|
|
|
Fenomenul de 'multimedia PC' poate sa aiba mai multe interpretari. Aici vom conveni sa numim prin acest termen un set de tehnologii care fac posibila existenta aplicatiilor de tip multimedia, cum ar fi: grafica PC, imagini si animatie 2D si 3D, video, redare directa sau a imaginilor inregistrate si comprimate, precum si aplicatiile legate de sunet (inregistrarea si redarea sunetului, precum si sinteza vorbirii). Alaturi de acestea trebuie sa amintim si o serie de tehnologii suport pentru multimedia, cum ar fi CD-ROM si DVD, retele locale si tehnologii de comprimare/decomprimare a datelor. Acest domeniu s-a dezvoltat o data cu cresterea performantelor microprocesoarelor, care sunt acum capabile de a prelucra in timp real fluxul de date dintr-o astfel de aplicatie.
Vom cauta sa explicam aceste notiuni facand apel la cateva aplicatii multimedia importante, principiile enuntate putand fi extinse si la celelalte, netrecute in revista aici.
Unele din cele mai folosite aplicatii multimedia folosite pe calculator sunt jocurile care solicita animatie, grafica 3D in timp real, redare video, intrari de date din partea jucatorilor si redarea de sunet inregistrat sau sintetizat. Educatia si instruirea sunt alte aplicatii multimedia care pot solicita aceleasi mijloace ca si jocurile. Prezentarile facute pe calculator isi gasesc utilizarea din ce in ce mai mult in ultimul timp. Videoconferintele folosesc metode cuprinse in acest capitol. Simularile, realitatea virtuala si comanda calculatorului cu ajutorul vocii completeaza multitudinea de aplicatii legate de aceasta tehnologie.
Dupa cum se stie, sunetul reprezinta o oscilatie care variaza continuu in amplitudine (ceea ce determina nivelul sonor) si/sau in frecventa (ceea ce va determina tonul sunetului). In sistemele analogice, acest sunet este amplificat in circuite electronice, cu tuburi sau tranzistoare, rezultand o tensiune sau un curent variabil, care in final se aplica unui difuzor cu rolul de a-l transforma din nou intr-un sunet perceput de ureche. Transformarile pe care le suferea sunetul de-a lungul acestui lant erau cele aplicate acestor oscilatii electrice.
Daca dorim ca sunetul sa fie prelucrat intr-un calculator, acesta va trebui sa transforme mai intai informatia analogica (variatia unei tensiuni) in informatie digitala (siruri de numere care reprezinta variatia tensiunii initiale). Aceasta transformare se face cu ajutorul unui dispozitiv numit convertor analogic-digital (ADC).
Dupa ce sunetul se va prezenta ca o secventa digitala, calculatorul va putea sa prelucreze aceasta informatie dupa algoritmul cerut, iar rezultatul obtinut va fi semnalul digital care va fi reconvertit in sunet de un convertor digital-analogic (DAC).
Dispozitivul numit de noi ADC va transforma semnalul analogic in semnal digital prin esantionarea valorii semnalului cu o anumita frecventa. Totul apare ca si cum s-ar realiza niste instantanee digitale ('fotografii') ale semnalului analogic cu o frecventa foarte mare. Cu cat vor fi mai multe esantioane intr-o secunda si acestea vor fi mai precis aproximate, cu atat semnalul digital rezultat va reproduce mai fidel semnalul analogic original.
Urechea umana poate sesiza semnale audio in domeniul 20-20000kHz. O teorema din teoria analizei semnalelor arata ca frecventa de esantionare trebuie sa fie mai mare decat dublul frecventei cele mai mari (deci 40000 Hz in cazul nostru).O alta problema este pe cati biti reprezentam dimensiunea esantionului. Daca folosim un octet, adica 256 valori (28 = 256 - cum am folosit la placa grafica pentru a reprezenta maximum 256 culori pe ecran), vom avea maximum 256 nivele de amplitudine. La redare se va pierde mult din sunetul original. Daca pentru reprezentarea amplitudinii unui esantion vom folosi 2 octeti (216 = 65536 valori), acest numar mare de nivele va aproxima cu fidelitate acceptabila semnalul original.
Avand aceste notiuni despre semnalul digital, putem spune ca, de exemplu, semnalul telefonic digital are o frecventa de esantionare de 8000 Hz si foloseste un octet (8 biti) pentru reprezentarea amplitudinii lui, urmarindu-se in primul rand intelegerea mesajului si nu chestiuni legate de fidelitatea sa. La inregistrarea digitala a sunetului pe CD se folosesc o frecventa de 44100 Hz si 2 octeti (16 biti) pentru fiecare esantion. Daca se inregistreaza semnal stereo, se vor folosi inca 2 octeti pentru al doilea canal. Cunoscand aceste date se poate calcula rata de date pe minut pentru fiecare semnal digital prezentat. Daca la semnalul telefonic se ajunge la aproximatia 1 Mo/minut, la cel pentru CD se obtin peste 10 Mo/minut.
Daca functiile blocurilor ADC si DAC sunt combinate intr-un singur circuit, acesta se va numi codec (Codare-DECodare). Pe langa functia de conversie, aceste circuite mai pot si comprima sau decomprima date audio digitale.
In concluzie, sunetele in calculator sunt reprezentate in final ca fisiere si deci se bucura de toate proprietatile si posibilitatile de prelucrare specifice acestora: comprimare, decomprimare, prelucrare numerica etc.
Daca extindem notiunile la domeniul video, unde informatia vizuala apare tot ca un semnal electric oscilant, tot aceea ce s-a spus la sunet ramane valabil, dar cu alte rate de esantionare
Odata ce sunetul a fost convertit in forma digitala, el poate fi prelucrat pentru a se crea tot felul de efecte ca reverberatii, ecouri, distorsiuni controlate etc. Calculele necesare acestora sunt facute in procesoare specializate numite DSP (Digital Signal Processor). Tot acestea pot asigura si sinteza sunetului sau a muzicii, precum si functiile de comprimare si decomprimare.
Cercetarile intreprinse in domeniul sintezei sunetelor au permis generarea acestora din insumarea mai multor semnale sinusoidale cu frecvente diferite. Un capitol special din matematica se ocupa cu analiza armonica a semnalelor; folosind rezultatele acestor analize s-a reusit sinteza sunetului prin modularea in frecventa (FM).
Toate acestea au dus la aparitia placilor de sunet, care reprezinta un element important al posibilitatilor multimedia legate de sunet. Placa de sunet a devenit o prezenta curenta in calculatoarele actuale. Prima placa de sunet a fost creata de firma Creative Labs si poarta denumirea de Sound Blaster. Aceste placi se cupleaza normal pe un conector de extensie al magistralei ISA sau PCI si cuprind unele blocuri deja amintite. In plus, observam un bloc mixer, care poate accepta intrari analogice de la, microfon, linie audio sau difuzor PC, pe care le poate controla individual. De asemenea, blocul MIDI (Musical Instrument Digital Interface) primeste comenzi pentru selectarea unor instrumente sau efecte audio.
Dupa cum am amintit deja, prelucrarea semnalelor video preluate de camerele digitale sau semnalul TV urmeaza aceleasi principii ca si cele de sunet, dar la o alta scara. Semnalul video transformat in semnal digital poate fi comprimat pentru a ocupa un spatiu mai mic la stocare sau in procesul de transmitere. La redare se desfasoara procesele inverse. In plus, aici apar unele elemente noi. Astfel, s-au imaginat metode specifice de comprimare, care tin cont de faptul ca in realitate continutul imaginii de la un cadru la altul se schimba foarte putin, transmitandu-se eventual numai schimbarile survenite si pastrand ca baza un cadru initial. Este ceea ce fac metodele cunoscute sub numele de MPEG. Pentru imagini statice sunt cunoscute fisierele cu extensia *.JPG, ce provin din folosirea metodei JPEG de comprimare a imaginilor. Satelitii de comunicatii destinati transmisiilor TV digitale folosesc de asmenea aceste tehnici proprii semnalelor digitale.
In general, tehnologia multimedia lucreaza cu un volum mare de date. Ca mediu ideal de stocare de la inceput in acest domeniu s-a impus CD-ROM, cu capacitatea sa de peste 600 Mo. In urrma evolutiei tehnologiilor in domeniul stocarii optice a informatiilor, au aparut standarde noi cum ar fi videodiscurile (DVD) cu capacitati de 4,7 Go sau 9,4 Go, dar standardele inca nu sunt unitare si acceptate de toti producatorii.
De asemenea, s-a pus problema transmisiilor digitale pentru utilizatorii obisnuiti. Acestea se reaizeaza in mod curent cu ajutorul echipamentelor numite modem-uri (Modulation-DEModulation), care folosesc din plin tehnica digitala pentru transmiterea datelor.
Datorita faptului ca retelele telefonice curente (numite si retele comutate) limiteaza viteza de transfer a datelor la valori care nu fac posibile transmisii multimedia de calitate, atentia s-a indreptat spre echipamentele cu fibre optice, sateliti sau retele locale rapide, care permit un flux crescut de date. Cei care dispun o legatura directa la Internet se pot bucura de existenta unor posturi de radio digitale care transmit in reteaua Internet. Se spera ca viitorul va apartine asa-numitelor autostrazi multimedia, pe care vor fi vehiculate filme sau muzica la cerere.
