Реферат: Мультимедиа
в режиме "самообслуживания", но точно также, как продавец в
магазине, убеждает своего покупателя в правильности его выбо-
ра, сопоставляя отдельные товары при демонстрации.
При установке такого терминала в мебельном магазине поку-
патель может может сравнить, сопоставить подходящие (или не-
подходящие) друг к другу предметы комплекта мебели и затем
проверить взаимное оптическое соотношение отдельных предметов
и, если требуется, скорректировать это соотношение, а в авто-
салоне можно демонстрировать все имеющиеся модели со всем воз-
можным оборудованием.
Покупатель может индивилуально подпбрать необходимую ему
модель, а знакомство с оптическим впечатлением может создать
положительные эмоции, способствующие покупке.
3.1.3. Моделирование на компьютере и кибернетическое
пространство (Cyberspace)
Программы моделирования позволяют довольно естесвенно
представить некую реальность с помощью движущегося изображения
и звука в сочетании с интерактивной способностью такой систе-
мы. Такие системы в начале своего существования были весьма
сложны и дороги, поэтому использовались лишь для военных нужд.
С помощью такой системы танковые сражения, воздушные битвы
проводились "всухую". Такое применение выгодно и в финансовом
плане, если подумать об огромных затратах на один час реально-
го (на природе) учения (матеиалы, персонал, боеприпасы, горю-
чее и - не надо забывать о возмещении ущерба). Система модели-
рования для использования в гражданских условиях возникла как
"продукт отходов" (например, в компаниях гражданского воздуш-
ного сообщения). Здесь точно также можно проигрывать ситуации
(происшествия, коньюктуру), близкие к реальной жизни, находить
ошибки и проводить тренировки.
Первые шаги компьютерного моделирования на потребитель-
ском рынке были весьма скромными, но по мере появления мощных
производительных процессоров и увеличения объемов оперативной
памяти на рынке появляются удивительные и реалистичные игровые
программы. Например, компьтерная игра ZWING фирмы Lukas Games,
которая опирается на галерею фильмов STARSWARS. Игрок имеет
возможность начать с простого тренировочного упражнения, а за-
тем быть участником (воевать, летать и т.д.) целого ряда "ис-
торических бтив". Причем видеосистема записывает поведение иг-
рока во время игры. В заключение игрок может просмотреть свое
поведение, свои действия, маневры во время полетов и даже ре-
шения, принятые в ходе игры, а затем сделать выводы. А когда
игрок уже достаточно набрался опыта, он может участвовать в
"битве во Вселенной".
Область, в которй возникает взаимодействие человека и
компьютера и которая проявляется в создании виртуальной (кажу-
щейся) реальности - называемая также CYBERSPACE (кибернетичес-
кое пространство) - расширяет и обогощает это новое направле-
ние применеия мультимедиа. Этот вируальный трехмерный
изображаемый мир динамично реагирует на интерактивное общение
с пользователем. Такие виртуальные миры создаются, как прави-
ло, на базе компьютера и программ CAD (Computer Aided Design -
проектирование с помощью компьютера). Используя специальные
сооружения и соответсвующее оборудование, зритель может перед-
вигаться в таком пространстве.
Но эта идея совсем не нова. Уже в конце шестидесятых -
начале семидесятых годов в Америке была создана интерактивная
система, которая, например, регистрировала присутствие челове-
ка в помещении с помощью видеокамеры и датчиков перемещения,
затем передавала данные в компьютер, который производил соот-
ветствующие эффекты. Конечно, технические возможности того
времени были еще сильно ограниченны и препятствовали быстрому
развитию этой идеи, но, как сказано, попытка была сделана уже
20 лет назад.
После серьезных успехов в деле миниатюризации приборост-
роения были созданы комфортабельные условия для дальнейшего
творфества. Специальный шлем, по размерам несколько больший,
чем обычный шлем мотоциклиста, был оборудован двумя маленькими
мониторами, расположенными прямо против глаз. Эти мониторы
служат для пользователя "глазами в мир", предоставляя полный
электронный обзор. Если пользователь поворачивает голову,
изображение на мониторах также отслеживает смену направления
взгляда без заметной задержки.
Перчатки с датчиком дополняют "вооружение" пользоаптеля.
Эти перчатки при помощи датчиков преобразуют движение руки или
даже отдельных пальцев в электрические импульсы. Датчики ре-
гистрируют положение рук и направление их движения. Кабель из
стекловолокна, проложенный между двух слоев ткани внутри пер-
чаток, реагирует, даже если пошевелить пальцем. Комплексное
движение передается некой виртуальной руке в компьютере, и там
решается вопрос об ответных действиях и реакции. Перчатки поз-
воляют моделировать поднятие и опускание предмета или открытие
и закрывание дверей и т.д.
Дальнейшее развитие идея перчаток нашла в разработке пол-
ностью укомплектованного датчиками костюма. В его конструкцию
заложен тот же принцип преобразования движений тела в электри-
ческие сигналы.
Главным образом поддержку этим разработкам оказывало аме-
риканское космическое ведомство NASA, которе хотело с помощью
этих конструкций управлять, например, роботами.
Пока такие системы попадут на потребительский рынок,
должно пройти еще некоторое время, однако у автора есть уве-
ренность, что наши дети вместо простого наблюдения скучной
комьютерной игры или видеофильма смогут полностью погрузиться
в мир виртуальной реальности и с помощью, например, перчаток
не только смотреть, но и активно вмешиваться в происходящие на
экране события.
3.1.4. "Живое" видео на PC
Видимо, уже в ближайшее время "живое" видео (примерно то,
что вы видите на экранах кинотеатров и телевизоров) на персоо-
нальном компьютере будет таким же привычным делом, каким се-
годня является, например, 24-разрядное представление цветовой
пвлитры. Станут обыденными такие понятия, как видеобазы дан-
ных, видеоэлектронная почта и видеоконференции. С передачей и
воспроизведением звука, текста и графики уже сейчас не возни-
кает больших затруднений, так что дело только за видео.
Для начала стоит напомнить, что видео является пока толь-
ко аналоговым и что персоональный компьютер как устройство об-
работки цифровых данных не может использовать аналоговый сиг-
нал, так сказать "напрямую", и перед вводом в компьютер любой
аналоговый сигнал должен быть предварительно представлен циф-
ровым кодом...
Очевидно, что ни по возможностям хранения, ни по ско-
ростям передачи информации персональные компьютеры совершенно
не способны решать подобные задачи. Что же делать?
Надо каким-то образом сократить поток данных. Использова-
ние имеющихся технических средств не могут привести к решению
поставленной задачи. Пора обратится к специализированным
средствам, обеспечивающим работу со сжатием данных.
Любые методы сжатия данных основаны на поиске избыточной
информации и последующем ее кодировании с целью уменьшения
объема. В настоящее время существует несколько методов сжатия
данных, которые в зависимости от решаемой задачи могут исполь-
зоваться с теми или иными модификациями, и если уж не обилие,
то по крайней мере, достаточное количество программно-аппарат-
ных средств для работы с видео информацией, использующих алго-
ритмы сжатия данных. Как правило их объединяют под общим наз-
ванием "кодеки" (CODEC, COmpressor-DECompressor). Всеобщее
признание получили, например, такие кодеки, ставшие промышлен-
ными стандартами, как Cinepak, Motion JPEG и Indeo. Все эти
средства используют, вообще говоря, одинаковые или во многом
похожие алгоритмы сжатия. Алгоритмы для кодеков делятся на
внутрикадровые и межкадровые (intraframe и interframe). Внут-
рикадровое сжатие может выполняться для каждого кадра. Межкад-
ровое сжатие использует информацию об изменениях кадров. Не
все кодеки используют совместно внутри- и межкадровое сжатие,
от чего естественно, зависит степень компрессии информации.
3.1.4.1. Система DVI
DVI, разработанная фирмами RCA и General Elektric (затем
права на нее приобрела компания Intel), имеет два уровня: пре-
зентационный (Presentation-Level Video, PLV) и реального вре-
мени (Real Time Video, RTV). PLV предлагает полноэкранное ви-
део с частотой 30 кадров в секунду, однако его создание стоит
дорого (примерно 200 долларов за минуту конечного видео). Уро-
вень же RTV достижим и на персональном компьютере, оборудован-
ном соответствующими аппаратными средствами, однако параметры
воспроизведения при этом значительно хуже.
Аппаратным ядром системы DVI является набор i750, состоя-
щий из 2 микросхем, выполняющих обработку видеоинформации в
реальном масштабе времени. Наиболее эффективно его использова-
ние при таких преобразованиях изображения, как например, изме-
нение его масштаба, сдвиг или вращение... БИС Display
Processor 82750DB в реальном масштабе времени выполняет такие
функции отображения , как например, преобразование формата и
цвета, интерполяцию, синхронизацию получаемых разными способа-
ми изображений. С ее помощью можно кодировать строки изображе-
ния так, что в отдельных частях экрана будут содержаться раз-
личные видео и грфические изображения, да к тому же еще с раз-
личным разрешением.
Вся обработка видео информации осуществляется в прост-
ранстве YUV, используемом в телевидении. Переход из прост-
ранства RGB в пространство YUV позволяет эффективно сжать ин-
формацию за счет того, что разрешающая способность зрения че-
ловека является значительно более высокой по яркости, чем по
цвету. Другими словами, полная и детальная яркостная информа-
ция даже при весьма скудной информации о цветности позволяет
получить изображение вполне приемлемого для зрения качества.
В DVI используется эффективное сжатие видеоинформации на
основе метода JPEG, предложенного в 1990 году Объединенной
группой экспертов в области фотографии (Joint Photographic
Experts Group, JPEG) в качестве стандартного для обработки не-
подвижных изображений. Этот метод позволяет достичь очень
высоких коэффициентов сжатия: например, 14-Мбайтный файл можно
сжать примерно до 1.2 Мбайт, то есть до емкости обычной диске-
ты. Но сжатие выполняется с потерями, то есть восстановление
после сжатия изображения может отличаться от исходного.
Алгоритм предполагает, что после перевода RGB-изображения
в пространство YUV выполняется так называемое прореживание
данных цветности. Впрочем прореживание может и не выпол-
няться. При дальнейшей обработке используется метод ЦОС
(используется дискретное косинусное преобразование - разновид-
ность дискретного преобразования Фурье). Далее, полученные
данные перекодируются в соответсвии с одним из методов опти-
мального кодирования (метод Хааффмена), при котором чаще
встречающиеся значения кодируются меньшим числом разрядов, что
позволяет плотно "упаковывать" полученную информацию. При вос-
становлении изображения перечисленные преобразование выполня-
ются в обратном порядке.
Возможная степень сжатия зависит от характеристик изобра-
жения: а именно, изображения, в которых соседние пикселы мало
отличаются друг от друга, сжимаются лучше.
Для кодирования аудиоинформации в DVI используется
ADPCM-алгоритм (Аdaptive Delta Pulse Code Modulation -
адаптивная дельта-импульсно-кодовая модуляция, АДИКМ). Как из-
вестно при таком кодировании сохраняется только разность между
текущим значением сигнала и предшествующим.
Примером реализации коммерческого продукта DVI для персо-
нальных компьютеров стал комплект Action Media 750, выполнен-
ный на базе набора i750. Одна из плат комплекта предназначена
для считывания и воспроизведения видео и звуковых данных, сжа-
тых по методике DVI и записанных, например, на CD-ROM, а дру-
гая для сжатия видео в реальном масштабе времени с последующей
записью на диск.
3.1.4.2. Система INDEO
(INtel viDEO)
INDEO, то есть видео от Intel, является логическим про-
должением линии систем, начатой DVI. Использование одноступен-
чатой схемы сжатия и возможность программной декомпрессии дан-
ных являются несомненными факторами успеха этой кодек техноло-
гии. В отличие от двухступенчатой схемы, при которой процессы
записи и сжатия изображения разделены во времени, в одност-
кпенчатой схеме они совмещены, причем обе операции осуществля-
ются в реальном масштабе времени. При этом информация о после-
довательности видеокадров (30 кадров в секунду) с разрешением
160x120 точек длительностью в одну минуту с использованием
платы iSVR (Intel Smart Video Recorder) может быть сведена
всего к 9 Мбайтам, т.е. сжата в 4-6 раз, а в ряде случаев
достигается коэффициент сжатия и 10:1.
С воспроизведением записанной информации может справиться
и не самый мощный компьютер следующей конфигурации: процессор
486SX с тактовой частотой 25 МГц, SVGA-видеоадаптер (не менее
256 цветов) и звуковая плата с акустическими системами. Из
программного обеспечения требуется только Video for Windows.
3.1.4.3. Видеоконтроллер iSVR
Вообще говоря, видеоконтроллер iSVR предназначен для соз-
дания компьютерных видеоклипов, записи реальных сюжетов с ви-
декамеры, видеомагнитофона, плейера видеокомпакт-дисков в
стандарте PAL. Консструктивно этот контроллер представляет из
себя плату расширения IBM PC-cовместимого компьютера, расчи-
танную на установку в 16-разрядный ISA-cлот.
Несмотря на то, что при записи изображения система
использует свои внутренние форматы (ISYUV9 или INDEO), при
хранении файла на диске применяется стандартный формат AVI
(Audio Video Interleave). В этом формате хранятся все файлы, с
которыми работает Video for Windows. Каждый кадр AVI-файла
хранит цифровую видео- и соответсвующую ему аудиоинформацию.
Это позволит сопровождать непрерывное видеоизображение непре-
рывным звуком. Заметим, кстати, что звуковая и видеоинформация
может встраиваться в документы, созданные при помощи OLE-cов-
местимых (Object Linking and Embedding) приложений Windows,
таких например, как Write, Word, AmiPro 2.0, Quattro Pro,
Lotus 1-2-3, Excel 4.0.
Вместе с видеоконтроллером в комплект поставки входят
следующие программные продукты: Video for Windows, проект под-
готовки презентаций Compel, пакет для создания мультиме-
диа-приложений Megablitz, GateKeeper (более 200 фрагментов ви-
деофильмов, 15 минут фрагментов музыки, анимационные файлы и
т.д.), утилиты конфигурации и тесты.
Для использования iSVR рекомендуется компьютер на базе
процессора 486DX2-66 c 16-мегабайтным ОЗУ и видеоадаптером с 2
Мбайтами памяти (24 разряда на пиксел).
