Технологию мультимедиа составляют специальные аппаратные и программные средства. Мультимедиа-продукты можно разделить на несколько категорий в зависимости от того, на какие группы потребителей они ориентированы.

Применение средств мультимедиа в компьютерных приложениях стало возможным благодаря прогрессу в разработке и производстве новых микропроцессоров и систем хранения данных. Нажатием кнопки пользователь компьютера может заполнить экран текстом; нажав другую, он вызовет связанную с текстовыми данными видеоинформацию; при нажатии следующей кнопки прозвучит музыкальный фрагмент. Например, Bell Canada, предоставляющая услуги общественной, личной и коммерческой связи для всей Канады, использует средства мультимедиа для выявления и устранения неполадок в телефонной сети. Специальные программы содержат тысячи отсканированных руководств по ремонту техники, которые предоставлены в пользование сотрудникам отделов технического обеспечения и аналитикам. Каждая мультимедийная рабочая станция может отобразить любой участок схемы сети. При обнаружении неисправности подается звуковой сигнал и показывается место, где произошла авария. Также система может отослать по электронной почте или факсу всю необходимую информацию бригаде ремонтников, выезжающей на объект. Система голосового сопровождения позволяет прослушивать информацию и комментарии, необходимые для диагностики и анализа в случае возникновения аварийной ситуации.

Несомненным достоинством и особенностью технологии являются следующие возможности мультимедиа, которые активно используются в представлении информации:

- возможность хранения большого объема самой разной информации на одном;

- возможность увеличения (детализации) на экране изображения или его наиболее интересных фрагментов, иногда в двадцатикратном увеличении (режим "лупа") при сохранении качества изображения. Это особенно важно для презентации произведений искусства и уникальных исторических документов; компьютер виртуальный мультимедиа

- возможность сравнения изображения и обработки его разнообразными программными средствами с научно- исследовательскими или познавательными целями;

- возможность выделения в сопровождающем изображение текстовом или другом визуальном материале "горячих слов (областей)", по которым осуществляется немедленное получение справочной или любой другой пояснительной;

- возможность осуществления непрерывного музыкального или любого другого аудиосопровождения, соответствующего статичному или динамичному визуальному ряду;

- возможность использования видеофрагментов из фильмов, видеозаписей и т.д., функции "стоп-кадра", покадрового "пролистывания" видеозаписи;

- возможность включения в содержание диска баз данных, методик обработки образов, анимации (к примеру, сопровождение рассказа о композиции картины графической анимационной демонстрацией геометрических построений ее композиции) и т.д.;

- возможность подключения к глобальной сети Internet;

- возможность работы с различными приложениями (текстовыми, графическими и звуковыми редакторами, картографической информацией);

- возможность создания собственных "галерей" (выборок) из представляемой в продукте информации (режим "карман" или "мои пометки");

- возможность "запоминания пройденного пути" и создания "закладок" на заинтересовавшей экранной "странице";

- возможность автоматического просмотра всего содержания продукта или создания анимированного и озвученного "путеводителя-гида"

- возможность "свободной" навигации по информации и выхода в основное меню (укрупненное содержание), на полное оглавление или вовсе из программы в любой точке продукта.

Возможности технологии мультимедиа безграничны. В бизнес-приложениях мультимедиа в основном применяются для обучения и проведения презентаций. Благодаря наличию обратной связи и живой среде общения, системы обучения на базе мультимедиа обладают потрясающей эффективностью и существенно повышают мотивацию обучения. Уже давно появились программы, обучающие пользователя иностранным языкам, которые в интерактивной форме предлагают пользователю пройти несколько уроков, от изучения фонетики и алфавита до пополнения словарного запаса и написания диктанта. Благодаря встроенной системе распознавания речи, осуществляется контроль произношения обучаемого. Пожалуй, самая главная особенность таких обучающих программ - их ненавязчивость, ведь пользователь сам определяет место, время и продолжительность занятия.

2. Аппаратные средства создания проекта

Для построения мультимедиа системы необходима дополнительная аппаратная поддержка: аналогоцифровые 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.

Аппаратные средства мультимедиа:

1) Средства звукозаписи;

2) Звуковоспроизведении;

3) Манипуляторы;

4) Средства "виртуальной реальности";

5) Носители информации (CD-ROM);

6) Средства передачи;

7) Средства записи;

8) Обработки изображения;

Звуковые карты.

Для звуковых карт IBM совместимых компьютеров прослеживаются следующие тенденции:

Во-первых, для воспроизведения звука вместо частотной модуляции (FM) теперь все больше используют табличный (wavetable) или WT синтез, сигнал полученный таким образом, более похож на звук реальных инструментов, чем при FM синтезе. 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.

Во-вторых, это совместимость звуковых карт. 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.

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, WT синтез, 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.

В-четвертых, появилась устойчивая тенденция интегрирования функций звуковых карт на системной плате.

Потенциальная проблема при использовании встроенных средств обработки звука состоит в ограниченности системных ресурсов IBM PC совместимых компьютеров, а именно в возможности конфликтов по каналам прямого доступа к памяти (DMA).

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 глубину 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.

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. 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 подготовки и произведения презентаций, энциклопедий, игр.

Воспроизведение звука.

Появилась возможность записи звуковых сигналов на магнитные носители ПК в виде файлов и их сложной математической обработки - например, наложения сигналов, фильтрации шумов и т.д.

Сейчас HiFi - звучание неразрывно связано с лазерными аудиодисками, использующими цифровые методы кодирования звуковых сигналов.

Тряска, вибрация и магнитные поля - бич граммофонных проигрывателей и магнитофонов - на работу дисковых проигрывателей практически не влияют.

Сигнал фотодиода имеет форму импульсов. Для работы проигрывателя важно лишь наличие или отсутствие импульса - т.е. логический 0 или 1. Оптический диск идеально подходит для создания ПЗУ (ROM) компьютера с огромной емкостью.

В основе цифровой записи лежит представление мгновенного значения звукового сигнала его численным значением. Оно дискретное, т.е. выражается целым числом. Звуковой сигнал обычно имеет аналоговое (непрерывное) представление.

Для HiFi-звуковоспроизведения в первом приближении хватает 65536 ступенек цифрового представления мгновенного значения цифрового сигнала. Это означает, что достаточно иметь 16 разрядов аналого-цифрового преобразования звукового сигнала.

Итак, важный параметр звуковых плат мультимедиа (аудиоадаптеров) - разрядность их аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Другой не менее важный параметр - частота квантования.

Манипуляторы.

Простым, удобным и популярным средством для управления компьютером является мышь. Это устройство с проводом по внешнему виду и характеру перемещений действительно похоже на мелкое животное, в честь которого оно названо. Однако в отличие от вредного грызуна компьютерная мышь - весьма полезное устройство ввода информации в компьютер, позволяющее во многих случаях практически полностью заменить громоздкую клавиатуру. И это при том, что мышь имеет всего две-три клавиши, а используют из них обычно одну.

Разнообразные применения мышки основаны на преобразовании направления и скорости перемещения кисти руки в управляющие сигналы. Конечно же, мышь по своей сути - вследствие простоты управления компьютером, чем клавиатура, хотя они и не всегда взаимозаменяемы. Особенно удобно работать мышью с графическими программами и с таблицами. Мышь может иметь две или три кнопки. Чувствительность мыши характеризующей разрешающей способностью. В некоторых ситуациях оказывается удобным работать ножной мышью. Такая мышь представляет собой две педали для ног, одна из которых управляет перемещением курсора, а другая заменяет кнопки. Конечно же, не каждый сможет столь же ловко управляться с ножной мышью, как с ручной. Однако неоспоримым достоинством ножной мыши является то, что она позволяет высвободить руки для более важных занятий. И совсем незаменимой она становится тогда, когда руками невозможно воспользоваться из-за болезни или по другим обстоятельствам.

Существуют не только механические мышки, но и оптические, в которых направление и скорость движения определяется по отражению света от специального коврика. Бывают беспроводные мышки и даже миниатюрные беспроводные мышки, которые при работе одевают на палец как перстень.

Шаровой манипулятор выполняет ту же работу, что и мышь. Да и внешне он выглядит как механическая компьютерная мышь, перевёрнутая на спину. Шарик, по которому ездит мышь и который находится у неё внизу, у манипулятора расположен на виду - сверху. Он вмонтирован обычно в корпус компьютера или в клавиатуру. Для управления компьютером этот шарик вращают в разных направлениях пальцами. Рядом с шариком размещены клавиши манипулятора.

Одни люди предпочитают работать мышью, другие - шаровым манипулятором.

Манипулятор более точен, чем мышь, поскольку шарик в нём крупнее, да и вращают его более чувствительными пальцами, а не грубой кистью.

Если компьютер используется для игровых и тренажёрных задач, а также в некоторых случаях, то для управления перемещением объекта по экрану удобно пользоваться специальной ручкой, имеющей название джойстик - в буквальном переводе палочка радости.

Джойстик применяется во многих играх с примитивным сюжетом. Простейший джойстик по принципам действия похож на клавиши. И возможности его близки к возможностям клавиатуры. В такой ситуации опытный пользователь может предпочесть клавиатуру, а новичку более привычным может показаться джойстик.

Современные джойстики делят на пять конструктивных вариантов. Они могут быть выполнены в виде самолётной ручки управления или штурвала, а также бывают кнопочными, настольными и комбинированными.

Виртуальная реальность.

Очки виртуальной реальности.

Самые ранние - это красно-синие очки. В игровой индустрии применяются они не часто, т.к. игру с самого начала надо делать под них. И, что отрадно, игра не требует мощных систем: отлично идёт на Р 133&16 Мб RAM. Существуют и более сложные очки. Принцип их действия заключается в следующем. На экран выводится изображение для одного глаза в тот момент, когда очки затемняют другой. И, поочередно показывая для каждого глаза свое изображение, очки создают иллюзию трехмерности изображения на экране. Такой тип очков наиболее распространен и прилагается к некоторым видеокартам.

Есть множество других фирм по производству очков виртуальной реальности.

При использовании "метода затемнения одного глаза" нужно помнить, что для создания такого изображения необходима вдвое большая частота обновления экрана, т.к. система для каждого глаза обрабатывает отдельную камеру, и для каждого глаза выводится свое, невидимое для другого изображение. Так что, если частота регенерации изображения 80 Гц, то для каждого глаза в отдельности она будет лишь 40 Гц. Для наиболее комфортного использования таких очков надо вставлять частоту около 160-170 Гц.

Виртуальные бинокли.

Эти приспособления уже не просто затемняют поочередно глаза, а сами выводят изображения для каждого глаза. Основа биноклей - активные LCD-матрицы с углом обзора 30-60 градусов. Появились они на рынке сравнительно недавно и не успели завоевать доверие у широких масс, и техника еще не достигла нужного уровня для безопасной работы.

- VR-шлем (Head-Mounted-Display, HMD).

Принцип действия такой же, как и у биноклей: фиксирование изображения для каждого глаза.

Система отслеживания положения головы имеет чувствительность 0.5° при допустимом 70-градусном отклонении вверх/вниз и 0.1-градусную чувствительность во всей горизонтальной плоскости (360°). Фокус расположен на расстоянии 3.35 метра, что препятствует быстрому утомлению глаз.

- 3D панели.

Эти устройства можно сравнить с VR-очками, но с тем отличием, что они одеваются на монитор. При использовании 3D панелей изображение на обычном мониторе обретает глубину, правда есть одно ограничение: диагональ дисплея должна быть 17 или 21 дюйм.

- 3D звук.

Существует несколько технологий создания 3D-звука. У Creative это EAX, y Aureal - A3D, y Microsoft это DirectSound3D, реализованный в библиотеках DirectX. Все они позволяют воспроизводить настолько реалистичный звук, что его трудно отличить от настоящего.

- Vr - перчатки.

Пока что перчатки для виртуальной реальности не заняли таких прочных позиций, как некоторые очки. Их технологии еще слишком дороги для развлечений, хотя и могут быт доступны в некоторых виртуальных залах от Electronic Visualization Lab.

Отслеживать движения пальцев им помогает сложная система эластичных световодов и пара десятков датчиков. Как только палец начинает сгибаться, световод сужает просвет, а датчики улавливают падение интенсивности света на каком-либо участке. Адекватно этим изменениям ведет себя кисть в виртуальном пространстве. Естественно, эта технология разработана больше для научных исследований, нежели для игр.

- Датчики кисти.

Помимо перчаток существуют и другие устройства слежения за перемещениями кисти. В самые простые встроен только position tracker, отслеживающий перемещения небольшого кубика, который нужно держать в одной из рук.

- VR-костюм.

Самым полным набором оборудования для виртуальной реальности является виртуальный костюм. Он состоит из обтягивающего комбинезона со множеством магнитных сенсоров, которые отслеживают движения всех частей тела. К нему добавляется HMD, датчик кисти (реже перчатка) и провода для присоединения всего этого к компьютеру. Тогда уж точно будет полный комплект ощущений.

- Перспективные устройства.

Оно состоит из системы химических аэрозолей, смешивающихся при необходимости. Химический состав баллончиков не безвреден - он притупляет чувствительность нашего носа.

Технологии виртуальной реальности сегодня очень быстро развиваются. Сама ВР применяется во многих сферах жизни. Роботы, которыми управляет человек из виртуальной реальности, выполняют опасную или тонкую работу.

Для создания игр широко применяется технология Motion Capture, позволяющая "снять" движения с человека и присвоить их трехмерной модели. Та же технология используется и при оживлении нарисованных персонажей в голливудских фильмах. И, наконец, виртуальная реальность может использоваться для развлечений, ведь она помогает представить себя в другой роли и в другом обличии.

Все это заставляет стремительно развиваться VR-технологии.

Лазерные диски, CD-ROM

В связи с ростом объемов и сложности программного обеспечения, широким внедрением мультимедиа приложений, сочетающих движущиеся изображения, текст и звук, огромную популярность в последнее время приобрели устройства для чтения компакт- дисков CD-ROM. Эти устройства и сами диски, относительно недорогие, очень надежны и могут хранить весьма большие объемы информации (до 650 Мбайт), поэтому они очень удобны для поставки программ и данных большего объема, например каталогов, энциклопедий, а также обучающихся, демонстрационных и игровых программ.

Принцип действия. Как и в компакт-дисках, применяемых в бытовых СD-плейерах, информация на компьютерных компакт-дисках кодируется посредством чередования отражающих и не отражающих свет участков на подложке диска.

Хотя по внешнему виду и размеру используемые в компьютерах компакт-диски не отличаются от дисков, применяемых в бытовых СD плейерах, однако компьютерные устройства для чтения компакт-дисков стоят существенно дороже. Видеокарты

При смешении сигналов основные проблемы возникают с видеоизображением. Различные ТВ-стандарты, существующие в мире (NTSC, PAL, SE), применение разных мониторов и видеоконтроллеров диктует разнообразие подходов в разрешении возникающих проблем. Однако в любом случае требуется синхронизация двух изображений, для чего служит устройство генлок (genlock). С его помощью на экране монитора могут быть совмещены изображение, сгенерированное компьютером (анимированная или неподвижная графика, текст, титры), и "живое" видео. Если добавить еще одно устройство - кодер (encoder), компьютерное изображение может быть преобразовано в форму ТВ-сигнала и записано на видео.

TV-тюнеры

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

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

MPEG-плейеры. Данные устройства позволяют воспроизводить последовательности видеоизображения записываемых на компакт-дисках, качеством VNS. Скорость потока сжатой информации не превышает обычно 150 Кбайт/с.

Основная сложность задачи решаемой MPEG кодером, состоит в определении для каждого конкретного видеопотока оптимального соотношения между тремя видами изображения: (I)ntra, (P)redicted и (B)idirectional. Первым MPEG -плейерам была плата Reel Magic компании Sigina Desing в 1993 году.

3. Мультимедийный компьютер

"Мультимедийный компьютер" - это такой компьютер, на котором мультимедийные приложения могут в полной мере реализовать все свои возможности.

Мультимедийный компьютер должен уметь многое: отображать на экране монитора графическую и видео-информацию, анимацию, воспроизводить с высоким качеством различное звуковое сопровождение, музыку, в том числе и с музыкальных компакт-дисков, и многое другое.

Аппаратный состав мультимедийного компьютера:

- Корпус с блоком питания

- Системная (материнская) плата

- Центральный процессор

- Оперативная память

- Видеоадаптер

- Монитор

- Накопитель на жестких дисках

- Клавиатура

- Мышь

- Дисковод CD-ROM

- Дисковод гибких дисков

- Звуковая карта

- Дисковод DVD

- Модем

- Телевизионный и УКВ тюнер

Не так давно корпорация Intel и Microsoft при участии других грандов компьютерной индустрии подготовили спецификацию компьютера PC 99. Этот стандарт определяет типы систем персональных компьютеров, предназначенных для выполнения определенных функций. Рассмотрим класс "Entertainment PC" развлекательный или мультимедийный компьютер).

С точки зрения этапов развития аппаратной части компьютера наибольший интерес вызывают следующие требования:

- Полный отказ от интерфейса шины ISA

- Все компоненты системной (материнской) платы должны соответствовать спецификации Plug-and-Play

- Порты COM и LPT рекомендуется использовать только для подключения принтеров

- Интерфейсы IDE/ATA и ATAPI для внешних накопителей подлежат замене на IEEE1394

- Для модемов рекомендуется интерфейс USB

- Для сканеров и других устройств ввода изображений рекомендуется использовать интерфейсы SCSI или IEEE1394

- Для звуковых карт возможны интерфейсы USB или PCI

- Графические адаптеры допустимы только с интерфейсом AGP или PCI

- Подключать мышь и клавиатуру рекомендуется через интерфейс USB или PS/2

Впервые в спецификации отражены требования к разрешению и другим параметрам мониторов.

Требования, приводимые в PC 2001, направлены на создание компьютеров под управлением Windows Me, Windows 2000 Professional, Window XP предназначенных для работы с типичными Windows-приложениями. Естественно, речь идет не о базовых аппаратных требованиях, предъявляемых операционными системами, а об оптимальных.

Основная идея PC 2001 - сделать стандартом де-юре требования инициативы Intel Easy PC, направленной на превращение компьютера в несложный, надежный и стабильно работающий бытовой прибор. "Лейтмотив" Easy PC - отказ от шины ISA, быстрая загрузка и интеллектуальное управление питанием. Безусловно, это далеко не полный список идей Easy PC, однако он дает довольно четкое представление.

Особенность PC 2001 - отсутствие жесткого разделения ПК на классы. В частности из текста исключены упоминания об Office PC, Consumer PC и Entertainment PC, которые были четко специфицированы в PC 99. Теперь все, что не является Workstation (рабочей станцией) и Mobile (ноутбуком), попадает под категорию PC System.

В PC 2001 происходит полный отказ от шины ISA, а также признаются устаревшими ее производные - PS/2, COM, LPT, FDD. Причем сам USB должен эволюционировать до уровня спецификации 2.0, где скорость передачи достигает 480 Мбит/с.

Программный состав мультимедийного компьютера:

- Операционная система

- Прикладные мультимедийные приложения

Операционная система

За последние несколько лет мультимедийные приложения стали одним из наиболее быстро растущих сегментов рынка программного обеспечения. Большинство современных компьютеров продаются с установленными приводами CD-ROM, звуковыми картами и мощными графическими адаптерами. Чтобы иметь возможность воспользоваться всеми этими аппаратными средствами поддержки мультимедиа на компьютере должна быть установлена операционная система, поддерживающая все эти устройства. Наиболее ярким примером является ОС Microsoft Windows 98 или Windows Millenium. Архитектурные решения в мультимедийном расширении Windows 9х позволяют воспроизводить оцифрованное видео, аудио, MIDI. Windows 9x - это 32-разрядная операционная система с поддержкой приоритетной многозадачности и многопоточности. Благодаря этому достигается более качественное воспроизведение информации от различных источников, а большое число встроенных драйверов мультимедийных устройств в значительной степени облегчают работу на современных компьютерах различной конфигурации.

Прикладные мультимедийные приложения

К прикладным можно отнести мультимедийные приложения, с которыми непосредственно работает обычный пользователь мультимедийного компьютера. В первую очередь это компьютерные игры. Также сюда можно отнести мультимедиа-энциклопедии, видео и аудиоплееры, программы для создания и просмотра презентаций и многие другие.

Таким образом, мультимедийный компьютер - это компьютер, обеспечивающий полнофункциональную работу мультимедийных программ, то есть имеющий возможность воспроизводить различные звуки, музыку и видеоданные, просматривать графические изображения.

Заключение