аппаратные и программные возможности систем. Видео является важным, хотя и не главным, аспектом мультимедиа, и представленные на рынке графические адаптеры в полной мере отражают потребность пользователей во все новых возможностях мультимедийных систем. Персональные компьютеры все чаще взаимодействуют с разнообразными устройствами - камерами, видеомагнитофонами и телевизорами, для чего применяются специальные видеоадаптеры или дополнительные платы расширения.

Трехмерная анимация в режиме реального времени требует от системы большой мощности и возможности обрабатывать гигантские массивы данных, поэтому производители видеоадаптеров разрабатывают свои продукты с учетом возлагаемой на них вычислительной нагрузки.

Для расширения возможностей стандарта VGA были разработаны специальные спецификации (VFC, VAFC, VMC и VESA VIP).

Поскольку ни одна из них не стала промышленным стандартом внутренних видеоразъемов, некоторые изготовители вспомогательных видеоадаптеров, например 3D-акселера-торов и MPEG-декодеров, предусматривают возможность подключения своих изделий к стандартному разъему VGA.

Замечание

Описание спецификаций VFC, VAFC, VMC и VESA VIP приведено в предыдущих изданиях книги, которые находятся на прилагаемом компакт-диске.

Устройства формирования видеосигнала

Первые попытки обработать изображения были предприняты на телевидении. Но телевизионные сигналы существенно отличаются от сигналов в компьютерах. В США стандарты для цветного телевидения были введены в действие в 1953 году Национальным комитетом по телевизионным системам - NTSC (National Television System Committee). Некоторые страны, например Япония, поддерживают этот стандарт, а в Европе были разработаны собственные стандарты: PAL (Phase Alternate Line) и SECAM (SEquential Couleur Avec Memoire). Различия между телевизионными стандартами приведены в табл. 15.12.

С помощью TV-адаптеров (конвертеров VGA/NTSC) можно просматривать созданные компьютером изображения на обычном телевизоре и записывать на видеомагнитофон. Подобные устройства делятся на две категории: с полной "привязкой" (для взаимной синхронизации многих источников видеосигналов или телевизионных устройств и компьютера) или без таковой. Первые обеспечивают высокую стабильность сигналов; они необходимы, например, для качественной записи на ленту, однако при обычной демонстрации можно обойтись более простыми конвертерами.

Конвертеры выпускаются либо как встраиваемые платы, либо как отдельные устройства (для портативного компьютера). Такие внешние устройства не заменяют адаптер VGA, а подключаются к нему извне с помощью кабеля. Во встраиваемых конвертерах, помимо входного и выходного портов VGA, устанавливаются стандартные видеоразъемы. На задней панели многих видеоадаптеров высшей и средней ценовой категорий от компаний NVIDIA и ATI расположены TV-выходы.

Как правило, конвертеры поддерживают телевизионные стандарты NTSC и PAL. Разрешение, отображаемое на экране телевизора и фиксируемое видеомагнитофоном, обычно

Таблица 15.12. Стандарты на телевизионные сигналы и видеосигналы в мониторах компьютеров

Полукадр = 1/2 (0,5 кадра). Англия, Голландия, Германия.

Стандарт VGA основан на пикселях (480), а не на линиях развертки; внешняя синхронизация позволяет трансформировать пиксели в линии и синхронизировать компьютер с телевизионным стандартом вещания.

не превышает 640x480 пикселей; однако TV-выходы новейших видеоадаптеров позволяют получать разрешающую способность экрана 800x600. На платах могут устанавливаться схемы, позволяющие избавиться от мерцания картинки, которое возникает из-за различия в частотах кадровой синхронизации в телевизионном и VGA-стандарте.

Устройства захвата изображения

С помощью таких устройств можно сохранить отдельные кадры для дальнейшего просмотра и редактирования. Эти устройства подключаются через параллельный порт компьютера. Качество изображения довольно высокое, хотя и ограничено входным сигналом. Эти устройства работают с 8-, 16- и 24-разрядными VGA-платами и принимают видеоизображения от устройств форматов VHS, Super VHS и Hi-8. Естественно, изображение, полученное от видеоисточников форматов Super VHS и Hi-8, более качественное.

Перехваченное изображение можно обработать в приложениях; они позволяют редактировать изображения, конвертировать файлы, вырезать фрагменты и пр. Для получения более качественного изображения портативные цифровые видеокамеры оснащаются разъемами IEEE-1394 (i.Link/FireWire), которые позволяют передать высококачественный цифровой видеосигнал непосредственно на компьютер, не требуя аналого-цифрового преобразования. Порт IEEE-1394 встроен далеко не во все компьютеры, поэтому для захвата видео, передаваемого с цифровой видеокамеры, необходимо приобрести плату расширения с разъемом IEEE-1394.

Платы Desktop Video (DTV)

Компьютер можно использовать для сохранения, редактирования и последующего воспроизведения телевизионных сигналов от какого-либо источника. Когда речь идет о таком использовании компьютера, приходится вновь возвращаться к цифровому и аналоговому способам передачи и хранения информации. Наибольшее достоинство аналогового

телевизионного сигнала - максимальное сжатие частотного диапазона для его передачи. Недостаток же заключается в том, что из-за высокой плотности информации нельзя редактировать изображения в процессе воспроизведения.

Для того чтобы записывать и сохранять телевизионные программы в виде файлов, нужны специальные устройства, называемые платами-преобразователями, TV-тюнерами или платами захвата кадров.

Замечание

В данном случае термин видео означает полноэкранное изображение на компьютерном мониторе. При оценке возможностей аппаратного обеспечения для работы с видео следует различать устройства, захватывающие неподвижные изображения с видеоисточника, и устройства, способные захватывать полноэкранные видеопотоки.

Сегодня существует два вида источников видеосигналов: аналоговый; цифровой.

Аналоговые видеосигналы могут быть получены из традиционных источников, к которым относятся телевещание и кабельное телевидение, видеомагнитофоны и видеокамеры, использующие магнитную ленту стандарта VHS или ему подобных. Этот процесс, в отличие от обработки фотографических изображений, требует большого объема памяти и немалых системных ресурсов.

Обычная система отображения компьютера разрабатывалась для вывода в основном статических изображений. Запись и считывание изображений связаны с обработкой файлов огромных размеров. Например, одна полноэкранная цветная картинка занимает около 2 Мбайт дискового пространства, а для записи телепрограммы продолжительностью всего в одну секунду потребуется 45 Мбайт (!). Кроме того, при передаче изображения в компьютер необходимо предварительно преобразовать аналоговый сигнал NTSC в цифровую форму. Внутри компьютера видеосигналы должны передаваться со скоростью, в 10 раз превышающей возможности обычной шины ISA. Следовательно, нужны не только хорошие видеоадаптер и монитор, но и шина PCI или AGP.

Поскольку файлы с телепрограммами (и изображениями) занимают на диске очень много места, их следует сжимать. Сжатие используется при обработке как видео-, так и аудиоинформации. Сжатый файл занимает меньше места на диске и благодаря меньшему объему данных проще в обработке. При воспроизведении телепрограммы файл распаковывается.

Существует два вида систем сжатия: с использованием аппаратных средств и с применением только программных методов (аппаратно-независимые). Быстродействие первых обычно выше, но их применение связано с установкой дополнительных устройств. Вторые представляют собой набор специализированных программ для сжатия и воспроизведения файлов, но их качество и коэффициент сжатия ниже. Существует два основных алгоритма работы систем сжатия.

JPEG (Joint Photographic Experts Group). Изначально этот алгоритм был разработан для неподвижных изображений, но впоследствии оказалось, что он подходит для сжатия со скоростью, соответствующей телевизионной развертке (30 кадров в секунду). Согласно алгоритму JPEG, исходный сигнал преобразуется в последовательность неподвижных изображений, которые затем можно отредактировать. При