Видеотехнологиялардың компьютерлік құралдары.
Видеотехнология дегеніміз – сурет немесе кескіндерді қолдану технологиясы. Бұл технологияның алдында визуализация болған, қысқаша айтқанда мәліметтерді сурет түрінде көру. Мәліметтерді өңдеу көлемінің жылдам өсуі қабылданған ақпараттарды жаңаша қабылдап алу амалдарын іздеуді талап етеді. Видеоконференцияларды ұйымдастыру – бір-бірімен алыста орналасқан қолданушылардың жиналысы «қимылдайтын бейнелер (суреттер)» базасына негізделген технологиямен тығыз байланысты. Бұл кезде техникалық құралдар нақты уақыт режимінде жұмыс істейді. Видеотерминалды құрылғылар қолданушыға тексттік және графикалық ақпаратты визуалды қабылдануы (көрінуі) үшін қолданылады. Видеотехнологиялар видеомонитордан (дисплей ) және видеоконтроллерден (видеоадаптер) тұрады. Видеоконтроллерлер ПК жүйелік блогының құрамына кіреді (аналық тақтаға видеотақта орналасады), ал видеомониторлар – ПК-ның сыртқы құрылғылары. Видеомонитор, дисплей немесе монитор ақпараттың экрандағы визуализациясын жасайтын құрылғы. Видеоконтроллерлер ақпаратты монитор көрсете алатын сигналға түрлендіру үшін және монитор жұмысын басқару үшін арналған. Суретті мониторға шығару. Сурет жүйелік шина арқылы видеоадаптер платасында орналасқан видеожадыға жазылады. Одан кейін видеоадаптер видеожадыдан суретті оқып оны видеосигналға айналдырады, ал видеосигнал болса монитордың кірісіне беріледі. Видеосигналдар стандартты параметрлерге ие болады, сол себепті біз компьютерге кез келген типтегі мониторды қоса аламыз (Электронды – сәулелік түтікшелі мониторлар, Сұйықкристаллды мониторлар, Плазмалы панельді мониторлар).
Видеоконтроллер.
Видеоконтроллер (видеоадаптер) мәліметтерді сигнал түріне ауыстыра отырып, оны монитордың экраны арқылы көрсететін және де мониторды басқарушы мен ақпаратты монитор арқылы шығарушы жүйеішілік құрылғы болып табылады.
Видеоконтроллер өзіне графикалық контроллерді, оперативті жадыны (видеожады – монитордың экраны арқылы көрсетілетін ақпаратты сақтайды), ПЗУ микросхемасын, сандық-аналогтық түрлендіргішті ққосады. Контроллер ( мамандандырылған немесе арнайы процессор) монитор үшін басқарушы сигналдарды қалыптастырады және де орталық процессормен кодталған суретті видеожадыдан шығаруды біріктіре келе суреттің регенерациясын жасайды. Контроллердің кейбір түрлерінде орталық процессордың кейбір операцияларды орындайды. Кейбір функцияларға аппараттық қолдауы бар контроллерлер орталық процессорларда кейбір операцияларды орындаудан босатады, оларды акселераторлар деп атайды. Акселераторлар қиын графикамен жұмыс істегенде тиімді болып келеді: көптерезелі интерфейс, үшөлшемді графика(3D). Мамандандырылған процессордың негізгі компоненттері: SVGA-ядросы, 2D-жылдамдатқыш ядросы, 3D-жылдамдатқыш ядросы, видеоядро, жады контроллері, жүйелік шина интерфейсі, енгізу-шығарудың сыртқы портының интерфейсі. Осы компоненттердің үлкен бөлігі видеоконтроллердің бір кристалында орналасады. Кейбір компоненттердің сипаттамасы.
2D-жылдамдатқыш – графиканы екі нүктелі координаталар жүйесінде бір жазықтықта өңдеуге арналған құрылғы.
3D-жылдамдатқыш – үшөлшемді суреттерді өңдеуге және тізімдеуге (построение) арналған құрылғы. 3D суретті жасау процесі кезінде 3D аппаратты жылдамдатқыш бағдарламалық қамтамамен әрекеттеседі. Ал процесстің өзі бірнеше кезеңнен тұрады: Объектілердің күйін анықтау; Үшөлшемді модельдерді геометриялық күйіне сәйкестендіре анықтау; Осы модельдерді примитивті элементтерге бөлу – графикалық примитив, өз ретінде көбінесе үшбұрыштардың қолданылуы ( осы кезде 3D-жылдамдатқыш қосылады); Примитивті параметрлердің бүтінсандық мәндерге өзгеруі, олармен аппараттық компоненттер жұмыс істейді; Примитивтерді бояу және соңғы өңдеу. 3D-жылдамдатқыштың негізгі аппараттық элементтері: геометриялық процессор, орнату механизмі және примитивтерді бояу механизмі. Жылдамдатқыштың сипаттамасы максималды жібергіш қасиеті (секундына қанша үшбұрыш), бояудың максималды өнімділігі (секундына қанша нүкте), жылдамдық ( секундына қанша кадр) болып табылады.
Ең маңызды сипаттамасы видеожадының сиымдылығы, ол жадыда сақталған пиксельдер мен олардың атрибуттарының санымен анықталады. Видеоконтроллер экрандағы суреттің табиғи сапасын көрсетуі қажет, ал ол өз ретінде экранда көрсетілетін түстердің санымен, суретті экранға шығару жылдамдығы мен жоғары үлкейту(разрешение) қасиетіне байланысты. Үлкейту қасиеті сөзінің астарында біз экранға пиксельдерді шығаруды қамтамасыз ететін видеоконтроллерді түсінсек болады. 1024х768 үлкейту қасиетінде экранға 786432 пикслеь шығуы керек, ал 2048х1536 үлкейту қасиетінде 3145728 пиксель шығуы керек. Әр пиксельдің сипаттамасы атрибутта сақталуы керек.
Ойнатылатын (воспроизводимый) түстердің саны екілік разрядтардың санына байланысты, олар әр пиксельдің атрибутын елестету немес көру үшін қолданылады. Бір пиксель үшін 4 бит ақпараттың бөлінуі 24, яғни 16 түсті көрсетеді, ал 8 бит ақпарат 256 түсті көрсетеді, 16 бит (High Color стандарты), 24 және 25 бит (SVGA контроллердегі True Color стандарты), сәйкесінше 216 бит 65536224 түс 225 бит 33554432 түс береді. True Color стандартында бір пиксельді көрсету үшін 32 бит қажет, олардың 24 және 25-биттері түстің сипаттамасын көрсеті үшін, ал қалғандары қызметші ақпарат үшін қолданылады.
Графикамен жұмыс істеу үшін қажетті видеожады сиымдылығын атрибуттардың байттарының санын пиксельдер санына көбейте отырып шығаруға болады. Мысалы, True Color стандартында 1024х768 үлкейту қасиетінде видеожадының сиымдылығы кемінде 2,5Мбайт, ал 2048х1536 үлкейту қасиетінде 9,5Мбайт болуы қажет. Текстпен жұмыс істеу кезінде видеожадының көлемі өте үлкен сиымдылықты қажет етпейді.
Суреттің экранға шығу жылдамдығы видеожадының арнайы мамандандырылған процессорымен мәлімет алмасуымен, сандық-аналогтық түрлендіргішпен және орталық процессормен тығыз байланысты болады.
Мәлімет алмасуы жылдам болуы үшін және сандық-аналогтық түрлендіргіш жұмысы жылдам болуы үшін қолданылады:
Видеоконтроллердің ішкі шинасының тактілік жиілігі мен разрядтылығының үлкеюі(256 разрядқа дейін, 600МГц-ке дейін);
Оперативті жадының (ОЗУ) жаңасы немесе жылдам әсер еткіш типтері. Контроллерлерде видеожады ретінде DRAM жадының әртүрлі типтері қолданылады, универсалдылары: SDRAM, DRDRAM, DDR SDRAM; және де ерекше жылдамдары SGRAM (синхронды-графикалық), VRAM және WRAM(видеожадының қос портты типі), 3DRAM (үш өлшемді видеожады).
Орталық процессормен мәлімет алмасу жылдамдығы шинаның жіберу қабілетімен анықталады. Қазіргі компьютерлерде РСІ шинасының орнына жылдамырақ AGP шинасы қолданылады. Мониторға аналог видеосигнал қажет, ол видеосигнал видеожадыда сандық сигнал ретінде сақталады, сол себепті видеоконтроллерде сандық-аналогтық түрлендіргіш RAMDAC орнатылған. Ол экранда суреттің ең нақты түрін қалыптастыруға жауап береді. RAMDAC видеожадыдан келген сандық ағынды монитордың электронды атқыштарына (пушка) – қызыл, жасыл және көкке береді. әр каналға (қызыл, жасыл, көк) арналған сандық-аналогтық түрлендіргіштерге қарағанда RAMDAC түстік палитраға байланысты мәліметтерді сақтауға арналған орнатылған (встроенный) жадыға ие. RAMDAC-тың разрядтылығы және жиілігі сияқты сипаттамалары да суреттің сапасын анықтайды.
Видеоконтроллердің жұмыс істеуі жиілікке байланысты, себебі ол қандай максималды үлкейті қасиетінде және монитордың қандай жиілікте кадрдың жаймасын (кадровая развертка) жасауымен байланысты. Разрядтылық видеоконтроллердің қанша түсті көрсете алатындығын сипаттайды. Әрбір 8 биттік пиксельді монитордығ бір түстік каналына қолдану көп қолданылады (суммалық разрядтылық 24).
Видеоконтроллерлерде ПЗУ микросхемаларының екі типі қолданылады. Бірінші түрі «BIOS видеосын ұстайтындар» - енгішу-шығарудың базалық жүйесін видеоконтроллердің бастапқы қосқышы (запуск) ретінде орталық процессор қолданады. Монитордың экранына шығатын символдардың өзгермелі матрицаларына ие микросхема. Екінші түрі, видеотақталары (видеокарта) электрлік қайта бағдарламаланатын ПЗУ-ға (EEPROM, Flash ROM) ие болады, олар арнайы драйверлер арқылы ақпаратты қайта жаза алады, көбінесе видеоадаптермен бірге келеді. Сол себепті BIOS видеосын және экрандық шрифттерді жаңартуға болады.
Видеоконтроллердің негізгі сипаттамалары:
Жұмыс режимі (тексттік және графикалық);
Түстерді ойнату (воспроизведение) (монохромды және түрлі-түсті ),
Түстер саны және жартыреңдер (полутон) саны (монохромды);
Буферлік жадыдағы сиымдылық пен беттер саны (беттер саны – еске сақталатын тексттік экрандар саны, оның кезкелгені тікелей адресациялау әдісі арқылы монитор экранында шығуы мүмкін);
Мәліметтер шинасының разрядтылығы жүйелік шинамен мәлімет алмасу жылдамдығын анықтайды.
Ортақ қабылданған стандарт келесі видеоконтроллерлерді құрайды:
Hercules – монохромды графикалық адаптер;
MDA – монохромды дисплейлік адаптер (Monochrome Display Adapter);
MGA – монохромды графикалық адаптер (Monochrome Graphics Adapter);
CGA – түрлі-түсті графикалық адаптер (Color Graphics Adapter);
EGA – жақсартылған графикалық адаптер (Enhanced Graphics Adapter);
VGA – видеографикалық адаптер (Video Graphics Adapter), кейбір жерлерде оны «видеографикалық матрица» деп атайды(Video Graphics Array);
SVGA – жақсартылған видеографикалық адаптер(Super Video Graphics Adapter);
PGA – профессионалды графикалық адаптер (professional Graphics Adapter);
Осы уақытта SVGA видеоконтроллерлері үлкен сұранысқа ие. Заманауи SVGA видеоконтроллерлері 2048х1536 үлкейту қасиетін қолдайды, 16,7 млн. Түстің реңдерді өзіне қосады (дамыған 32 разрядтықтарында 33 миллионға жуық түстік реңдер бар), 64Мбайт видеобуфер сиымдылығына ие. Видеоконтроллерді аналық тақтаға видеотақта ретінде бос AGP немесе PCI қосқыштарына орнатады. Кейбір видеоконтроллерлер телевизиялық антенна қосқышына ие (ТВ Тюнер), ол дегеніміз компьютер арқылы теледидар көруге болады. Көптеген видетақталар теледидармен қосылатын портқа ие (TV – out).
Видеоұстау платасы
Видеоұстау платасы (video grabber) – видеоның кадрларын ұстауды, олардың түрленулерін және компьютердің жадысына жазуды орындайды.
« AVerMedia "Live Gamer HD" PCI-Ex1» видеоұстау платасы
Видеоұстау платалары 2 типті болады:
Кадрлардың «грибберлері» (frame grabber) – қозғалмайтын бейнелерді ұстау үшін арналған.
Ұстау платасы (capture broad) – видеокадрларды бөліктеп ұстай алады. Олар компьютерлерге видеокамералар мен видеомагнитофондарға, тюнер бар жағдайда – қабылданған сигналдарды принтерге немесе видеоқұрылғыға қайта жібереді.
Видеосигналды сандық мәліметке айналдырған кезде өте үлкен өлшемді массивтік ақпараттық мәліметтер алынады. Сондықтан процесстің динамикасына қатысты өте қиын мәселелер туындайды. Себебі бір 256 түсті толықэкранды (1024х768) суретті жіберу үшін 1Мбайт мәлімет жіберу қажет, ол үшін 10 секундтан астам уақыт кетуі мүмкін. Осыған байланысты видеоұстау платалары кадрларды кішірейтеді: мысалы, экранның 640х480 үлкейткіш (разрешение) қасиетінде кадр 80х60, 160х120 өлшемдерін ала алады (экранның оналтыдан бір бөлігі видео үшін 240х180 немесе 320х240 өлшемін бөледі (пиксельдерде)). Жоғарысапалы платалар да бар (Creative Lab Video Blaster және т.б. ), олар видеокадрларды толықэкранды режимде көрсете алады. Жадыға өте үлкен өлшемді видеовайлдар жіберілуі және жазылуы кезінде олар сығылады (сжимаются) – видеомәліметтердің компрессиясы жүзеге асады. Бейнені ойнату (воспроизведение картинки) кезінде керісінше процедура орындалады. Қазіргі таңда мәліметтерді сығудың бірнеше әдісі бар, олар программалық та аппараттық та болып жүзеге асады. Ақпаратты сығу құрылғыларын көбінесе кодектер деп атайды ( CODEC – Compressor – DECompressor немесе Coder-Decoder). Кең таралған кодектерге : мысалы, Motion JPEG, INDEO (Intel Video), Cinepak және т.б жатады.
Видеотехнологиялардың ақпараттық құралдарына бәріне ортақ стандарт әлі ойланып табылмады, сондықтан да басқару функциялары (акселераторлар), видеокадрларды ұстау (видеограбберлер), және мәліметті сығу (кодектер) әртүрлі бөлек платаларға жасалады. Арзан платалар қажет болған жағдайда үлкен қуаттылыққа ие процессорлары бар видеокарталар (Ge Force Fx 5200 VIVO, Radeon 9000 VIVO ) және тюнерлер (Tv Tuner) ( Aver Media 2003, Pinnacle PCTV) қолданылады.