Реферат: Что такое мультимедийный компьютер?
· Изображений, записанных в формате «библиотеки фотографий» фирмы Kodak (Kodak PhotoCD)
И множества других видов информации.
Носителем информации на компакт-диске является рельефная подложка из поликарбоната, на которую нанесен тонкий слой отражающего свет металла (обычно алюминия). При записи матрицы компакт-диска лазерный луч прожигает в ней крохотные ямки – питы. При чтении диска в CD-ROM световой поток от лазера фокусируется с помощью оптической системы таким образом, что точка фокуса располагается на поверхности дискового носителя записи. При совмещении точки фокуса с питом, отраженный от поверхности микроуглубления световой поток за счет дифракции практически не попадает на поверхность линзы. Однако если световой поток отражается от поверхности диска, покрытого защитным слоем, он достигает линзы и, пройдя через расщепитель, попадает на фотоприемник. При этом логической единице соответствует участок отражающей поверхности, а логическому нулю – участок рассеивающей поверхности, то есть микроуглубление.
В компьютер компакт-диск пришел из техники цифровой аудиозаписи. Аудио компакт-диск, называемый AudioCD, как и грампластинка, имеет один спиральный трек, начинающийся с периферийной стороны диска. Эта спираль имела 22188 витков и длину более 5 километров. Для выравнивания продольной плотности записи диск вращается с переменной скоростью, а привод обеспечивает постоянство линейной скорости носителя, проходящего под головкой. Скорость считывания аудиоданных, требуемая для воспроизведения звука в реальном времени, соответствует информационной скорости 150 Кб/с. Диск способен хранить информацию 74 минут звучания стереофонического аудиосигнала с частотой квантования 44,1 кГц и 16-разрядными выборками. На диске диаметром 120 мм используется только одна поверхность. В таком же виде появились и первые компакт-диски для хранения данных.
Современные приводы CD-ROM достигли высоких скоростей считывания информации благодаря внедрению технологии CAV (Constant Angular Velocity – постоянная угловая скорость). В этом режиме угловая скорость диска остается постоянной, соответственно на периферийных участках диска данные считываются с большей скоростью, чем на внутренних участках. Средняя скорость считывания при этом гораздо ближе к минимальным значениям, поскольку запись на диске начинается с внутренних областей. Сегодняшние максимальные скорости дисководов CD-ROM, указываемые производителями, традиционно рассчитываются исходя из кратности по отношению к стандартной единице, равной производительности первых CD-ROM (150 Кб/с).
Самые современные дисководы имеют 58-кратную скорость считывания. Так как дальнейшее увеличение производительности за счет увеличения частоты вращения диска практически невозможно (из-за ограничений по механике), сейчас ведутся исследования в других направлениях. Например, фирма Zen Research разработала технологию TrueX, суть которой заключается в параллельном считывании данных с нескольких соседних витков дорожки. Таким образом обеспечивается практически одинаковая скорость считывания по всей поверхности диска, а производительность заметно возрастает.
Главный недостаток стандартных дисководов CD-ROM – возможность считывать, но не записывать информацию. Для этого необходимы другие устройства – дисководы CD-R или CD-RW.
Дисковод DVD
В самом начале аббревиатура DVD обозначала Digital Video Disk – цифровой видеодиск. Однако позднее консорциум DVD отказался от этой расшифровки. Произошло это потому, что стало ясно: на свет родилась не просто новая модель VideoCD, а универсальный носитель информации – как видео и аудио, так и компьютерных данных. Привод DVD тоже является мультимедийным устройством, но пока массового распространения, как CD-ROM, не получил из-за высокой цены.
Впервые слово DVD мир услышал 8 декабря 1995 года. Возвестили рождение нового стандарта крупнейшие мировые производители аудио-видео аппаратуры и носителей, объединившиеся в DVD Consortium: JVC, Hitachi, Matsushita, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sony, Thompson и Toshiba, а также гигант киноиндустрии Time Warner. Позднее мощный альянс раскололся – Sony и Philips заявили, что будут разрабатывать свою собственную технологию. В итоге они создали собственный стандарт PC-RW.
Впрочем, и оставшиеся члены консорциума до недавних пор не могли сойтись во взглядах на будущее DVD. Каким быть DVD-диску – односторонним однослойным или двусторонним многослойным? Словом, возникла неразбериха, которая подпортила репутацию еще не родившемуся DVD. В 1997 – начале 1998 годах между членами DVD консорциума едва не разгорелась настоящая война: каждый участник предлагал свой стандарт и доказывал, что он самый лучший. Поэтому пока что неиспользованные резервы DVD решили «заморозить», ограничившись самым простым и уже утвержденным вариантом – один слой, одна сторона.
По внешнему виду DVD не очень отличается от обычного компакт диска. Преимущество DVD – его высокая емкость. Даже в самом простом варианте (в виде одностороннего однослойного диска) емкость DVD составляет 4,7 Гб, что в восемь раз превышает объем компакт-диска. А ведь диск DVD может быть и двусторонним, многослойным. В таком виде его объем может достигнуть 17 Гб.
На одном диске можно уместить до 140 минут видео с пятью альтернативными звуковыми дорожками на разных языках и четырьмя каналами субтитров. Причем качество, обеспечиваемое DVD, оставляет далеко позади все другие виды носителей.
В настоящее время спецификация на формат DVD-ROM (только чтение) является стандартной и соблюдается всеми производителями. С помощью приводов DVD-ROM можно считывать данные с лазерных компакт-дисков форматов CD-ROM, CD-R, CD-RW, дисков DVD-ROM (односторонних, двусторонних, однослойных, многослойных), дисков видео DVD. Для воспроизведения видео высокого качества в формате MPEG-2 не требуется наличия других дополнительных устройств. Для воспроизведения звукового сопровождения качества Dolby Digital необходима поддержка этого формата со стороны звуковой каты.
Современные устройства DVD-ROM относятся уже к третьему поколению. Чтение данных осуществляется в режиме CAV (постоянной угловой скорости), кратность для дисков DVD лежит в диапазоне 2 – 6, при чтении дисков CD-ROM скорость повыше – от 10 до 24.
Отдельную группу образуют дисководы с возможностью записи на носитель – дисковод DVD-R (однократная запись), DVD-RAM и DVD+RW (оба с возможностью многократной записи).
Звуковая карта
Мультимедийный
компьютер обязательно должен уметь воспроизводить качественный звук. Основным
устройством для работы со звуком стали специализированные звуковые карты. Они
появились на рынке около 10 лет назад.
Сама по себе звуковая карта звучать, разумеется, не может. Поэтому для того, чтобы услышать звук к ней необходимо подключить колонки. На большинстве звуковых карт имеются два входа: линейный и для микрофона, один или два выхода: для колонок и для наушников, а также разъем для подключения внешнего MIDI-устройства или джойстика.
Устройство и принцип работы
Любая звуковая карта имеет дело с двумя основными форматами компьютерного звука: цифровой (Wave-формат) и синтезированный (MIDI). Следовательно, в ее конструкции есть два основных элемента, отвечающих за работу с этими видами звука: Цифро-аналоговый и аналогово-цифровой преобразователь (ЦАП/АЦП) и синтезатор. Разумеется, на плате располагаются и другие элементы, например, микросхема, отвечающая за обработку сжатого звука, а иногда – еще и модуль спецэффектов.
Цифровой звук можно сравнить с фотографией. Это точная цифровая копия музыки, человеческой речи и любого другого звука. Принцип воспроизведения такого звука звуковой картой похож на принцип работы магнитофона. В этом случае звуковая карта лишь переводит цифровой звук в аналоговую форму. Возможно и обратное – аналогово-цифровое преобразование. Оно происходит при записи в компьютер звука от внешнего источника.
Цифровой звук – основной стандарт компьютерного звука сегодня. Именно оцифрованный звук мы слышим, играя в компьютерные игры, слушая аудио компакт-диск или просматривая мультимедиа-энциклопедию.
Если цифровой звук можно сравнить фотографией, то синтезированный (MIDI) звук можно уподобить конструкции, собираемой из стандартных блоков. Блоки – это, проще говоря, звуки, сыгранные определенным инструментом. При воспроизведении MIDI-музыки на звуковую карту идет не цифровой звуковой поток, а команды, заставляющие ее воспроизводить какую-либо ноту определенным музыкальным инструментом. И звуковая карта конструирует из посланного ей кода какую-нибудь мелодию.
Существуют два основных метода воспроизведения MIDI-звука – с помощью частотного синтеза (FM-синтезатор) или волновой таблицы (Wavetable-синтезатор).
В FM-синтезаторе каждый инструмент описан как совокупность нескольких частотных генераторов простых частот, для каждой из которых заданы амплитуда, частота, фаза и другие параметры. Поэтому качество музыки на звуковой карте с FM-синтезатором оставляет желать лучшего. В настоящее время все крупные производители звуковых карт прекратили их выпуск.
В табличном синтезаторе используется волновая таблица. Это своего рода банк, где хранятся оцифрованные образцы звучания реальных инструментов. Поэтому музыка на табличном синтезаторе звучит более реалистично и качественно. Табличным синтезатором снабжены практически все современные звуковые карты.
Основные характеристики
Современные звуковые карты бывают 16 или 20-разрядными. Отличие этих двух типов карт в качестве воспроизводимого ими звука. 16-итные карты обеспечивают неплохое звучание и являются звуковыми картами на каждый день. 20-битная карта – выбор профессионалов.
Звуковые карты также различаются по количеству голосов, которые может одновременно воспроизводить установленный на ней синтезатор при воспроизведении MIDI-музыки. Конечно, лучше карты с большим числом голосов. Однако редко в какой MIDI-мелодии можно найти более 32 голосов, то есть партий инструментов.
Еще одной важной характеристикой является частота квантования звука. Стереозвук высокого качества должен иметь частоту не менее 44,1 кГц. Многие сегодняшние звуковые карты поддерживают даже частоту 48 кГц, хотя на практике такая частота вряд ли понадобится. 44 кГц – вполне приличная частота оцифровки и именно такая частота используется при записи аудио компакт-дисков.
Наличие полного дуплекса говорит о том, что звуковая карта может и воспроизводить и записывать звук одновременно. Этот режим особенно актуален при использовании Internet-телефонии. Полнодуплексными являются практически все карты, выпущенные после 1998 года.
В 1998 году на рынке звуковых карт произошла настоящая революция: после многолетней ориентации на старый интерфейс ISA звуковые карты плавно перешли на более скоростной интерфейс PCI. И сегодня практически все звуковые карты выпускаются именно в этом форм-факторе.
Клавиатура
Клавиатура – внешнее устройство, служащее для ввода буквенно-цифровой информации, а также исполняющее функции управления. Она является неотъемлемой частью персонального компьютера. Со времен появления ПК вплоть до самого последнего времени внешний вид и структура клавиатуры оставались практически неизменными.
После выхода операционной системы Windows 95 101-клавишные клавиатуры были заменены клавиатурами со 104 клавишами. Три новых клавиши были добавлены, чтобы реализовать некоторые возможности новой операционной системы. С появлением Windows 98 на многих клавиатурах также были добавлены клавиши управления режимом энергопотребления компьютера – Power off (включение/отключение питания), Standby или Sleep (переход в режим ожидания или "спячки"), Wake Up ("пробуждение" системы).
В настоящее время существуют и, так называемые, мультимедийные клавиатуры. Их мультимедийность заключается в наличии дополнительных клавиш и устройств. Среди клавиш можно отметить: клавиши управления CD-ROM, клавишу инициализации подключения к сервис-провайдеру, клавиши, дублирующие основные кнопки панели управления Internet Explorer и универсального проигрывателя, управления регулятором громкости и прочие. В качестве дополнительных устройств часто выступают: встроенный микрофон, а иногда и динамики, трекбол, сенсорная панель, порт интерфейса PMCIA, и даже светодиоды подсветки клавиш.
Ряд изменений был связан с эргономическими показателями, то есть с необходимостью соответствия новых клавиатур современным требованиям медицины. Поэтому сейчас появилось множество новых, эргономичных клавиатур самых причудливых форм: изогнутых, снабженных подставками для кистей и так далее.
Сейчас клавиатуры выпускаются с несколькими вариантами интерфейсов: стандартный разъем DIN5, разъем PS/2, интерфейс USB, инфракрасный порт, Bluetooth.
Самое главное изменение, однако, не коснулось ни устройства, ни формы клавиатуры – изменилась ее роль в современном мультимедийном компьютере. Сегодня круг обязанностей клавиатуры едва ли не целиком и полностью ограничивается вводом текста и цифр, а все функции управления с приходом "графического интерфейса" успешно выполняет мышь.
Мышь
Любой современный, а уж тем более мультимедийный, компьютер не возможно представить себе без такого устройства ввода как мышь. Сегодня мы проводим в контакте с мышью гораздо больше времени, чем с клавиатурой. Фактически с ее помощью мы выполняем все доступные операции, кроме разве что ввода текста и цифр.
Мышь передает в систему информацию о своем перемещении по плоскости и нажатии кнопок. Обычная опто-механическая конструкция имеет свободно вращающийся массивный обрезиненный шарик в днище корпуса, передающий вращение на два координатных диска с фотоэлектрическими датчиками. Датчики для каждой координаты представляют собой две открытые оптопары (светодиод – фотодиод), в оптический канал которых входит вращающийся диск с прорезями. Оптопары датчиков могут быть выполнены в виде монолитных конструкций, а могут быть и отдельными элементами, установленными на печатной плате.
Мыши выпускают с тремя или двумя кнопками. Для большинства пользователей достаточно двухкнопочного изделия, так как третья кнопка применяется довольно редко и, как правило, в специализированных профессиональных приложениях. В 1997 году Microsoft разработала новую мышь под названием Microsoft IntelliMouse – на первый взгляд, обычная двухкнопочная мышь с маленьким колесиком, расположенным между клавишами. С помощью его программируемых функций можно выполнять дополнительные операции, например, управлять полосой прокрутки многих популярных программ от Microsoft (MS Word, MS Excel, MS Internet Explorer). Позже появились другие мыши с похожими возможностями.
В 2000 году впервые со времен создания первой мыши (1983 год) появилась конструкция, в каком-то смысле революционная – оптическая мышь. Первой мышью этого класса стала разработка Microsoft IntelliMouse Explorer. Она не имеет вращающихся частей и работает на любой плоской поверхности. Принцип работы ее механизма заключается в непрерывном сканировании световым микроимпульсом подстилающей поверхности, приеме отраженного импульса оптическим детектором и обработке полученных сигналов встроенным цифровым сигнальным процессором. Ввиду отсутствия движущихся частей, такие мыши являются очень долговечными.
Сегодня популярны мыши с интерфейсами COM, PS/2, USB и IrDA (инфракрасный порт).
Программная часть мультимедийного компьютера
Даже самый современный компьютер не будет работать без программного обеспечения, поэтому его стоит рассмотреть поподробней.
Как уже говорилось, мультимедийное программное обеспечение можно условно разделить на прикладную часть (мультимедиа-энциклопедии, компьютерные инры, аудио и видеоплееры и т.п.) и специализированную, к которой можно отнести программы, предназначенные для создания прикладных программ (профессиональные графические редакторы, редакторы 3D-графики, звуковые редакторы и т.д.)
