Учебники 80389

флешку (рис.8.40). Существует мнение, что внешние тюнеры предпочтительнее внутренних, поскольку на функционирование их электроники не влияет излучение прочих комплектующих ПК. В реальных же ситуациях разницу ме- ждувнутреннимивнешнимТВ-тюнеромзаметитьудаетсядалеконевсегда.

Рис.8.40. Внешние USB тюнеры: Ritmix RDT-100 (слева), ATI TV Wonder 600 (справа)

Плюсами USB-моделей является то, что подключить их можно как к ПК, так и к ноутбуку - благодаря этому можно не беспокоиться о дальнейшей судьбе устройства, если вы решите полностью перейти на использования портативного компьютера.

Минусом является тот факт, что USB-тюнеры, как правило, не являются флагманами индустрии - всегда найдётся внутренний тюнер с более богатой функциональностью (хотя бы потому, что производители начинают выпуск новых серий продуктов именно с выпуска внутренних моделей). Если сравнивать две одинаковые в плане характеристик модели, то цена USB-тюнера всегда будет выше. Автономные ТВ-тюнеры интересны тем, что не нуждаются в ПК. Для организации телеприёмника им необходим только обычный монитор (рис.8.41).

Рис.8.41. Внешние ТВ тюнеры: GOTVIEW USB 2.0 DVD2 (слева), Leadtek WinFast TV PRO II (справа)

Очевидный плюс таких устройств - для них не требуются драйверы. Некоторый дискомфорт может доставить тот факт, что внешние тюнеры (за редким исключением) не позволяют записывать аудио/видео сигнал на компьютер. Кроме того, из числа USB-моделей лишь немногочисленные устройства позволяют одновременно смотреть телепередачи и пользоваться компьютером. Однако даже если такая возможность имеется, то при её использовании качество изображения может быть откровенно неважным.

231

Особенно плохо функция POW работает с кинескопными мониторами при частоте обновления экрана выше 60 Гц.

PCMCIA. Существуют тюнеры, ориентированные на слоты расширения ноутбука (PCMCIA) пример на рис.8.42. Такие модели отличают маленькие размеры и высокая цена - примерно как у топовых моделей тюне-

ров с USB 2.0.

Рис.8.42 Внешние PCMCIA ТВ тюнеры: AverMedia AVer TV Cardbus Plus (слева), TV / FM Pinnacle Tuner PCTV (справа)

Плюсы: Чрезвычайная компактность и, следовательно, максимальная мобильность.

Минусы: меньшая (хотя для большинства пользователей достаточная) функциональность. Зачастую отсутствует видеовход S-Video, так что для оцифровки аналогового видео с внешних устройств они не подойдут.

8.3.12. Видеокарты-комбайны

К этому классу относятся некоторые видеокарты компании AMD (ATI), выходившие под лейблом All-in-Wonder (рис.8.43). Основной конкурент, компания nVidia, вышла на этот рынок с линейкой акселераторов Personal Cinema на базе GeForce FX 5200, и на этом закончила выпуск продукции. Компания ATI продолжает выпускать в видеокарты-комбайны. После перерыва в 2 года в 2008 году ATI выпустила мультимедийный комбайн ATI All-In-Wonder HD. На базе графического адаптера ATI Radeon HD 3650 с 512 Мб памяти DDR2 и ТВ-тюнера ATI TV Wonder HD с чипом

ATI Theater 650 Pro, размещённых на одной печатной плате с шиной PCI Express 2.0 х16.

Плюсы: Единая конструкция, не нужен дополнительный слот PCI. Дешевле, чем два отдельных устройства.

Минусы: При замене видеокарты придётся менять и тюнер. FM-приём. Большинство современных ТВ-тюнеров с поддержкой

приёма радиопрограмм с приблизительно одинаковым качеством. Аналоговое телевидение. Все продающиеся тюнеры умеют показы-

вать аналоговое эфирное “антенное” телевидение. Российским стандартом телевещания является SECAM, однако некоторые телевизионные станции вещают и в PAL. Для адекватного воспроизведения программ со стереозвуком потребуется поддержка NICAM.

232

Рис.8.43. Видеокарты-комбайны: ATI All-In-Wonder HD (слева), Inno3D Tornado Personal Cinema FX (справа)

Цифровое телевидение DVB-T. Стандарт DVB-T (Digital Video Broadcasting Terrestrial) для цифрового эфирного ТВ-вещания в диапазоне дециметровых волн для Европы и других стран был принят в 1996 году. В 1994 году были приняты аналогичные стандарты для спутниковых (DVB-S, Digital Video Broadcasting Satellite) и кабельных (DVB-C, Digital Video Broadcasting Cable) каналов связи. Этот формат, конечно же, развивается и в России, но пока не так быстро, как в Европе. Например, Еврокомиссия обязала все страны, входящие в Европейский Союз, закончить переход к цифровому телевещанию уже к 2015 году, а многие европейские государства намерены завершить переход к цифровому вещанию ещё раньше. В нашей стране также планируется перейти на полностью цифровое телевидение к 2015 году.

Цифровое наземное вещание имеет много плюсов в сравнении с аналоговым. Прежде всего, это единый телевизионный стандарт, не подразделяющийся на всевозможные PAL, SECAM и NTSC. Цифровой телевизионный сигнал может передаваться в формате высокой чёткости HDTV со звуком Dolby AC-3, при этом сохраняется возможность приёма телевидения стандартной чёткости со звуком MPEG-2 Layer II. Если передавать сигнал существующих телеканалов в “цифре”, то для этого понадобится меньшая полоса пропускания. Иными словами, если сейчас в регионах посредством стандартного вещания доступен просмотр 13-18 телеканалов, то при цифровой связи их может быть гораздо больше.

8.3.13. Платы видеозахвата

Платы видеозахвата представляют собой отдельный класс устройств, осуществляющих захват видеосигнала в стандартах PAL/SECAM/NTSC с аналоговых видеоустройств с последующими редактированием и обработкой видео для вывода конечного результата на аналоговую видеоленту. Использование платы видеозахвата позволяет оцифровать VHS кассеты, сигнал с телевизора, подключить аналоговую камеру к компьютеру для организации ви-

233

деонаблюдения... Лидером производства устройств видеозахвата и программного обеспечения является Pinnacle. Она успешно выпускает программный продукт Pinnacle Studio 12.1 и устройства захвата Pinnacle Systems Studio Plus 700 (рис.8.44). Устройство имеет аналоговые видео входы / выходы S-Video и композитный RCA; аудио вход/выход : стерео RCA вход, стерео RCA выход. Цифровые входы/выходы : IEEE1394.

На плате установлен аппаратный кодек M-JPEG реального времени, который умеет захватывать и выводить видео в стандартах PAL/SECAM/NTSC (SECAM — только на вход) с частотой до 25 кадров в секунду. Максимальное разрешениесоставляет720 x 576 (PAL), 768 x 480 (NTSC), 720p и1080i (HDV).

Сжатие осуществляется в формате M-JPEG со степенью компрессии от 3:1 до

100:1. Поддерживает форматы вывода: DV, AVI, DivX, RealVideo 8, Windows Media 9, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, VCD, SVCD, DVD.

Рис. 8.44. Плата захвата видео Pinnacle Studio Plus 700-USB и схема подключения.

Если подключить аппаратуру так, как показано на схеме рис.8.44, то во время захвата можно видеть на телевизоре захватываемый материал, а во время монтажа — обрабатываемое видео. Конечно же, телевизор при захвате получает видеосигнал не с компьютера по шине USB (она в это время занята перекачкой единиц и нулей в сторону компьютера), а напрямую с видеомагнитофона или камеры, подключенной к Pinnacle Studio Plus 700-USB. Кстати, если прекратить подачу какого-либо видеосигнала на устройство, то оно начнет транслировать на телевизор восьмицветную таблицу. Это также может оказаться полезным тому, кто сомневается в правильности цветовых настроек своего телевизора, и поможет привести их в норму.

Оцифровка аналогового видео связана с рядом проблем. Во-первых, для ввода в компьютер видеосигнал должен быть сильно сжатым. Во-вторых, для записи на ленту готовый фильм необходимо разархивировать. Видео можно оставить сжатым только в том случае, если создается файл RealVideo для веб-узла или AVI-файл для CD-ROM. Степень сжатия определяется алгоритмом кодека. Pinnacle Studio DC10 plus использует кодек, работающий с наиболее распространенным форматом M-JPEG (Motion JPEG). Но подобное сжатие приводит к потере качества видеосигнала. Впрочем, это не так заметно при работе с видеосигналом высокого качества, например, записанным видеокамерой формата Hi-8. Но если в качестве исходного материала использовать видео с меньшим разрешением, потеря качества сигнала будет очень заметна. Это не столь важно, если редактируется Home Video, но весьма критично при съемке фильма о некоем важном событии.

234

Рис. 8.45. Конвертер CANOPUS ADVC 300 и PLEXTOR PX-MPE750U

Редактирование видео производится в специальной программе видеомонтажа, поставляемой в комплекте с устройством, либо в других видеоредакторах. Впрочем, еще не факт, что «неродное» приложение станет корректно работать с платой.

Видеоконвертеры - это специализированных устройств ввода / вывода видеосигнала. Такие устройства обеспечивают аппаратное сжатие аналогового видео в одном из форматов и запись его либо на встроенный жесткий диск или на диск компьютера. В зависимости от производителя устройства поддерживают разное количество форматов сжатия. Видеоконвертеры аппаратно преобразуют сжатое цифровое видео и звук в аналоговый сигнал, для его просмотра на телевизоре или записи на видеомагнитофон. Устройства соединяются с компьютером по цифровому интерфейсу USB, IEEE1394 некоторые могут работать автономно, только на воспроизведение, такие устройства ещё называют мультимедиа плеер. Примером устройств является Canopus ADVC-100, PLEXTOR PX-M402U, мультимедиа плеер PLEXTOR PX-MPE750U (рис.8.45).

8.4.Средства интерактивного взаимодействия (ввод-вывод данных и управление компьютером)

8.4.1.Терминал

Понятие терминала в соответствии с телекоммуникационными стандартами относится к сочетанию устройств ввода и вывода информации (например, сканер и принтер и т. п.), однако чаще всего под терминалом понимается оконечное устройство ЭВМ, предназначенное для диалога «человек—машина». Узко специализированные устройства — банкоматы, кассовые аппараты со сканерами штрих-кода — здесь не рассматриваются.

Терминалы, или терминальные устройства ЭВМ, являются важней-

шей компонентой систем, основанных на человеко-машинном взаимодействии. Это диалоговые или интерактивные устройства, предназначенные для ввода/вывода небольших количеств информации, первоначально с целью управления вычислительным процессом и наблюдения за его ходом, а

235

в дальнейшем также для ввода-вывода исходных данных и результатов работы программ.

Механические терминалы. Первоначально в ЭВМ использовались в качестве терминалов механические устройства, заимствованные из смежных технологий — связь и оргтехника — телетайпы (типа ТА-67), телеграфные аппараты (СТА-2М), электрические пишущие машинки (ПМ типа CONSUL). Низкие скорость обмена информацией с ЭВМ и надежность механических терминалов, а также трудности с исправлением информации (редактированием) ограничивали их применимость и, в частности, делали бессмысленным их использование пользователями-программистами для отладки программ и прочих манипуляций.

Электронные терминалы. Физически электронный или видео-

терминал - представляет собой клавиатуру (keyboard), сопряженную с

экранным устройством (screen) дисплеем или монитором. Ранние модели видеотерминалов (ВТ) использовали символьный (алфавитно-цифровой) характер выводимой информации, современные системы используют объектный графический интуитивный интерфейс.

Клавиатура терминала — устройство для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. Содержит стандартный набор клавиш печатей машинки и некоторые дополнительные клавиши — управляющие и функциональные клавиши, клавиши управления курсором и малую цифровую клавиатуру.

Все символы, набираемые на клавиатуре, немедленно отображаются на мониторе в позиции курсора (курсор — светящийся символ на экране монитора, указывающий позицию, на которой будет отображаться следующий вводимый с клавиатуры знак).

Клавиатура содержит встроенный микроконтроллер (местное устройство управления), который выполняет следующие функции:

•последовательно опрашивает клавиши, считывая введенный сигнал и вырабатывая двоичный скан-код клавиши;

•управляет световыми индикаторами клавиатуры;

•проводит внутреннюю диагностику неисправностей;

•осуществляет взаимодействие с центральным процессором через порт ввода-вывода клавиатуры.

Клавиатура имеет встроенный буфер — промежуточную память малого размера, куда помещаются введенные символы. В случае переполнения буфера нажатие клавиши будет сопровождаться звуковым сигналом — это означает, что символ не введен (Отвергнут). Работу клавиатуры поддерживают специальные программы, «зашитые» в BIOS, а также драйвер клавиатуры, который обеспечивает возможность ввода русских букв, управление скоростью работы клавиатуры и др.

Клавиатуры с дополнительными функциональными возможностя-

ми. Существуют клавиатуры, отличающиеся от стандартных дополнительными функциональными возможностями. Они могут быть как простыми

236

(со встроенными калькулятором и часами), так и сложными (со встроенными устройствами позиционирования (манипуляторами), особой раскладкой или формой и возможностью перепрограммирования клавиш) (рис.8.46).

Беспроводные клавиатуры. В последнее время большинством производителей выпускается новый тип клавиатур — беспроводные. Такая клавиатура содержит инфракрасный или радиопередатчик, а приемник с помощью кабеля подключается к стандартному разъему клавиатуры системной платы. Естественно такая клавиатура существенно дороже стандартной и чаще всего используется в домашних системах.

Рис. 8.46. Уровни силы клавиатуры Key Tronic, созданной на основе технологии Ergo.

Монитор. Монитор (устройство отображения) — устройство визуального отображения информации (в виде текста, таблиц, рисунков, чертежей и др.).

Подавляющее большинство мониторов сконструированы на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), и принцип их работы аналогичен принципу работы телевизора. Мониторы бывают алфавитно-цифровые и графические, монохромные и цветного изображения. Современные компьютеры комплектуются, как правило, цветными графическими мониторами.

8.4.2. Устройство монитора на основе ЭЛТ

Рассмотрим основные типы современных мониторов и принципы формирования изображения.

Мониторы на основе ЭЛТ. Принцип действия таких устройств заключается в том, что испускаемый электронной пушкой пучок электронов, попадая на экран, покрытый специальным веществом, люминофором, вызывает его свечение. Конструктивно ЭЛТ-монитор представляет собой стеклянную трубку, внутри которой находится вакуум (рис. 8.47). С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором. В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов — иттрия, эрбия и др. Люминофор — это вещество, которое испускает свет при бомбардировке

237

его заряженными частицами. Для создания изображения в ЭЛТ-мониторе используется электронная пушка, которая испускает поток электронов сквозь металлическую маску или решетку на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными люминофорными точками. Электроны попадают на люминофорный слой, после чего энергия электронов преобразуется в свет, т. е. поток электронов заставляет точки люминофора светиться. Эти светящиеся точки люминофора формируют изображение на мониторе (рис. 8.47).

Мониторы подразделяются на монохромные (Monochrome или Mono) и цветные (Colour или Color). Монохромные мониторы могут быть как черно-белыми, так и черно-зелеными или черно-желтыми. Эти мониторы обеспечивали передачу лишь трех уровней градации яркости и имели довольно длительное послесвечение.

Рис. 8.47. Устройство электронно-лучевого монитора (с лева), зернистость - это расстояние между соседними триадами (R, G, B)

Мониторы на основе ЭЛТ обладают рядом недостатков: значительные масса, габариты и энергопотребление; наличие тепловыделения и излучения, вредного для здоровья человека. В связи с этим на смену ЭЛТ-мониторам постепенно приходят плоскопараллельные мониторы: жидкокристаллические - ЖКмониторы, плазменные, электролюминесцентные, мониторы электростатической эмиссии, органические светодиодные мониторы.

8.4.3. Устройство ЖК монитора

ЖК-мониторы (LCD — Liquid Crystal Display) составляют основ-

ную долю рынка плоскопанельных мониторов с экраном размером 13-22". Первое свое применение жидкие кристаллы нашли в дисплеях для калькуляторов и кварцевых часах, а затем их стали использовать в мониторах для портативных компьютеров. Сегодня в результате прогресса в этой области

238

начинают получать все большее распространение LCD-мониторы для настольных компьютеров (рис. 8.48).

Жидкие кристаллы – вещества с изменяемой кристаллической решеткой (агрегатное состояние: не совсем твердые, но и не жидкие), которые были открыты австрийским ботаником Райницером в 1888 году.

Практическое применение жидкие кристаллы нашли только спустя три четверти века, после того как в 1963 году ученый по фамилии Вильямс, работавший в RCA, открыл, что жидкие кристаллы в нормальном состоянии способны пропускать через себя свет. Но если к кристаллам приложить электрический заряд, они начинают отражать или поглощать свет. Именно это свойство жидких кристаллов используется в современных LCDмониторах. Очевидными преимуществами с самого начала разработки новых мониторов были существенно меньший за счет толщины объем LCDмонитора по сравнению CRT-монитором и меньшее потребление электроэнергии. Еще одним преимуществомсталоотсутствиевысокочастотногоизлучениявблизиэкрана.

В 1968 году в RCA создали прототип ЖК-дисплея (LCD). Используемые кристаллы были слишком нестабильными для начала промышленного производства. Однако вскоре профессор английского университета в Гуле (Hull University) открыл бифенил (Biphenyl) –

очень стойкое жидкокристаллическое вещество. С тех пор технология намного продвинулась, но именно бифенил позволил начать широкомасштабное производство ЖК-дисплеев.

Цветные жидкокристаллические панели, являющиеся основой LCDмониторов, делятся на два вида: активные и пассивные. Также используется название активные и пассивные матрицы.

Активные матрицы основаны на тонкопленочном транзисторе (Thin Film Transistor – TFT). Они обладают более

четким, чистым изображением и большим углом видимости, чем пассивные. Достигается это за счет более высокой частоты обновления. В активных матрицах управление каждой точкой экрана осуществляется отдельным транзистором. В пассивных матрицах используется сетка вертикальных и горизонтальных связей.

Первые матричные технологии, так называемые пассивные матрицы, вполне неплохо работали с текстовой информацией, но при резкой смене картинки на экране оставался след перемещения объекта, поэтому такого рода устройства не подходили для просмотра видеофильмов и игр. Сегодня на пассивных матрицах работает большинство портативных компьютеров, пейджеры и мобильные телефоны.

239

Одной из первых технологий пассивных матриц была технология Twisted Nematic (TN, кристаллические экраны). Мониторы с такими матрицами обладали малыми углами обзора – порядка 90° по горизонтали и вертикали и большим временем включения и выключения ячейки матрицы

– порядка 50 мс, что эквивалентно частоте смены кадров 20 Гц. Естественно, что при просмотре видео или в играх из-за низкой частоты прорисовки изображение искажалось.

Существенно улучшить характеристики TN-матриц без значительного изменения и удорожания конструкции удалось путем использования

Рис. 8.49 Технология пассивных матриц Twisted Nematic (TN)

технологии Super Twisted Nematic (STN) и применения полимерных пленок с двойным лучепреломлением.

Оригинальная технология TN предполагает закручивание спирали жидких кристаллов на 90° (рис. 8.49). Достигается это размещением слоя кристаллов между выравнивающими пластинами с бороздками, направленными перпендикулярно друг другу.

Когда к электродам, находящимся за выравнивающими пластинами, не приложено напряжение, спираль расправляется и не меняет направление поляризации проходящего вдоль нее света. В этом случае свет задерживается наружным поляризационным фильтром и мы видим черный пиксель. При включении напряжения спираль закручивается так, чтобы находящиеся на ее концах кристаллы легли в бороздки. Свет, прошедший через внутренний поляризационный фильтр, следуя вдоль спирали, меняет свою поляризацию на 90° и потому пропускается внешним фильтром, в итоге формируется белый пиксель. Изменяя напряжение, можно получить серые оттенки.

Технология STN предусматривает закручивание спирали при снятом напряжении на угол около 210°. При этом удается сократить время на раскручивание спирали до положения, обеспечивающего непрохождение светового потока. Инерционность, или, как говорят, время отклика панелей

240