- •Технические средства информатизации
- •Тема 1.1. Информация: основные определения и понятия
- •1.1.1. Информация: основные определения и понятия
- •Тема 1.2. Определение и классификация технических средств информатизации (тси)
- •Тема 1.3. Общие сведения о представлении данных
- •Тема 1.4. Представление текстовых и числовых данных
- •Тема 1.5. Представление мультимедийных данных
- •Введение к модулю 2
- •Тема 2.1. Классификация эвм
- •Тема 2.2. Общая характеристика конструкции и устройства эвм
- •Тема 2.3. Характеристики эвм
- •Тема 2.4. Архитектура персональных эвм
- •Введение к модулю 3
- •Тема 3.1. Устройство и составные элементы crt-монитора
- •Тема 3.2. Типы масок в crt-мониторах
- •Тема 3.3. Характеристики crt-монитора
- •Тема 3.4. Активные и пассивные жидкокристаллические матрицы
- •Тема 3.5. Устройство lcd-монитора с активной матрицей
- •Тема 3.6. Устройство видеоадаптера
- •Тема 3.7. Основные характеристики видеоадаптеров и технология sli
- •Тема 3.8. Технологии создания графических эффектов
- •Введение к модулю 4
- •Тема 4.1. Классификация печатающих устройств и механические печатающие устройства
- •Тема 4.2. Печатающие устройства с термопереносом красителя
- •Тема 4.3. Современные технологии струйной печати
- •Тема 4.4. Устройство печатающего узла струйного принтера
- •Тема 4.5. Принцип электростатической фотографии
- •Тема 4.6. Устройство лазерных и светодиодных принтеров
- •Тема 4.7. Классификация копировальных аппаратов
- •Тема 4.8. Устройство копировального аппарата
- •Введение к модулю 5
- •Тема 5.1. Классификация сканеров
- •Тема 5.2. Устройство планшетного сканера
- •Тема 5.3. Основные этапы работы планшетного сканера
- •Тема 5.4. Характеристики сканера
- •Пзс: прецизионный взгляд на мир
- •1. Темновой ток
- •2. Неоднородность чувствительности
- •3. Шумы
- •Тема 5.5. Общие сведения об устройстве цифровых фотокамер
- •Тема 5.6. Оптическая система цифровой фотокамеры
- •Тема 5.7. Основные параметры цифровой фотокамеры
- •Тема 5.8. Общие сведения о дигитайзерах и графических планшетах
- •Тема 5.9. Принцип работы графического планшета и его характеристики
- •Тема 5.10. Разновидности 3-х мерных дигитайзеров
- •Введение к модулю 6
- •Тема 6.1. Виды памяти в технических средствах информатизации
- •Тема 6.2. Устройства внутренней памяти технических средств информатизации
- •Тема 6.3. Устройства внешней памяти
- •Тема 6.4. Общие сведения о внешних оптических носителях памяти и устройство привода для чтения носителей cd-rom
- •Тема 6.5. Структура носителей cd и dvd
- •Тема 6.6. Перспективные технологии внешних оптических носителей данных
- •Тема 6.7. Разновидности Flash-памяти и принцип хранения данных
- •Тема 6.8. Разновидности сменных карт Flash-памяти
- •Тема 6.9. Накопители Flash-памяти с usb интерфейсом
- •Будущее накопителей информации. Часть 1. Жесткие диски
- •Тенденции развития магнитных накопителей информации
- •Суперпарамагнитный предел
- •Hamr и soma - технологии 2010 года
- •Вместо заключения
- •Будущее накопителей информации. Часть 2. Ее величество оптика
- •Blue Ray vs hd-dvd
- •Многослойные оптические диски
- •Голографическая память
- •Вместо заключения
- •Введение к модулю 7
- •Тема 7.1. Этапы обработки звуковых данных
- •Тема 7.2. Устройство звуковой карты
- •Тема 7.3. Классификация и характеристики звуковых карт
- •Тема 7.4. Форматы источников видеосигналов для устройств обработки
- •Тема 7.5. Карты оцифровки видео
- •Тема 7.6. Методы сжатия видеоданных
- •Тема 7.7. Способы монтажа видеоданных
- •Типы и характеристики интерфейсов
- •Архитектура системных интерфейсов
- •Системные интерфейсы для пк на основе Intel-386 и Intel-486
- •Интерфейс pci
- •Порт agp
- •Pci Express
- •Интерфейсы накопителей
- •Вопросы для самоконтроля
- •Технология Bluetooth– как способ беспроводной передачи информации.
- •О плохом. Безопасность.
- •Ieee-1394 (FireWire) Введение и история создания
- •Технические характеристики
- •Топология
- •Новые модификации ieee 1394
- •Повышение эффективности
- •Что дальше? 1394b
- •Разъёмы
- •Знакомьтесь, Bus Owner/Supervisor/Selector. Или просто boss
- •Заключение
- •FireWire 800 против всех: сравнение стандартов ieee-1394b, ieee-1394a, usb 2.0, ata-133 и Serial ata 150
- •Струйная печать с твердыми чернилами (со сменой фаз)
- •Пузырьковая струйная печать (bubble-jet)
- •Пьезоэлектрическая струйная печать Физические основы пьезоэлектроники
- •Технологии сканирования изображений. Классификация сканеров, основные характеристики сканеров.
- •Планшетные сканеры.
- •Барабанные сканеры.
- •Штриховые коды. Сканеры штриховых кодов.
- •Плазменные дисплеи, основные характеристики, достоинства и недостатки. Устройство и принцип работы ячейки плазменного дисплея.
- •История жёстких дисков.
- •Физические основы записи и чтения информации
- •Схемы записи и воспроизведения
- •Представление цифровой информации на внешнем носителе
- •Структура накопителя на жестких магнитных дисках
- •Метод записи данных на жесткий магнитный диск
- •Формат записи информации на жестком магнитном диске
- •Адаптер накопителей на жестких магнитных дисках
- •Стандарты usb интерфейсов:
- •Основные технические характеристики и преимущество интерфейса usb:
- •Часть 1.
- •Часть 2
- •Часть 1
- •Часть 2
- •Часть 1
- •Часть 2
- •Часть 1
- •Часть 2
- •Клавиатуры
- •Расширенные 101- клавиатуры
- •104-Клавишная Windows-клавиатура
- •Портативные клавиатуры
- •Индикатор Num Lock
- •Устройство клавиатуры
- •Конструкции клавиш
- •Механические переключатели
- •Замыкающие накладки
- •Резиновые колпачки
- •Мембранная клавиатура
- •Интерфейс клавиатуры
- •Автоматическое повторение
- •Настройка параметров автоматического повторения в Windows
- •Номера клавиш и скан-коды
- •Международные раскладки клавиатуры и языки
- •Разъемы для подключения клавиатуры и мыши
- •Клавиатуры и мыши для порта usb
- •Клавиатуры с дополнительными функциональными возможностями
- •Эргономичные клавиатуры
- •Беспроводные клавиатуры
- •Поиск неисправностей и ремонт клавиатуры
- •Как разобрать клавиатуру
- •Чистка клавиатуры
- •Замена клавиатуры
- •Интерфейсы мыши
- •Последовательная мышь
- •Порт мыши на системной плате (ps/2)
- •Комбинированная мышь
- •Шинная мышь
- •Поиск неисправностей
- •Чистка мыши
- •Конфликты, вызванные прерываниями
- •Драйвер мыши
- •Проблемы при работе с прикладными программами
- •IntelliMouse фирмы Microsoft
- •Устройство TrackPoint II/III
- •Устройство Glidepoint/Track Pads
- •Введение в порты ввода-вывода
- •Последовательные порты
- •Микросхема uart
- •Высокоскоростные последовательные порты
- •Конфигурация последовательных портов
- •Тестирование последовательных портов
- •Программа Microsoft Diagnostics (msd)
- •Диагностика в Windows 9x
- •Тестирование с замыканием петли
- •Параллельные порты
- •Стандарт ieee 1284
- •Стандартные параллельные порты
- •Двунаправленные порты (8-разрядные)
- •Усовершенствованный параллельный порт (ерр)
- •Порт с расширенными возможностями (еср)
- •Обновление параллельного порта для работы в режимах ерр и еср
- •Конфигурация параллельных портов
- •Устройства, подключаемые к параллельным портам
- •Преобразователи "параллельный порт-scsi"
- •Тестирование параллельных портов
- •Usb и 1394 (I.Link) FireWire - новые интерфейсы ввода-вывода
- •Универсальная последовательная шина usb
- •Usb 2.0
- •Адаптеры usb
- •Компьютеры типа legacy-free
- •Ieee-1394 (FireWire или I.Link)
- •Магнитооптическая технология
- •Цены и производительность
- •Сравнение магнитооптических и магнитных накопителей
- •Флэш-карты
- •Как работает флэш-память
- •Типы устройств флэш-памяти
- •CompactFlash
- •SmartMedia
- •Ата-совместимая pc Card (pcmcia)
- •Sony MemoryStick
- •Сравнение устройств флэш-памяти
- •Перемещение устройств флэш-памяти из камеры в компьютер
- •Устройства считывания с карт флэш-памяти
- •Адаптеры типа pc Card II
- •Адаптеры в виде дискеты
- •Альтернативы флэш-памяти
- •Хранение данных на магнитных носителях
- •История развития устройств хранения данных на магнитных носителях
- •Как магнитное поле используется для хранения данных
- •Конструкции головок чтения/записи
- •Ферритовые головки
- •Тонкопленочные головки
- •Головки с металлом в зазоре
- •Магниторезистивные головки
- •Гигантские магниторезистивные головки
- •Ползунок
- •Способы кодирования данных
- •Частотная модуляция (fm)
- •Модифицированная частотная модуляция (mfm)
- •Кодирование с ограничением длины поля записи (rll)
- •Сравнение способов кодирования
- •Декодеры prml (Partial-Response, Maximum-Likelihood)
- •Измерение емкости накопителя
- •Поверхностная плотность записи
- •1 Частотная модуляция в кодировании информации для магнитных носителей
- •Fm кодирование
- •Mfm кодирование
- •Кодирование с ограничением длины поля записи
- •Rll-кодирование
- •Prml-кодирование
- •Головки чтения/записи
- •Функционирование магнитных головок чтения/записи
- •Количество головок чтения записи
- •Фазовые переходы цикла Записи Данных:
Тема 7.5. Карты оцифровки видео
Все карты оцифровки видеопотока условно делятся на три группы.
Первая группа – карты с аппаратным сжатием видео. Такая карта оцифровывает аналоговое видео с одновременной компрессией (сжатием) в формат MPEG-2 или DV. Карты этого класса могут быть как во внешнем представлении с подключением через интерфейсы USB или IEEE 1394 (FireWire), так и внутреннем с интерфейсом PCI. Пример внешнего устройства оцифровки видео показан на рис. 7.5.1. Данное устройство может использоваться как с интерфейсом S-Video, так и с интерфейсом RSA-Video.
Вторая группа – карты без аппаратного сжатия видео. Очень часто такие карты также комплектуются ТВ-приёмником.
Третья группа – видеокарты с возможностью оцифровки видео. Эти устройства собираются на основе тех же чипов оцифровки видео, что и отдельные ТВ-тюнеры. Среди таких видеокарт существует два больших класса: с ТВ-приёмником и без ТВ-приёмника.
Рисунок 7.5.1.
Если источником видеоданных является цифровая видеокамера для "захвата" видеоданных, в ПК достаточно иметь интерфейс IEEE 1394 (FireWire) и соединительный кабель. Поскольку цифровые камеры изначально записывают данные в цифровом формате, сложных преобразований и специализированного устройства для захвата видео (передачи видеоданных в ПК) не требуется. Если компьютер оснащен соответствующими портами (большинство современных настольных и портативных ПК оборудованы помимо интерфейса IEEE 1394 и контроллерами USB 2.0), он готов к работе с камерами DV и Digitals. Стандартный DV-поток цифровой камеры составляет 25 Мбит/с (данный формат часто называют DV-25). Выбор интерфейсов передачи данных IEEE 1394 (FireWire) и USB 2.0 обусловлен их высокой пропускной способностью 400 Мбит/с и 480 Мбит/с, которой вполне достаточно для передачи видеоданных в реальном времени. Значительный объем передаваемой информации в цифровом формате DV обусловлен достаточно большим разрешением (полное телевизионное разрешение для системы PAL составляет 720×576 точек) и сравнительно малым уровнем сжатия (потери качества минимальны).
Тема 7.6. Методы сжатия видеоданных
Оцифровываемый видеопоток сохраняется на жестком диске компьютера, при этом от выбранного устройства оцифровки видео зависит формат представления видеоданных в ПК. В любом случае, программа оцифровки (захвата видео) сохраняет информацию о том, откуда и в какой последовательности взяты фрагменты видео- и аудиозаписей, где и какие эффекты используются и другая служебная информация. Сам обрабатываемый материал сохраняется в файле, формат которого задается на этапе захвата, и от этого выбора зависит результирующее качество и возможности обработки. Как правило, файл с видеоданными имеет расширение ".avi". Файлы этого формата содержат аудио- и видеоданные (AVI – Audio Video Interleave, чередование аудио и видео), причем эти данные могут быть сжаты: закодированы при помощи того или иного алгоритма, с различной степенью компрессии. Проблема огромных объемов, занимаемых видеоданными, потребовала решения еще в 1990-е гг. Тогда появился известный формат сжатия статичных изображений (JPEG) и алгоритм компрессии видео (MPEG). Сущность кодирования MPEG состоит в том, что картинка не просто сжимается по алгоритму JPEG кадр за кадром, а вместо сохранения каждого кадра записывается только первый (ключевой), а далее только отличие последующего кадра от предыдущего (более подробно алгоритмы сжатия видеоданных MPEG рассмотрены в ???). Разумеется, при смене сцены необходимо снова записать ключевой кадр полностью. Именно поэтому при одинаковом качестве изображения фильм, не отличающийся динамикой действия, будет значительно компактнее фильма с быстрыми сюжетными изменениями.
Существует несколько версий MPEG, идеологически они схожи, но соотношение качества изображения и объема файла отличается.
Первое поколение алгоритмов формата MPEG было использовано для записи данных на диски Video CD. MPEG-1 обеспечивает не очень эффективное сжатие, и, поскольку емкость компакт-диска составляет всего 600–700 Мбайт, качество фильмов на Video CD не сильно отличается от VHS.
MPEG-2 – это алгоритм, стандартный для DVD. Данный формат обеспечивает баланс качества изображения и объема данных. Средний фильм занимает около 4–5 Гбайт и помещается на DVD вместе с многоканальными звуковыми дорожками на одном или двух языках, субтитрами, заставкой и дополнительными материалами. Большой объем носителя позволил минимизировать потери качества, и при этом использовать более высокие разрешения, чем 240 или даже 400 линий.
Последняя версия алгоритмов MPEG – MPEG-4 – до недавнего времени оставалась исключительно компьютерным форматом. MPEG-4 позволяет записать фильм на обычный компакт-диск, при качестве изображения, сравнимом с DVD. При всей своей привлекательности алгоритм MPEG-4 не вытеснил полностью алгоритм MPEG-2, поскольку выигрыш в объеме достигается за счет большей сложности алгоритма, что требует более производительных устройств как при кодировании, так и при воспроизведении.
Применять MPEG-алгоритмы на этапе захвата видео можно только в том случае, если не предполагается последующего редактирования материала. Из-за используемого принципа сжатия (записывается не каждый кадр) при монтаже MPEG-видео результат оказывается гораздо хуже, чем у исходного материала. Поэтому наиболее подходящий для монтажа формат – DV, вне зависимости от того, был источник цифровым или аналоговым.
При оцифровке видеоданных важным понятием является термин "поток данных" (bitrate, битрейт).
Поток данных – это количество информации в сжатом виде, приходящееся на единицу времени для какой-либо записи. Существует два способа сжатия информации: с постоянным потоком данных (CBR, constant bitrate) и с переменным потоком данных (VBR, variable bitrate). В первом случае каждый блок данных сжатого файла (который имеет определённую длительность при воспроизведении) имеет постоянный размер – соответственно, поток данных не меняется на протяжении всего файла. В случае переменного потока данных каждый блок по выбору кодера может иметь больший или меньший размер. Поскольку реальные сигналы имеют постоянно изменяющуюся сложность, метод кодирования с переменным потоком данных существенно эффективнее. Когда поток данных переменный, то его оценка усредняется, причем усреднение проводится по всей записи.
Величина битрейта (потока данных) измеряется в битах в секунду или байтах в секунду. Потоки данных при работе с видео достаточно велики, поэтому чаще встречаются килобиты и мегабиты.
В таб. 7.6.1 приведены усредненные значения величины битрейта для наиболее известных форматов видео данных.
Таблица 7.6.1.
Формат видео потока |
Стандартное разрешение |
Средняя величина битрейта, кбит/с |
VHS/Video8 |
352×240 |
9000 |
S-VHS/Hi8 |
704×480 |
20000 |
DV |
720×576 |
25000 |
MPEG-1 (VCD) |
320×240 |
1100 |
MPEG-2 (DVD-Video) |
720×576 |
6000 |
MPEG-4/DivX |
640×480/704×288 |
1100 |
После этапа "захвата" видеоданных, т.е. их передачи в ПК, следует этап монтажа видео. Данный этап предоставляет пользователю широкие возможности по обработке видеоданных. Наиболее простая и распространенная задача, решаемая на этапе монтажа, состоит в компоновке видеоданных, т.е. весь отснятый видеоматериал фрагментируется, при этом из видеоряда исключаются неудачные, по мнению пользователя, фрагменты или сцены и т.д. К задачам видеомонтажа относятся: исключение избыточности в видеосюжетах, состыковка отдельных сюжетов и создание переходов между ними, добавление спецэффектов и титров и др.
На этом этапе компьютер оказывается практически незаменимым устройством для редактирования видеоданных, поскольку достаточно представить, насколько сложно выполнить точную выборку фрагментов, записать их с нужным звуковым сопровождением, используя только видеомагнитофон или видеокамеру. К тому же каждое переписывание кассеты с видеоданными сопровождается снижением качества.