Технология проектирования мультимедийных систем

Министерство образования  и науки Российской Федерации

 

 ФГБОУ ВПО «Чувашский  государственный педагогический  университет им. И.Я.Яковлева»

 

 

 

 

Контрольная работа

«Технология проектирования мультимедийных систем»

 

Специальность – 080801 «Прикладная  информатика в государственном и муниципальном управлении»

Дисциплина – «Интеллектуальные  информационные системы»

 

Факультет     физико-математический

Кафедра         информатики и вычислительной техники

Курс               5

Семестр         9

 

 

Оценка ________________   Исполнитель

                         проподаватель                      студ. гр. ПИвГМУ-5

                                                                        (зач. кн. 080553)

___________   Бельчусов  А.А.  ________ Никитина С.В.

                    

 

 

                                                                           

 

Чебоксары 2013

 

Термин «мультимедиа»  с английского можно перевести  как «многие среды» (от multi – много и media – среда).

В настоящее время  мультимедиа-технологии являются бурно развивающейся областью информационных технологий. В этом направлении активно работает значительное число крупных и мелких фирм, технических университетов и студий (в частности IBM, Apple, Motorola, Philips, Sony, Intel и др.). Области использования чрезвычайно многообразны: интерактивные обучающие и информационные системы, САПР и др.

Основными     характерными    особенностями     этих    технологий являются:

• объединение многокомпонентной информационной среды (текста, звука, графики, фото, видео) в однородном цифровом представлении;
• обеспечение надежного и долговечного хранения больших объемов информации;
• простота переработки информации.

Многокомпонентную мультимедиа-среду целесообразно  разделить на три группы: аудиоряд, видеоряд, текстовая информация.

Аудиоряд может включать речь, музыку, эффекты. Главной проблемой  при использовании этой группы мультисреды  является информационная емкость. Для  решения этой проблемы используются методы компрессии звуковой информации.

Видеоряд по сравнению  с аудиорядом характеризуется большим числом элементов. Выделяют статический и динамический видеоряды.

Статический видеоряд включает графику (рисунки, интерьеры, поверхности, символы в графическом режиме) и фото (фотографии и сканированные  изображения).

Динамический видеоряд представляет собой последовательность статических элементов (кадров). Можно выделить три типовых группы:

• обычное видео (life video) – последовательность фотографий (около 24 кадров в секунду);
• квазивидео – разреженная последовательность фотографий (6–12 кадров в секунду);
• анимация – последовательность рисованных изображений.

Первая проблема при  реализации видеорядов – разрешающая  способность экрана и число цветов, вторая проблема – объем памяти.

Такие значительные объемы при реализации аудио- и видеорядов определяют высокие требования к носителю информации, видеопамяти и скорости передачи информации.

При размещении текстовой  информации на CD-ROM нет никаких сложностей и ограничений ввиду большого информационного объема оптического диска.

Основные направления использования мультимедиа-технологий:

• электронные издания для целей образования и др.;
• в телекоммуникациях со спектром возможных применений от просмотра заказной телепередачи и выбора нужной книги до участия в мультимедиа-конференциях;
• мультимедийные информационные системы («мультимедиа-киоски»), выдающие по запросу пользователя наглядную информацию.

С точки зрения технических  средств на рынке представлены как полностью укомплектованные мультимедиа-компьютеры, так и отдельные комплектующие и подсистемы включающие в себя звуковые карты, приводы компакт-дисков, джойстики, микрофоны, акустические системы.

Мультимедиа   –   одновременное   использование   различных   форм представления  информации и ее обработки в едином объекте-контейнере.

Например, в одном объекте-контейнере может содержаться текстовая, аудиальная, графическая и видео информация, а также, возможно, способ интерактивного взаимодействия с ней. Термин мультимедиа также зачастую используется для обозначения носителей информации, позволяющих хранить значительные объемы данных и обеспечивать достаточно быстрый доступ к ним (первыми носителями такого типа были CD-ROM). В таком случае термин мультимедиа означает, что компьютер может использовать такие носители и предоставлять информацию пользователю через все возможные виды данных, такие как аудио, видео, анимация, графика и другие в дополнение к традиционным способам представления информации, таким как текст.

 

Мультимедиа может быть классифицирована на две основные группы:

• Линейная. Аналогом линейного способа представления является кино. Человек, просматривающий данный документ, никаким образом не может повлиять на его вывод.
• Нелинейная. Нелинейный способ представления информации позволяет человеку участвовать в выводе информации, взаимодействуя каким-либо образом со средством отображения мультимедийных данных. Участие человека в данном процессе также называется интерактивностью. Нелинейный способ представления мультимедийных данных иногда называется термином «гипермедиа».

В качестве примера линейного и нелинейного способа представления информации, можно рассматривать такую ситуацию, как проведение презентации. Если презентация была записана на пленку и показывается аудитории, то этот способ донесения информации может быть назван линейным, так как просматривающие данную презентацию не имеют возможности влиять на докладчика. В случае же живой презентации аудитория имеет возможность взаимодействовать с докладчиком (например, задавать ему вопросы), что позволяет ему отходить от темы презентации, поясняя некоторые термины или более подробно освещая спорные части доклада. Таким образом, живая презентация может быть представлена, как нелинейный (интерактивный) способ подачи информации.

Рассмотрим основные компоненты мультимедийных объектов.

Текст – это  упорядоченный набор предложений, предназначенный для того, чтобы выразить некий смысл.

Текстовый файл – обычная  форма представления текста на компьютере. Каждый символ из используемого набора символов кодируется в виде одного байта, а иногда в виде последовательности подряд идущих двух, трех и более байтов.

Особой разновидностью текстовых данных следует считать  так называемый гипертекст. Обычно гипертекст представляется набором текстов, содержащих узлы перехода от одного текста к какому-либо другому, позволяющие избирать читаемые сведения или последовательность чтения. Общеизвестным и притом ярко выраженным примером гипертекста служат веб-страницы – документы на HTML (гипертекстовом языке разметки), размещенные в Интернете.

Существуют  стилистические, жанровые и тематические классификации текста.

Аудио – общий термин, относящийся к звуковым технологиям. Как правило, под термином аудио понимают звук, записанный на звуковом носителе, а также запись и воспроизведение звука, звукозаписывающая и звуковоспроизводящая аппаратура. Таким образом, аудиальный компонент мультимедийной информации предназначен для передачи звуковых данных.

По содержанию аудиальный компонент мультимедиа обычно классифицируется на музыкальный и речевой звук. Музыкальный звук обладает следующими характеристиками:

• определенной высотой;
• тембром, который определяется присутствием в звуке обертонов и зависит от источника звука;
• громкостью, которая не может превышать болевого порога;
• длительностью.

Речевой звук образуется произносительным аппаратом человека с целью языкового общения. Звуки речи подразделяются на шумы и тоны. Тоны в речи возникают в результате колебания голосовых связок; шумы образуются вследствие непериодических колебаний выходящей из легких струи воздуха. С точки зрения акустики речевые звуки представляют собой колебания упругой среды, обладающие определенным спектром, интенсивностью и диапазоном. Наиболее известной характеристикой речевого сигнала является основной тон. Эта характеристика представляет собой обычную частотную модуляцию сигнала, параметры которой легко измеряются. Период основного тона разных людей (мужчин, женщин, детей) находится в диапазоне 50-250 Гц.

Среди звуковых носителей  информации выделяют аналоговые и цифровые носители. Для целей мультимедиа-технологий наибольшее значение имеют последние, причем преимущественно это аудио-файлы, значительное количество которых было разработано в последние годы. В классификации форматов аудио-файлов выделяют форматы без потерь и форматы с потерями. Аудиоформаты без потерь предназначены для точного (с точности до частоты дискретизации) представления звука. В свою очередь они делятся на несжатые и сжатые форматы.

Направление компьютерное графики предназначено для передачи пользователю визуальных изображений.

По способам построения изображений компьютерную графику можно разделить на двумерную и трехмерную графику. Двумерная компьютерная графика (2D) классифицируется по типу представления графической информации, и следующими из него алгоритмами обработки изображений. Известны следующие виды двумерной графики:

• Растровая графика. Эта разновидность двумерной графики всегда оперирует двумерным массивом (матрицей) пикселов.
• Векторная графика. Представляет изображение как набор примитивов, в качестве которых обычно выбираются точки, прямые, окружности, прямоугольники, а также сплайны некоторого порядка.

 

• Фрактальная графика. Фракталов в общем смысле называется объект, 
отдельные элементы которого наследуют свойства родительских структур. 
Поскольку более детальное описание элементов меньшего масштаба происходит по простому алгоритму, описать такой объект можно всего лишь 
несколькими математическими уравнениями.

Трехмерная компьютерная графика (3D) оперирует с объектами в трехмерном пространстве. Обычно результаты визуализации трехмерной графики представляют собой плоскую картинку, проекцию. В трехмерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей или частиц. Минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона чаще всего выбирают треугольники.

Для передачи и хранения цвета в компьютерной графике используются различные формы его представления. В общем случае цвет представляет собой набор чисел, координат в некоторой цветовой системе. Известны, например, следующие модели цветопередачи:

• RGB (аббревиатура английских слов Red, Green, Blue – красный, зеленый, синий) – аддитивная цветовая модель: цвета получаются путем добавления к черному.
• CMYK (от англ. Cyan, Magenta, Yellow, black – голубой, пурпурный, желтый, черный) – субтрактивная схема формирования цвета, используемая обычно в полиграфии для стандартной триадной печати.
• HSV (от англ. Hue, Saturation, Value – тон, насыщенность, значение) – цветовая модель, в которой координатами являются цветовой тон, насыщенность (называемая также чистотой цвета) и значением (яркостью) цвета. Данная модель является нелинейным преобразованием модели RGB.

Компьютерная графика  представляет собой одно из наиболее мощных современных направлений  развития компьютерных технологий.

Видео (от лат. video – «смотрю», «вижу») – под этим термином понимают   широкий   спектр   технологий   записи,   обработки,   передачи,

 

хранения и воспроизведения  визуального и аудиовизуального материала на мониторах.

Наиболее важные характеристики видеосигнала – это количество кадров в секунду, развертка, разрешение, соотношение сторон, цветовое разрешение, ширина видеопотока, качество. Рассмотрим эти характеристики по отдельности.

Количество кадров в секунду (частота) – это число неподвижных изображений, сменяющих друг друга при показе 1 секунды видеоматериала и создающих эффект движения на экране. Чем больше частота кадров, тем более плавным и естественным будет казаться движение. Минимальный показатель, при котором движение будет восприниматься однородным – примерно 10 кадров в секунду (это значение индивидуально для каждого человека). Компьютерные оцифрованные видеоматериалы хорошего качества, как правило, используют частоту 30 кадров в секунду.

Развертка видеоматериала может быть прогрессивной (построчной) или чересстрочной (интерлейсинг). При прогрессивной  развертке все горизонтальные линии (строки) изображения отображаются одновременно, при чересстрочной – показываются попеременно четные и нечетные строки. Чересстрочная развертка была изобретена для показа изображения на кинескопах и используется сейчас для передачи видео по «узким» каналам, не позволяющим передавать изображение во всем качестве.