Способы хранения движущихся изображений

Федоров П.Ю. группа №10/1-Эн

Федоров П.Ю. группа №10/1-Эн

Содержание

Введение 3

Задание 1. Способы хранения движущихся изображений видеоинформа- ции). 4

Задание 2. 15

Задание 3. 16

Задание 4. 17

Заключение 18

Список использованной  литературы 19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Каждого человека в мире окружает море информации различных  видов. Одним из основных видов информации по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения, что имеет наибольшее значение для информатики, является видеоинформация.

Одной из целей данной работы является рассмотрение способов хранения видеоинформации (реферативная часть). В зависимости от устройства и места, способы хранения являются различными, остановимся подробнее на каждом из них.

 Также осуществим расчетную  часть работы - протабулируем функции и построим для них графики. Используем средства программы Microsoft Excel 2007.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 1. Способы хранения движущихся изображений (видеоинформации).

Видеоинформация – это  изображение, зафиксированное на магнитной  ленте, киноплёнке, фотоснимке или на оптическом диске, с которых оно  может быть воспроизведено¹. Видеоинформация — способ сохранения «живых» картин окружающего мира, появившийся с изобретением кино².

Видео высокой четкости со сжатием  без потерь, требуют сотен гигабайт памяти. Существует множество способов хранения видеоинформации. В общем случае, перед пользователем стоит выбор - арендовать хостинг или приобрести запоминающее устройство.

Многие интернет - гиганты такие  как (Yandex, Google, Mail), бесплатно предоставляют своим зарегистрированным пользователям несколько гигабайт свободного места для хранения, в том числе, видеоинформации. Сервера интернет гигантов устойчивы к сбоям, им не грозят вирусы и ошибки операционных систем. Это достигается за счет многократного резервирования и использования профессионального оборудования. Основной недостаток сетевого хранения данных - низкая конфиденциальность. Существует большой риск доступа к персональной информации третьих лиц.

Рассмотрим наиболее распространенные запоминающие устройства.

Устройства хранения информации делятся  на 2 вида:

- внутренние устройства;

- внешние (периферийные) устройства.

Внутренние устройства хранения видеоинформации.

Оперативная память (RAM – random access memory – оперативное запоминающее устройство) – устройство, предназначенное для хранения обрабатываемой информации (данных) и программ, управляющих процессом обработки информации. Конструктивно представляет собой набор микросхем, размещенных на одной небольшой плате (модуль, планка). Модуль (модули) оперативной памяти вставляется в соответствующий разъем материнской платы, позволяя таким образом связываться с другими устройствами ПК.

Для того чтобы какая-либо программа начала свое выполнение, она должна быть загружена в оперативную  память. Оперативная память является энергозависимой, т.е. хранит информацию, пока компьютер включен. В оперативную память программа и данные для ее работы попадают из других устройств, загружаются из внешней памяти, энергонезависимых устройств памяти (жесткий диск, компакт-диск и т.д.).

Основные характеристики:

- объем памяти определяется максимальным количеством информации, которая может быть помещена в эту память, и выражается в килобайтах, мегабайтах, гигабайтах;

- время доступа к памяти (секунды) представляет собой минимальное время, достаточное для размещения в памяти единицы информации;

- плотность записи информации (бит/см2) представляет собой количество информации, записанной на единице поверхности носителя.

Винчестеры или  накопители информации – это внешняя память большого объема, предназначенная для долговременного хранения информации, объединяющая в одном корпусе сам носитель информации и устройство записи/чтения. По сравнению с дисководами винчестеры обладают рядом очень ценных преимуществ: объем хранимых данных неизмеримо больше (достигает сотни Гбайт), время доступа у винчестера на порядок меньше.  
      Единственный недостаток: они не предназначены для обмена информацией (это касается стационарных, т.е. встраиваемых в корпус компьютера винчестеров, в настоящее время существуют сменные винчестеры).

 Кэш-память (с английского cash – запас) – внутреннее устройство, имеющее очень короткое время доступа к данным. Встроенная в микросхему сверхбыстрая память. Обычно имеет размер 256 или 512 Кбайт, в мощных компьютерах до 1Гб и более. В современных материнских платах применяется конвейерный кэш с блочным доступом (Pipelined Burst Cache). В кэш-памяти хранятся копии блоков данных тех областей оперативной памяти, к которым выполнялись последние обращения, и весьма вероятны обращения в ближайшие такты работы — быстрый доступ к этим данным и позволяет сократить время выполнения очередных команд программы. При выполнении программы данные, считанные из ОП с небольшим опережением, записываются в кэш-память. В кэш-память записываются и результаты операций, выполненных в МП.

По принципу записи результатов  в оперативную память различают  два типа кэш-памяти:

• в кэш-памяти «с обратной записью» результаты операций, прежде чем их записать в ОП, фиксируются, а затем контроллер кэш-памяти самостоятельно перезаписывает эти данные в ОП;
• в кэш-памяти «со сквозной записью» результаты операций одновременно, параллельно записываются и в кэш-память, и в ОП.

CMOS-память (изготовленная по технологии CMOS – complementary metal – oxide semiconductor) предназначена для длительного хранения данных о конфигурации и настройке компьютера (дата, время, пароль), в том числе и когда питание компьютера выключено. Для этого используют специальные электронные схемы со средним быстродействием, но очень малым энергопотреблением, питаемые от специального аккумулятора, установленного на материнской плате. Это полупостоянная память. Питается от батарейки, поэтому сохраняет информацию и при полном отключении питания компьютера.

BIOS- постоянная память, т.е. память, хранящая информацию при отключенном питании теоретически сколь угодно долго, в которую данные занесены при ее изготовлении. Такой вид памяти называется ROM (read only memory). BIOS (Basic Input-Output System) – базовая система ввода-вывода – содержит наборы групп команд, называемых функциями, для непосредственного управления различными устройствами ПК, их тестирования при включении питания и осуществления начального этапа загрузки операционной системы компьютера. В BIOS содержится также программа настройки конфигурации компьютера – SETUP. Она позволяет установить некоторые характеристики устройств ПК. BIOS как система непосредственно ориентирована на конкретную аппаратную реализацию компьютера и может быть различной даже в однотипных компьютерах.

Внешние устройства хранения видеоинформации.

На рынке видеосистем, объединивших аудио и видео, наибольшее распространение получили кассеты формата VHS, используемые в стационарных устройствах. Они обеспечивают разрешение до 250 строк изображения.

Ширина ленты — 0,5 дюйма (12,65 мм). Запись производится с помощью двух видеоголовок, расположенных на противоположных концах барабана под углом 180 градусов. Данный формат предусматривает различные режимы записи воспроизведения: SP, LP, EP. Они характеризуются разными скоростями записи-воспроизведения. Для стандарта PAL предусмотрены скорости 23,39мм/c (стандартная, SP) и 11,695 мм/с (долгоиграющая, longplay — LP), для стандарта NTSC — 11,12 мм/c (EP).

Развитием данного стандарта  стали кассеты Super VHS (S-VHS). Они обеспечили более высокое качество изображения, достигшего 400 строк. Однако на отечественном рынке они все-таки не получили высокого распространения.

На основе аналоговых форматов, предусматривающих использование  сравнительно больших кассет, был  специально разработан компактный вариант. Он получил наименование C-VHS и стал применяться для соответствующих аналоговых видеокамер.

Как альтернативу, фирма SONY разработала формат Video-8. Фактически этот формат является во многом повторением формата VHS. Отличительной же особенностью является ширина пленки, которая составила 8 мм, что позволило уменьшить размер видеокассеты. Что же касается качества видеоизображения, то необходимо отметить, для Video-8 оно соответствовало VHS. Небольшие же габариты кассеты позволили выпустить серию компактных видеокамер, получивших наименование Handycam. Несколько позже был выпущен формат Hi-8. Ширина ленты была та же, что и у Video-8. Этот формат имел много общего с S-VHS.

Аналоговые форматы оставались массовыми долгое время. Однако они  обладают рядом серьезных недостатков:

- низкое качество записи;

- снижение качества при  перезаписи;

- постепенное снижение  качества при многократном воспроизведении; 

- ограниченный срок хранения  материала; 

- большая кассета и  тяжелое устройство.

Избавиться от указанных  проблем можно было только переходом  на цифровые способы записи, подразумевающие использование соответствующих устройств и носителей. Основными преимуществами являются:

- долговечность сохранения  информации, ограниченная только  сроками «жизни» носителя;

- отсутствие потери качества  при многократной перезаписи (десятая  копия, которая делается с девятой, которая …, полностью совпадает с оригиналом);

Важной вехой в становлении  рынка компактных цифровых видеокамер стал формат Digital-8, предусматривающий конструктивную совместимость с аналоговыми кассетами форматов Video-8 и Hi-8. Однако благодаря новым технологиям были созданы высококачественные миниатюрные компоненты. Дополненные соответствующими носителями, они позволили уменьшить габариты видеоустройств. В первую очередь это касается видеокамер.

Значительную роль в становлении  рынка устройств, обеспечивающих запись видеоинформации, обеспечила разработка стандарта DV, бытовым вариантом реализации которого стали кассеты MiniDV. Из технических характеристик необходимо отметить высокое разрешение в кадре — 720х576 пикселов.

Этот стандарт качественнее не только аналогового VHS, но даже и Super VHS. Кассеты MiniDV стали стандартом в мире видеокамер. Их размер, составляющий 66х48х12 мм (немногим больше спичечного коробка) позволяет обеспечить малые габариты камер.

Наибольшее распространение  получили магнитные ленты MiniDV, рассчитанные на поддержку одноименного цифрового формата, представляющего бытовую версию DV.

Сжатие записываемой информации перед записью на магнитную пленку осуществляется в пять раз. В результате на стандартную кассету MiniDV в режиме SP (Standard Play - обычное проигрывание) помещается 60 минут записи, а в режиме LP (Long Play - долгое проигрывание) — до 90 минут записи.

Цифровая запись звука  может производиться согласно одному из трех режимов:

- один стереоканал (т.  е. две аудиодорожки) 16-бит, 44,1 кГц  (соответствует CD-качеству);

-  один стереоканал  16-бит, 48 кГц (DAT-качество);

- два стереоканала (четыре  дорожки) 12-бит, 32 кГц. 

При этом звук не сжимается. Из основных преимуществ использования MiniDV кассет, необходимо выделить небольшие габариты, четкий стоп-кадр, разметка и маркировка отснятых сюжетов прямо на видеокамере, поддержка тайм-кодов.

Кассеты MiniDV с тонкой, узкой  лентой обладают малыми габаритами и  весом. Запись на ленту осуществляется сериями наклонных меток посредством  миниатюрных магнитных головок, закрепленных на вращающемся барабане. Скорость вращения барабана 9000 оборотов. Размер метки записываемой на ленту  составляет 10 мкм в режиме SP и 6.7 мкм в режиме LP режиме. Лента движется со скоростью 18.8 мм/сек в режиме SP и 12.5 мм/сек в режиме LP.

Объем видеоинформации, записываемой на кассету MiniDV за 60 минут (режим SP), составляет около 14 Гбайт. В режиме же LP информационная емкость увеличивается в полтора раза и достигает примерно 20 Гбайт. Кстати, среди сменных носителей данные кассеты обеспечивают очень низкую стоимость хранения информации.

Следует отметить, что существуют еще более емкие кассеты, правда, и существенно более дорогие. Они обеспечивают время записи/воспроизведения  продолжительностью 80 и даже 120 минут  в режиме SP. Очевидно, что их применение в режиме LP увеличивает время записи/воспроизведения в полтора раза, то есть оно составит соответственно 120 и 180 минут. Увеличенное время записи/воспроизведения достигается за счет использования более тонких лент. Их эксплуатация требует высококачественных, безупречно работающих лентопротяжных механизмов.

НГМД (накопитель на гибких магнитных дисках). Использование внешних гибких дисков уходит в прошлое. Бывают двух типов и обеспечивают хранение информации на дискетах одного из двух форматов: 5,25' или 3,5'. Дискеты формата 5,25' в настоящее время практически не встречаются (максимальная емкость 1,2 Мб). Для дискет формата 3,5' максимальная емкость составляет 2,88 Мб, самый распространенный формат емкости для них – 1,44 Мб. Гибкие магнитные диски помещаются в пластмассовый корпус. В центре дискеты имеется приспособление для захвата и обеспечения вращения диска внутри пластмассового корпуса. Дискета вставляется в дисковод, который вращается с постоянной угловой скоростью.