверы и утилиты для DOS и Windows. Драйверы для DOS обычно необходимы для таких звуковых карт, которые аппаратно несовместимы с семейством Sound Blaster. В частности всем 16-разрядным звуковым картам, использующим набор микросхем Media Vision, требуется для рабо­ты программный драйвер MVSOUND.SYS. Cтоит отметить, что 8-раз­рядные карты, как правило, аппаратно совместимы с Sound Blaster и поэтому в ряде случаев могут обойтись без соот­ветствующего драйвера.

В базовый состав Windows 3.1 входят драйверы только для звуковых карт AdLib фирмы AdLib, Sound Blaster (версия 1.0 и

1.5) фирмы Creative Labs, а также Thunder Board фирмы Media Vision. Вообще говоря, каждая современная звуковая карта имеет свой драйвер для работы под Windows.

В коплект со звуковыми картами могут также включаться программы микширования, использующие уникальные возможности конкретного аппаратного обеспечения.

3.2.2. Форматы звуковых файлов

На сегодняшний день существуют несколько наиболее попу­лярных форматов:

- AIF - звуковые файлы, обычные для Apple Computer;

- SND - файлы для компьютеров NeXT (увы, уже почивших);

- VOC-файлы фирмы Creative Labs;

- WAV-файлы, предложенные фирмой Microsoft;

- MIDI-файлы (стандартное расширение MID).

В МIDI-файлы с расширением RMI (новый стандарт от Microsoft) и WAV-файлы, помимо звуковой информации, могут включаться так­же изображения (картинки), этикетки и текстовые описания. Поэ­тому форматы MID и RMI не могут быть преобразованы в формат WAV.

Практически каждая звуковая карта IBM PC-совместимого компьютера имеет программные средства для воспроизведения фай­лов в форматах MID и WAV. Работа с другими форматами зависит от конкретного типа самой карты и, разумеется, поставляемого с ней программного обеспечения.

В программный комплект часто включаются средства для пре­образования форматов звуковых файлов.

3.2.3. Средства записи и воспроизведения звука

Для записи и воспроизведения звука ряду приложений необ­ходим микрофон или другое записывающее звук устройство. В ба­зовый набор звуковых карт они обычно не входят.

Для работы в DOS могут использоваться утилиты, подобные, например, имеющимся в семействе карт Pro Audio - Plaufile и Recfile. Все параметры для этих программ задаются в командной строке, что, конечно, не всегда удобно. Однако данные утилиты могут работать как с файлами типа WAV, так и VOC.

В состав Windows 3.1 входит программа Sound Recorder, ко­торая предназначена как для записи, так и для воспроизведения ранее записанных звуковых файлов. При ее использовании не вы­зывает затруднений, например, наложение на звуковой сигнал до­полнительных эффектов: эха, обращения (реверса) сигнала, уменьшения или увелечения скоростивоспроизведения и т.д. Тем не менее в комплект программного обеспечения большинства зву­ковых карт входят собственные утилиты для записи и воспроизве­дения звука.

3.2.4. Делу - время, а потехе?..

Всостав программного обеспечения для звуковых карт часто встречаются пакеты для создания мультимедиа-презентаций. Так, с изделиями Aztech Systems могут поставляться несколько таких программ. Sound Script for Windows и Sound Script for DOS предназначены, в частности, для создания мультимедийных де­монстрационных программ, комбинирующих мультипликацию, графи­ческие изображения и звук. Для создания мультимедиа-презента­ций предназначен также пакет Action!. Он поддерживает новые технологии и достаточнопрост в использовании.

В комплект со звуковым "железом" часто включаются различ­ные обучающие программы, справочники или энциклопедии.

3.2.5. Музыкальное ПО

К этой группе программного обеспечения можно отнести ути­литы для прослушивания аудиокомпакт-дисков на приводе CD-ROM, подключенном к вашему компьютеру. Обычно существуют отдельные программы для работы под DOS и под Windows. Как правило, дан­ная программа отображает обычный пульт плейера аудиоком­пакт-дисков. Управление производится нажатием той или иной буквы (для DOS-версии) или указанием необходимой клавишей мыш­кой (как для DOS-, так и для Windows-версий). При работе в Windows для прослушивания аудиокомпакт-дисков можно использо­вать стандартный драйвер MCI CD Audio.

Большинство программ, связанных с музыкой, работают под Windows и имеют достаточно удобный интерфейс. Так, программа Music Composer открывает широкие возможности для работы с фай­лами MIDI. С ее помощью можно прослушивать не только имеющиеся MID-файлы, в которых записаны музыкальные воспризведения, но и редактировать их. В качестве солирующего по желанию можно наз­начить любой инструмент. Кроме того можно самому попробовать­писать простенькую музыку.

Программа MSC Music Rack, работающая под Windows, позво­ляет управлять аппаратным обеспечением мультимедиа, установ­ленным на вашем компьютере. В частности, вы можете записывать, редактировать и воспроизводить WAV-файлы, прослушивать MIDI-файлы и компакт-диски.

3.2.6. Функции мультимедиа в среде Windows 3.1

Windows 3.1 или Multimedia Extentions 1.0 представляют платформу, на которой базируются приложения мультимедиа. Ос­новной частью является MCI (Media Control Interface) - интер­фейс между аппаратными средсвами мультимедиа (дисковод CD-ROM, аудиоадаптер и т.д.) и необходимым программным обеспечением, которое через MCI получает управление этими аппаратными средс­вами. Концепция Microsoft предусматривает открытость (расширя­емость) драйвера MCI для его настройки на любые аппаратные средства различных изготовителей. Ниже приведена таблица раз­личных устройств мультимедиа и соответствующих им имен на язы­ке MCI:

Страницы: 1, 2, 3, 4