Мультимедиа устройства

Министерство образования и науки РФ Государственный технический университет Тема Мультимедиа устройства

Мультимедиа — собирательное понятие. Оно объединяет различные устройства и приспособления, используемые для работы с графикой, звуком и видео. Можно сказать, что мультимедиа — главный двигатель прогресса в компьютерной сфере, ведь самые передовые технологии находят свое применение именно в этой области. Сегодня мультимедиа-технологии применяются везде, где требуется передача аудио и видеоинформации — в курсах обучения и играх, в разнообразных графических пакетах и аудио-приложениях и т. д. Естественно, требования к мультимедиа-устройствам возрастают с каждым годом. И периодически появляются все новые и новые приспособления, обеспечивающие самые невероятные возможности работы с изображением и звуком.

Устройства ввода изображения и видео

Устройства ввода графической информации находят широкое распространение благодаря компактности и наглядности способа представления информации для человека. По степени автоматизации поиска и выделения элементов изображения, устройства ввода графической информации делятся на 2 больших класа: автоматические и полуавтоматические. В полуавтоматических устройствах ввода графической информации функции поиска и выделения элементов изображения возлагаются на человека, а преобразование координат считываемых точек выполняется автоматически. В автоматических устройсвах процесс поиска и выделения элементов изображенияя осуществляется без участия человека. Эти устройства строятся либо по принципу сканирования всего изображения с последующей его обработкой и переводом из растровой формы представления в векторную, либо по принципу слежения за линией, обеспечивающей считывание графической информации, представленной в виде графиков, диаграмм, контурных изображений. Основной областью применения устройств ввода графической информации являются системы автоматизированого проектирования, обработки изображений, обучения, управление процессами, мультипликации и др. К этим устройствам относятся сканеры, кодирующие планшеты (дигитайзеры), цифровые и веб-камеры, видеокамеры.

Сканер

Скамнер (англ. scanner) — устройство, которое, анализируя какой-либо объект (обычно изображение, текст), создаёт цифровую копию изображения объекта. Процесс получения этой копии называется сканированием.

Бывают ручные (англ. Handheld), рулонные (англ. Sheet-Feed), планшетные (англ. Flatbed) и проекционные сканеры. Разновидностью проекционных сканеров являются слайд-сканеры, предназначенные для сканирования фотопленок. В высококачественной полиграфии используются барабанные сканеры, в которых в качестве светочувствительного элемента используется фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).

Принцип работы однопроходного планшетного сканера состоит в том, что вдоль сканируемого изображения, расположенного на прозрачном неподвижном стекле, движется сканирующая каретка с источником света. Отраженный свет через оптическую систему сканера (состоящую из объектива и зеркал или призмы) попадает на три расположенных параллельно друг другу фоточувствительных полупроводниковых элемента на основе ПЗС, каждый из которых принимает информацию о компонентах изображения.

Дигитайзер (графический планшет)

Дигитайзер представляет собой специальное устройство, предназначенное для преобразования различных технических схем, карт и чертежей в цифровой формат. Вторым названием данного оборудования является графический планшет. Он оснащен так называемым световым пером (указателем). Это перо в первую очередь больше всего напоминает лупу, в центре которой располагается черный крестик. Помимо указателя в составе дигитайзера можно обнаружить электронный планшет. На нем обычно располагается чертеж для дальнейшей оцифровки. Кроме того, данный электронный планшет имеет еще один контролер. Сам электронный планшет при необходимости посылает импульсы по сетке проводников. Эта сетка проходит под общей площадью планшета. Импульсы, проходя под черным крестиком, преобразуются в сигналы, которые отправляются к контроллеру. Если под крестом одновременно проходят два сигнала (горизонтальный и вертикальный), то они обязательно преобразуются в координаты. Данные координаты отправляются на монитор компьютера.

Помимо обычного создания рисунков при помощи планшета, дигитайзер можно использовать в качестве всем известного манипулятора «мышь». Принцип отображения на экране необходимых координат заключается в том, что внутри электронного планшета находится специальная сетка. Она представляет собой переплетение различных проволочных и печатных проводников. Расстояние между всеми проводниками может колебаться от 3 до 6 мм. Чтобы оградить свое устройство от различных помех, необходимо расположить его таким образом, чтобы оно не могло иметь никаких контактов с другими излучающими устройствами, такими как, монитор.

Цифровой фотоаппарат

Цифровой фотоаппарат — устройство, являющееся разновидностью фотоаппарата, в котором светочувствительным материалом является матрица или несколько матриц, состоящая из отдельных пикселей, сигнал с которых представляется, обрабатывается и хранится в самом аппарате в цифровом виде.

Несмотря на функциональное сходство, цифровые видеоустройства самого разного назначения, такие как камеры видеонаблюдения и веб-камеры, фотоаппаратами обычно не называются, если не позволяют сохранить снимки в самом устройстве или на вставленном в устройство носителе информации.

Веб-камеры

Веб-камера — цифровая видео или фотокамера, способная в реальном времени фиксировать изображения, предназначенные для дальнейшей передачи по сети интернет (в программах типа Instant Messenger или в любом другом видеоприложении).

Веб-камеры, доставляющие изображения через интернет, закачивают изображения на веб-сервер либо по запросу, либо непрерывно, либо через регулярные промежутки времени. Это достигается путём подключения камеры к компьютеру или благодаря возможностям самой камеры. Некоторые современные модели обладают аппаратным и программным обеспечением, которое позволяет камере самостоятельно работать в качестве веб-сервера, FTP-сервера, FTP-клиента и (или) отсылать изображения электронной почтой.

Веб-камеры, предназначенные для видеоконференций, — это, как правило, простые модели камер, подключаемые к компьютеру, на котором запущена программа типа Instant Messenger.

Модели камер, используемые в охранных целях, могут снабжаться дополнительными устройствами и функциями (такими, как детекторы движения, подключение внешних датчиков и т. п.)

Видеокамера

Видеокамера — электронный киносъёмочный аппарат, устройство для получения оптических образов снимаемых объектов на светочувствительном элементе, приспособленное для записи или передачи в телевизионный эфир движущихся изображений. Обычно оснащается микрофоном для параллельной записи звука. В настоящее время видеокамеры практически вытеснили из употребления ранее широко распространённые кинокамеры.

Через видоискатель определяется изображаемое в кадре и производится фокусировка изображения объективом, который формирует оптическое изображение объекта на светочувствительной матрице, видиконе, диске Нипкова или другом элементе, трансформирующим изображение в сигнал, который может передаваться в эфир онлайн или записываться для последующего воспроизведения на аналоговом (не дискретном) или цифровом носителе.

Устройства ввода звука

Микрофомн (от греч. ??? — маленький и ??? — звук) — электроакустический прибор, преобразовывающий звуковые колебания в колебания электрического тока. Устройство ввода. Служит первичным звеном в цепочке звукозаписывающего тракта или звукоусиления.

Любой микрофон состоит из двух систем: акустико-механической и механоэлектрической.

Свойства акустико-механической системы сильно зависят от того, воздействует ли звуковое давление на одну сторону диафрагмы (микрофон давления) или на обе стороны, а во втором случае от того, симметрично ли это воздействие (микрофон градиента давления) или на одну из сторон диафрагмы действуют колебания, непосредственно возбуждающие её, а на вторую — прошедшие через какое-либо механическое или акустическое сопротивление или систему задержки времени (асимметричный микрофон градиента давления).

Большое влияние на характеристики микрофона оказывает его механоэлектрическая часть.

MIDI-клавиатура

MIDI-клавиатура — наиболее распространённый вид MIDI-контроллера. Представляет собой электронную клавиатуру фортепиано с опциональными дополнительными органами управления — в частности кнопками и фейдерами, на которые пользователь может назначить, например, различные параметры виртуальных синтезаторов.

MIDI-клавиатуры могут иметь различное количество клавиш и другие особенности. Важными характеристиками MIDI-клавиатур являются возможность определения силы нажатия на клавишу и реализация механизма клавиш, обеспечивающего обратную тактильную связь.

MIDI-клавиатуры также могут иметь различное исполнение — традиционное, с установкой на стойку или другую горизонтальную поверхность, или носимое на ремне для игры стоя. Носимая клавиатура может иметь исполнение в виде аккордеона или в виде традиционной клавиатуры с дополнительной ручкой, напоминающей короткий гитарный гриф, с размещённым на ней контроллером слайда — такое исполнение называется клавитара (аналог англоязычного термина keytar, составленного из слов keyboard и guitar — клавиатура и гитара).

Устройства обработки

Звуковая карта.

С течением времени перечень задач выполняемых на ПК вышел за рамки просто использования электронных таблиц или текстовых редакторов. Компактдиски со звуковыми файлами, подготовка мультимедиа презентаций, проведение видео конференций и телефонные средства, а также игры и прослушивание аудио CD для всего этого необходимо чтобы звук стал неотъемлемой частью ПК. Для этого необходима звуковая карта. Любители игр будут удовлетворены новыми возможностями объемного звучания.

В настоящее время звуковые карты бывают как встроенными в материнскую плату, так и отдельными платами расширения или внешними устройствами.

Стремление к более естественному воспроизведению звука заставляет фирмы производителей использовать технологии объемного или трехмерного (3D) звучания.

Самое модное направление в области воспроизведения звука в наши дни предоставляет так называемые объемность звучания. Применение этих эффектов объемного звучания позволяет расширить стереопространство что в свою очередь придает большую глубизну ограниченного поля воспроизведения присущем не большим близко расположенным друг к другу колонок.

В набор Звуковых карт входят драйвера, утилиты, программмы записи и воспроизведения звука, средства для подготовления и произведения презентаций, энциклопедий, игр.

Видеокарта

Видеокамрта (известна также как графическая плата, графический ускоритель, графическая карта, видеоадаптер) (англ. videocard) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.

Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в разъём расширения, универсальный (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) или специализированный (AGP), но бывает и встроенной (интегрированной) в системную плату (как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста чипсета или ЦПУ).

Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический микропроцессор, который может производить дополнительную обработку, разгружая от этих задач центральный процессор компьютера. Например, все современные видеокарты NVIDIA и AMD (ATi) поддерживают приложения OpenGL на аппаратном уровне. В последнее время также имеет место тенденция использовать вычислительные способности графического процессора для решения неграфических задач (см. OpenCL).

TV тюнеры

Эти устройства выполняются обычно в виде карт или бокса (небольшой коробочки). Они преобразуют аналоговый видеосигнал поступающий по сети кабельного телевидения или от антенны, от видеомагнитофона или камкодера (camcorder). TV-тюнеры могут входить в состав других устройств таких как MPEG-плейеры или фреймграбберы.

Некоторые из них имеют встроенные микросхемы для преобразования звука. Ряд тюнеров имеют возможность для вывода телетекста. Кроме того, большинство современных ТВ-тюнеров принимают FM-радиостанции и могут использоваться для захвата видео.

сканер монитор планшетный акустика

Устройства хранения и транспортировки

Жесткий диск.

Накопитель на жёстких магнитных дисках или НЖМД (англ. Hard (Magnetic) Disk Drive, HDD, HMDD), жёсткий диск, винчестер, в компьютерном сленге «винт», хард, харддиск — устройство хранения информации, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.

В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые, керамические или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома. В НЖМД используется от одной до нескольких пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм[1]), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.

USB флеш-накопитель

USB флеш-накопитель (сленг. флешка, флэшка) — носитель информации, использующий флеш-память для хранения данных и подключаемый к компьютеру или иному считывающему устройству через стандартный разъём USB.

USB-флешки обычно съёмные и перезаписываемые. Размер — около 5 см, вес — меньше 60 г. Получили большую популярность в 2000;е годы из-за компактности, лёгкости перезаписывания файлов и большого объёма памяти (от 32 МБ до 256 ГБ). Основное назначение USB-накопителей — хранение, перенос и обмен данными, резервное копирование, загрузка операционных систем (LiveUSB) и др. Разработан умещающийся на флешку пакет программ для автоматического снятия улик с компьютера неквалифицированным полицейским (COFEE).

Обычно устройство имеет вытянутую форму и съёмный колпачок, прикрывающий разъём; иногда прилагается шнур для ношения на шее. Современные флешки могут иметь самые разные размеры и способы защиты разъёма, а также «нестандартный» внешний вид (армейский нож, часы и т. п.) и различные дополнительные возможности (например, проверку отпечатка пальца и т. п.).

Преимущества:

Малый вес, бесшумность работы и портативность.

Все современные материнские платы персональных компьютеров имеют USB-разъёмы.

Более устойчивы к механическим воздействиям (вибрации и ударам) по сравнению с НЖМД.

Работоспособность в широком диапазоне температур.

Высокая плотность записи (значительно выше, чем у CD или DVD).

Отсутствие подвижных частей, что снижает их энергопотребление в 3—4 раза по сравнению с жёстким диском.

Не подвержены воздействию царапин и пыли, которые были проблемой для оптических носителей и дискет.

Недостатки:

Ограниченное число циклов записи-стирания перед выходом из строя.

Маленький колпачок, который легко потерять. Иногда производитель делает вместо колпачка механизм скрытия разъёма — колпачок уже нельзя потерять, однако механическая конструкция больше подвержена износу.

Способны хранить данные полностью автономно до 5 лет. Наиболее перспективные образцы — до 10 лет.

Скорость записи и чтения ограничены во-первых, пропускной способностью USB, а во-вторых, скоростью самой флеш-памяти. При этом чтение в разы быстрее записи, которая заметно «тормозит».

Другие носители

В качестве носителей мультимедийных продуктов используются средства, способные хранить огромное количество самой разнообразной информации. Как правило, мультимедийные продукты ориентированы либо на компьютерные носители и средства воспроизведения (CD-ROM), либо на специальные телевизионные приставки (СD-i), либо на телекоммуникационные сети и их системы.

· CD-ROM (CD — Read Only Memory) — оптический диск, предназначенный для компьютерных систем. Среди его достоинств — многофункциональность, свойственная компьютеру, среди недостатков — отсутствие возможности пополнения информации — ее «дозаписи» на диск, не всегда удовлетворительное воспроизведение видео и аудио информации.

· CD-i (СD — Interactive) — специальный формат компакт-дисков, разработанный фирмой Philips для TV приставок. Среди его достоинств — высокое качество воспроизведения динамичной видеоинформации и звука. Среди недостатков — отсутствие многофункциональности, неудовлетворительное качество воспроизведения статичной визуальной информации, связанное с качеством TV мониторов.

· Video-CD (TV формат компакт-дисков) — замена видеокассет с гораздо более высоким качеством изображения. Среди недостатков — отсутствие многофункциональности и интерактивности (на которые он при создании и не был рассчитан).

· DVD-i (Digital Video Disk Interactive) — формат недалекого будущего, представляющий «интерактивное TV» или кино. В общем-то DVD представляет собой не что иное, как компакт-диск (СD), только более скоростной и много большей ёмкости. Кроме того, применён новый формат секторов, более надёжный код коррекции ошибок, улучшена модуляция каналов. Видеосигнал, хранящийся на DVD-видеодиске получается сжатием студийного видеосигнала CCIR-601по алгоритму MPEG-2 (60 полей в секунду с разрешением 720×480). Если изображение сложное или быстро изменяется, возможны заметные на глаз дефекты сжатия вроде дробления или размытость изображения. Заметность дефектов зависит от правильности сжатия и его величины (скорости потока данных). При скорости 3,5 Мб/с дефекты сжатия иногда бывают заметны. При скорости 6 Мб/с сжатый сигнал почти не отличается от оригинала.

Устройства для вывода звуковой информации

Акустическая система.

Акустическая система — устройство для воспроизведения звука. Акустические системы подразделяются на пассивные (состоят только из излучателя и кроссовера) и активные (содержат также усилитель мощности). Усилитель встраивают внутрь акустической системы по двум причинам:

облегчается согласование усилителя и излучателей по мощности и другим параметрам, вопросами согласования занимается производитель акустической системы, а не конечный потребитель;

уменьшается стоимость системы, так как нет необходимости в отдельном корпусе для усилителя и мощность усилителя (определяющая его стоимость) не завышена;

нет необходимости в кабеле большого сечения (в случае, если усилитель находится в каждой акустической системе) Однако есть и недостатки:

затрудняется обслуживание усилителя, так как акустическая система может быть установлена в труднодоступном месте (например, быть подвешена на некоторой высоте);

в случае мощных акустических систем усилитель обычно устанавливается в каждую систему, что требует в сравнении с пассивной стереосистемой двух блоков питания вместо одного, что увеличивает стоимость;

в случае большого расстояния между акустической системой и источником звука требуется принимать специальные меры по защите сигнала (поднимать его уровень и использовать балансное подключение).

Таким образом, активные акустические системы обычно используются для персональных компьютеров, озвучивания небольших концертных площадок, дискотек, в студийных мониторах. Пассивные чаще встречаются в домашних акустических системах, а также при озвучивании больших площадок.

Наушники

Наушники или головные телефоны (англ. headphone) — устройство для персонального прослушивания речи, музыки или иных звуковых сигналов. В комплекте с микрофоном могут служить головной гарнитурой — средством для ведения переговоров по телефону или иному средству голосовой связи. Кроме того, наушники используются в звукозаписывающих студиях для точного контроля записываемого трека музыкальной композиции.

Устройства для вывода визуальной информации

Монитор.

Монитомр — универсальное устройство визуального отображения всех видов информации состоящее из дисплея и устройств предназначенное для вывода текстовой, графической и видео информации на дисплей. Различают алфавитно-цифровые и графические мониторы, а также монохромные мониторы и мониторы цветного изображения — активно-матричные и пассивно-матричные ЖКМ.

Классификация мониторов по строению:

ЭЛТ — на основе электронно-лучевой трубки (англ. cathode ray tube, CRT)

ЖК — жидкокристаллические мониторы (англ. liquid crystal display, LCD)

Плазменный — на основе плазменной панели Проекционный — видеопроектор и экран, размещённые отдельно или объединённые в одном корпусе (как вариант — через зеркало или систему зеркал)

OLED-монитор — на технологии OLED (англ. organic light-emitting diode — органический светоизлучающий диод) Виртуальный ретинальный монитор — технология устройств вывода, формирующая изображение непосредственно на сетчатке глаза.

Проектор

Проектор — световой прибор, перераспределяющий свет лампы с концентрацией светового потока на поверхности малого размера или в малом объёме. Проекторы являются в основном оптико-механическими или оптическо-цифровыми приборами, позволяющими при помощи источника света проецировать изображения объектов на поверхность, расположенную вне прибора — экран. Появление проекционных аппаратов обусловило возникновение кинематографа, относящегося к проекционному искусству.

Виды проекционных приборов Диаскопический проекционный аппарат — изображения создаются при помощи лучей света, проходящих через светопроницаемый носитель с изображением. Это самый распространённый вид проекционных аппаратов. К ним относят такие приборы как: кинопроектор, диапроектор, фотоувеличитель, проекционный фонарь, кодоскоп и др.

Эпископический проекционный аппарат — создаёт изображения непрозрачных предметов путём проецирования отраженных лучей света. К ним относятся эпископы, мегаскоп.

Эпидиаскопический проекционный аппарат — формирует на экране комбинированые изображения как прозрачных, так и непрозрачных объектов.

Мультимедийный проектор (также используется термин «Цифровой проектор») — с появлением и развитием цифровых технологий это наименование получили два, вообще говоря, различных класса устройств:

На вход устройства подаётся видеосигнал в реальном времени (аналоговый или цифровой). Устройство проецирует изображение на экран. Возможно при этом наличие звукового канала.

Устройство получает на отдельном или встроенном в устройство носителе или из локальной сети файл или совокупность файлов (слайдшоу) массив цифровой информации. Декодирует его и проецирует видеоизображение на экран, возможно, воспроизводя при этом и звук. Фактически, является сочетанием в одном устройстве мультимедийного проигрывателя и собственно проектора.

Лазерный проектор — выводит изображение с помощью луча лазера.

Принтер

Компьютерный принтер (англ. printer — печатник) — устройство печати цифровой информации на твёрдый носитель, обычно на бумагу. Относится к терминальным устройствам компьютера.

Процесс печати называется вывод на печать, а получившийся документ распечатка или твёрдая копия.

Принтеры бывают струйные, лазерные, матричные и сублимационные, а по цвету печати — чёрно-белые (монохромные) и цветные. Иногда из лазерных принтеров выделяют в отдельный вид светодиодные принтеры.

Монохромные принтеры имеют несколько градаций, обычно 2—5, например: чёрный — белый, одноцветный (или красный, или синий, или зелёный) — белый, многоцветный (чёрный, красный, синий, зелёный) — белый.

Монохромные принтеры имеют свою собственную нишу и вряд ли (в обозримом будущем) будут полностью вытеснены цветными.

Матричные принтеры, несмотря на то, что многие считают их устаревшими, всё ещё активно используются для печати, (в основном с использованием непрерывной подачи бумаги, в рулонах) в лабораториях, банках, бухгалтериях, в библиотеках для печати на карточках, для печати на многослойных бланках (например, на авиабилетах), а также в тех случаях, когда необходимо получить второй экземпляр документа через копирку (обе копии подписываются через копирку одной подписью для предотвращения внесения несанкционированных изменений в финансовый документ).

Получили распространение многофункциональные устройства (МФУ), в которых в одном приборе объединены принтер, сканер, копир и факс. Такое объединение рационально технически и удобно в работе. Широкоформатные (А3, А2 и более) принтеры иногда неверно называют плоттерами.

Графопостроитель

Графопостроимтель (от греч. ??? — пишу, рисую), пломттер — устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге размером до A0 или кальке.

Графопостроители рисуют изображения с помощью пера (пишущего блока).

Связь с компьютером графопостроители, как правило, осуществляют через последовательный, параллельный или SCSI-интерфейс. Некоторые модели графопостроителей оснащаются встроенным буфером (1 Мбайт и более).

Первые плоттеры (например Calcomp 565 из 1959) работали на принципе передвижения бумаги с помощью ролика, обеспечивая тем самым координату X, а Y обеспечивалась движением пера. Другой подход (воплощённый в Computervision’s Interact I, первая CAD система) представлял собой модернизированный пантограф, управляемый вычислительной машиной и имеющий шариковое перо в качестве рисующего элемента. Недостаток этого метода заключался в том, что требовалось пространство, соответствующее расчерчиваемой области. Но достоинством этого метода, вытекающим из его недостатка, является легко повышаемая точность позиционирования пера и соответственно точность самого рисунка, наносимого на бумагу. Позже это устройство было дополнено специальным кассетным держателем, который мог компоноваться перьями разной толщины и цвета.

Hewlett Packard и Tektronix в конце 1970;х представили планшетные плоттеры со стандартным размером с рабочий стол. В 1980;х была выпущена меньшая по размерам и более лёгкая модель HP 7470, использующая инновационную технологию «зернистого колеса» для перемещения бумаги.

Эти небольшие плоттеры бытового назначения стали популярны в деловых приложениях. Но из-за их низкой производительности они были практически бесполезны для печати общего назначения.

С широким распространением струйных и лазерных принтеров с высокой разрешающей способностью, удешевлением компьютерной памяти и скоростью обработки растровых цветных изображений, графопостроители с пером практически исчезли из обихода.

.ur