Мультимедийный компьютер

Мультимедийный компьютер – это компьютер, который, как правило, оснащен звуковой и видеокартами, звуковыми колонками, микрофоном и высокоскоростным DVD-дисководом (в крайнем случае, CD-дисководом), видеокамерой и т.п. В большинстве случаев используется MIDI-совместимая звуковая карта, к которой через соответствующий разъем могут быть подключены электронные музыкальные инструменты (синтезатор, гитара и т.п.).

Звуковая карта вместе с выносными колонками предназначена для воссоздания высококачественного стереозвучання, а совместно с микрофоном — для записи на диск речи, музыки и других звуков.

Современная звуковая карта может использовать несколько способов воспроизведения звука. Одним из простейших является преобразование ранее оцифрованного сигнала снова в аналоговый. Глубина оцифровки сигнала (например, 8, 16 или 24 бит) определяет качество записи и, соответственно, воспроизведения. Аппаратные средства, необходимые для прямой записи и воспроизведения сигнала, называют цифровым аудиоканалом.

Другой способ воспроизведения звука заключается в его синтезе. При поступлении на синтезатор некоторой управляющей информации по ней формируется соответствующий выходной сигнал. В настоящее время применяются две основные формы для синтеза звукового сигнала:

• синтез на основе использования частотной модуляции (FM-синтез);

• синтез с применением таблицы волн (сэмплов) — так называемый табличный, или WT-синтез (WaveTable).

Поскольку эти виды синтеза также являются цифровыми, для них необходимо преобразование сигнала при помощи цифро-аналогового преобразователя (ЦАП или DAC — Digital to Analog Converter).

Управляющие команды для синтеза звука могут поступать на звуковую карту, например, от MIDI-устройства (Musical Instruments Digital Interface). MIDI определяет протокол передачи команд по стандартному интерфейсу.

Видеокарта для мультимедийного компьютера должна обеспечить возможность полноэкранного синхронизированного отображения видео с адекватной передачей движения (например, демонстрации рекламных роликов, клипов с высокой разрешающей способностью и другой видеопродукции).

Для решения задач мультимедиа в состав видеокарты должен входить специальный графический процессор — мультимедиа-акселератор, обеспечивающий как ускорение выполнения графических операций, так и выполнение ряда операций по обработке видеоданных от разных источников.

Различают двухмерные и трехмерные акселераторы (2(3)D-ускорители, 2(3)D-акселераторы, Windows-акселераторы или GDI-акселераторы).

2D-акселераторы представляют собой специализированные графические процессоры, способные самостоятельно рисовать на экране курсор мыши, элементы окон и стандартные геометрические фигуры, предусмотренные GDI — графической библиотекой Windows. 2D-ускорители обмениваются данными с видеопамятью по своей собственной шине, не загружая системную шину процессора. По системной шине 2D-ускоритель получает только GDI-инструкции от центрального процессора.

К дополнительным функциям 2D-акселераторов относятся:

• функции по ускорению вывода видео в форматах AVI, Indeo, MPEG-1 и др.;

• аппаратная цифровая компрессия и декомпрессия видео;

• вывод TV-сигнала на монитор, низкочастотный видеовход и высокочастотный TV-вход;

• работа с телетекстом и др.

Современные 2D-ускорители имеют 64- или 128-разрядную шину данных, причем для эффективного использования возможностей этой шины на видеокарте должно быть установлено 2 или 4 Мбайт видеопамяти соответственно, иначе данные будут передаваться по вдвое более узкой шине с соответствующей потерей в быстродействии.

Микросхемы 2D-ускорителей производят nVidia, ATI, Cirrus Logic, Chips&Technologies, Matrox, Number Nine, S3, Trident, Tseng Labs и другие компании.

3D-акселераторы предназначены для ускорения операций трехмерной графики. В ПК трехмерные объекты представляются с помощью геометрических моделей, состоящих из сотен и тысяч элементарных геометрических фигур (обычно треугольников). Задаются пространственное положение источников света, отражательные свойства материала поверхности объекта, степень его прозрачности и т.п. Некоторые объекты могут частично загораживать друг друга, между ними может переотражаться свет; пространство может быть не абсолютно прозрачным, а затянутым туманом или дымкой. Учитываются эффекты перспективы. Чтобы поверхность смоделированного объекта не выглядела искусственной, на нее наносится текстура — двухмерная картинка, передающая цвет и фактуру поверхности. Такие модели трехмерных объектов с учетом примененных к ним эффектов должны в конечном итоге быть преобразованы в плоское изображение. Эту операцию, называемую рендерингом, и выполняет 3D-ускоритель.

К наиболее распространенным операциям, которые 3D-ускоритель выполняет на аппаратном уровне, относятся:

• удаление невидимых поверхностей;

• закрашивание элементарных геометрических фигур, составляющих объект, определенным цветом, зависящим от освещенности;

• отсечение части объекта, видимой на экране;

• расчет освещения;

• наложение текстур или наложение плоского растрового изображения на трехмерный объект с целью придания его поверхности большей реалистичности;

• фильтрация (уменьшения нежелательной «зернистости» при изменении масштаба текстуры при приближении к 3D-объекту или при удалении от него) и сглаживание (уменьшение искажений текстурных изображений с помощью их интерполяции, особенно на границах);

• прозрачность, или альфа-канал изображения — информация о прозрачности объекта, позволяющая строить такие прозрачные и полупрозрачные объекты, как вода, стекло, огонь, туман и дымка;

• наложение тумана;

• смешение цветов (дизеринг).

Для поддержки функций 3D-ускорителя в программах существует несколько интерфейсов прикладного программирования, или API (Application Program Interface), позволяющих приложению стандартным образом использовать возможности 3D-ускорителя. На сегодняшний день существует множество таких интерфейсов, среди которых наиболее известны Direct3D (Microsoft), OpenGL (Silicon Graphics), Glide (3Dfx), 3DR (Intel), Heidi (Autodesk), RenderGL (Intergraph).

В настоящее время наиболее известны 3D-ускорители на чипсетах nVidia GeForce, nVidia Riva TNTх, 3Dfx Voodooх, ATI, Matrox Gххх и др. На базе этих чипсетов производятся собственно видеокарты.

Современные 3D-видеокарты обладают и функциями ускорения двухмерной графики.

Дисковод DVD помимо работы с DVD-дисками (Digital Versatile Disc – цифровой многоцелевой (универсальный) диск) — оптическими дисками нового поколения (с емкостью 4,7-17 Гбайт), применяемыми для хранения не только полнометражных фильмов или музыки сверхвысокого качества, но и компьютерных программ, должен также обеспечивать работу с дисками CD-ROM (-R, -RW), воспроизведение информации с аудиодисков и VideoCD.

Помимо перечисленных устройств в состав мультимедийного компьютера должны включаться такие периферийные устройства как сканер, цветной принтер (лазерный или струйный), модем, клавиатура, оптимизированная под мультимедиа-приложения, оптическая (желательно беспроводная) мышь и др.

Возможности современных компьютеров стремительно развиваются и содержание понятия о мультимедиа быстро меняется вместе с прогрессом аппаратной базы компьютеров. Так, если буквально 3-4 года назад к мультимедийным относились компьютеры, использующие ЦП Intel Pentium 133, 16 Мбайт оперативной памяти, жесткий диск емкостью 10-20 Гбайт, дисковод CD-ROM, 16-разрядную звуковая карту с портом MIDI, видеокарту с памятью 4 Мбайта и монитор, поддерживающий режим 800600 точек, то в настоящее время полноценная мультимедийная рабочая станция должна иметь:

• центральный процессор Intel Pentium 4 с частотой не ниже 3 ГГц;

• оперативную память не менее 1-2 Гбайт;

• жесткий диск (лучше не менее двух) с емкостью 160 Гбайт и выше;

• видеокарту с 3D-ускорителем, оснащенную памятью 256-512 Мбайт;

• 32-разрядную звуковую карту;

• TV-тюнер;

• Web-камеру;

• жидкокристаллический монитор SVGA 19-21”;

• комбинированный DVD/CD-дисковод с возможностью записи.

Реализация возможностей мультимедиа неразрывно связана с операционной системой. В этом плане можно выделить семейство ОС Microsoft Windows, начиная с 95-й версии и заканчивая системой Windows 7. Данное семейство ОС является высокопроизводительной мультимедийной платформой, определяющей следующие особенности мультимедийных технологий:

• архитектурная поддержка цифрового видео, аудио и MIDI, встроенная в ОС, освобождающая пользователей от проблем, связанных с установкой драйверов;

• технология Plug and Play, облегчающая установку и отладку совместимых мультимедиа-устройств;

• наличие программ проигрывания компакт дисков (CD и DVD), а также универсального проигрывателя (Media Player);

• поддержка двух- и трехмерной графики;

• поддержка многозадачности;

• возможность обработки файлов разных форматов (в том числе форматов MPEG (Moving Pictures Experts Group), WAV для аудио, MPEG и AVI для видео);

• 32-разрядная архитектура ОС, позволяющая существенно повысить производительность ПК во время работы с мультимедиа.

Следует указать на новые возможности ОС Windows XP (в плане мультимедиа):

1. Совместимостьприложений.

2. Поддержка новейших стандартов и оптимизация для современных мультимедиа-приложений (в частности, стандарта чтения DVD-дисков UDF 2.01 и форматирования записываемых DVD для файловой системы FAT32; интерфейса DirectX^® 8; стандартов IrDA (Infrared Data Association), USB (Universal Serial Bus), быстродействующей шины IEEE 1394).

3. Наличие встроенного средства для записи компакт-дисков.

4. Появление новых средств работы с мультимедиа, в частности, проигрывателя Windows Media™, который объединяет все возможности работы с мультимедиа в одном удобном приложении. Этот проигрыватель обеспечивает:

• просмотр мультимедийных материалов (виртуальные встречи, программы обучения и др.);

• качественный прием аудио- и видеоданных;

• настройку на более чем 3000 интернет-радиостанций;

• создание собственных компакт-дисков;

• просмотр фильмов на DVD-дисках.

5. Возможность работы с цифровыми фотоизображениями (просмотр, упорядочивание и совместное использование цифровых фотоизображений, а также передача фотоизображений с камеры на компьютер и их пересылка по электронной почте).