Технические и программные средства мультимедиа

Термин мультимедиа употребляется чаще всего для воспроизведения различных эффектов на экране дисплея компьютера, которые создаются в процессе сочетания текстовой, графической, звуковой и видеоинформации, а также использования технологии анимации. Создание и воспроизведение таких эффектов связано с возможностями, предоставляемыми пользовательским интерфейсом. Такой интерфейс создаётся в процессе взаимодействия аппаратных и программных средств на определённой операционной платформе. Поэтому специалисты ассоциируют понятие мультимедиа, прежде всего, с определённым техническим стандартом персонального компьютера (ПК) и набором программных средств.

Под термином мультимедиа понимается комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих пользователю работать в диалоговом режиме с информацией, представленной в виде графических, текстовых, звуковых и видео файлов, образующих единую информационную среду. Значит, следует предположить, что комплекс аппаратных и программных средств мультимедиа составляет аппаратно-программную систему мультимедиа или, как принято называть, платформу мультимедиа. В зависимости от базовых параметров и функциональных возможностей аппаратно-программной платформы мультимедиа формируется та или иная технология создания, редактирования, соединения элементов мультимедиа. От технологии создания мультимедиа зависит качество воспроизведения мультимедиа-приложений. [1.5].

Понятие мультимедиа в информационной среде можно трактовать достаточно широко и узко. Широкое применение данного понятия возникло с появлением лазерных компакт-дисков (CD-ROM), предназначенных для хранения большого объёма данных. Первыми пользователями таких дисков были владельцы больших баз данных, например библиотечные каталоги. Но с повышением технических характеристик ПК лазерные компакт-диски стали неотъемлемой частью компьютерных технологий создания, хранения и воспроизведения информации. Необходимость работы с большим объёмом информации при запуске звука, изображений и видеоинформации в компьютере повлияла на формирование основных методов создания технологии мультимедиа. В основе такой технологии лежит метод соединения информационных объектов, создаваемых с помощью различных программных средств.

Развитие технологии CD-ROM дало мощный толчок к формированию производства разнообразных программных мультимедиа-продуктов. Особенно быстро стала развиваться индустрия компьютерных игр, способствовавшая созданию «виртуального» мира.

В мультимедиа-продуктах реально воплощаются идеи о возможности человека «путешествовать» во времени и пространстве с помощью технического средства – компьютера. Для достижения «эффекта реальности восприятия» предметов и процессов человек использует все органы чувств, что и создаёт эффект системного восприятия явлений мира во всём его многообразии. Поэтому воспроизведение различных эффектов от сочетания текстовой, графической, звуковой и видеоинформации принято тоже называть мультимедиа.

В широком смысле под мультимедиа принято понимать результат, получаемый при использовании взаимосвязи современных компьютерных и телекоммуникационных средств. К таким результатам относят: видеоконференции; мультимедиа-рекламу; мультимедиа-презентации; программы дистанционного обучения; компьютерные игры; видеофильмы, представленные на компакт-дисках CD-ROM и многое другое.

В техническом смысле мультимедиа представляет собой систему обмена высококачественными изображениями, звуковыми и видео файлами, с помощью которых можно реализовать индивидуальный пользовательский и диалоговый интерфейсы¹. Пользовательский интерфейс в мультимедиа позволяет создавать многообразие эффектов от комбинации различной информации, моделирующей объекты реального мира, а также явления или процессы, наиболее приближенные к реальности.

Мультимедиа технологии позволили соединить все иды представления информации, которые могут обрабатываться компьютерными средствами. Поэтому инфраструктура мультимедиа представляет собой целый комплекс взаимосвязанных методологических, технических, программных, технологических и производственных систем, которые позволяют создавать мультимедиа-приложения и продукты. 

Программные средства мультимедиа.

Существует большое множество программных средств для разработки мультимедийных приложений. К сожалению, перечисление всех невозможно, остановимся только на самых распространенных программах. Их можно разделить на несколько категорий:

• Средства создания и обработки изображения;
• Средства создания и обработки анимации, 2D, 3D – графики;
• Средства создания и обработки видеоизображения (видеомонтаж, 3D- титры);
• Средства создания и обработки звука;
• Средства создания презентации.

Графика и фотоизображения.

Один из способов представления изображения в компьютере — растровая графика2 (bitmap). В этом случае изображение делится на элементы (pixels), которые определяют размер картинки — X пикселов по ширине и Y пикселов по высоте. Важной характеристикой является цветовое разрешение растровой графики, определяемое числом битов, используемых для кодирования цвета каждого пиксела (его называют также числом битовых плоскостей). Понятно, что чем больше битовых плоскостей в файле, тем больше места требуется на диске для его сохранения.

Другой способ представления — векторная графика3. Векторные изображения сохраняются в виде геометрического описания объектов, составляющих рисунок. Эти изображения могут также включать в себя данные в формате растровой графики. В векторных форматах число битовых плоскостей заранее не определено.

Графические редакторы ориентированы на манипулирование существующими изображениями (в основном сканированными) и обладают набором инструментов, позволяющих корректировать любой аспект изображения. К примеру: Adobe Photoshop – профессиональный пакет обработки фотографий. Поддерживает работу со слоями и экспорт объектов из программ векторной графики. Обладает полным набором инструментов для коррекции цвета, ретуширования, регулировки контрастности и насыщенности цветов, маскирования, создания различных цветовых эффектов. Более 40 фильтров позволяют создавать разнообразные специальные эффекты. Различными производителями создано множество подключаемых модулей.

2D-графика и анимация.

В 2D-анимации используются методы покадровой или cel-анимации. Термин cel соответствует отдельному изображению (отдельной фазе движения персонажа). Каждое новое cel-изображение содержит изменение по сравнению с предыдущим, что и воспринимается как движение. При следовании множества cel-изображений один за другим с определённой скоростью создаётся эффект анимационного перемещения объекта. В программах существует функция перемещения cel-изображений над фоном по определённому пути и генерирования кадров между определёнными начальной и конечной точками, т.е. создания промежуточных кадров (твининг – twinning). Применения в компьютерном изображении морфинга (преобразования одного объекта в другой), деформировании, т.е. использование разнообразных оптических эффектов и циклического изменения света, создаёт анимационный эффект. [1.101].

CorelDraw - графический редактор, обладающий широкими возможностями и огромной библиотекой готовых изображений, ставший уже классической программой векторного рисования. Пакет предназначен не только для рисования, но и для подготовки графиков и редактирования растровых изображений. Он имеет отличные средства управления файлами и возможность показа слайд фильмов на дисплее компьютера, позволяет рисовать от руки и работать со слоями изображений, поддерживает спецэффекты, в том числе трехмерные, и имеет гибкие возможности для работы с текстами. 

3D-графика и анимация.

Трехмерная анимация по технологии напоминает кукольную: необхо­димо создать каркасы объектов, определить материалы, их обтягивающие, скомпоновать все в единую сцену, установить освещение и камеру, а затем задать количество кадров в фильме и движение предметов. Движение объек­тов в трехмерном пространстве задается по траекториям, ключевым кадрам и с помощью формул, связывающих движение частей сложных конструкций. После задания нужного движения, освещения и материалов запускается про­цесс визуализации. В течение некоторого времени компьютер просчитывает все необходимые кадры и выдает готовый фильм. Недостатком является чрезмерная гладкость форм и поверхностей и некоторая механистичность движения объектов.

  Для создания реалистичных трехмерных изображений используются различные приемы. Для создания “неровных” объектов, например, волос или дыма, используется технология формирования объекта из множества частиц. Вводится инверсная кинематика4 и другие техники оживления, возникают новые методы совмещения видеозаписи и анимационных эффектов, что позволяет сделать сцены и движения более реалистичными.

Полнофункциональный пакет 3D-моделирования - Painter3D. Он дает возможность применять к объектам текстуры, удары, свет, отражение и свечение, а также позволяет автоматически обновлять текстуры. Кроме всего прочего, этот пакет поддерживает расширения (Plugin), что дает возможность, использовать множество стандартных и дополнительных спецэффектов. В пакет входят дополнения для Ray Dream Studio и 3D Studio MAX. Возможен также импорт (экспорт) объектов из форматов OBJ, DXF или 3DMF. Также, в создании трёхмерной анимации нам могут помочь такие программы, как 3D Studio MAX и Light Wave3D. .

Аппаратные средства мультимедиа.

Для построения мультимедиа системы необходима дополнительная аппаратная поддержка: аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи. Они используются для перевода аналоговых аудио и видеосигналов в цифровой эквивалент и обратно, видеопроцессоры для преобразования обычных телевизионных сигналов к виду, воспроизводимому электроннолучевой трубкой дисплея, декодеры для взаимного преобразования телевизионных стандартов, специальные интегральные схемы для сжатия данных в файлы допустимых размеров и так далее. Всё оборудование, отвечающее за звук, объединяются в так называемые звуковые карты, а за видео в видео карты.

• Аппаратные средства мультимедиа:
• Средства создания и обработки изображения;
• Средства создания и обработки анимации, 2D, 3D – графики;
• Средства создания и обработки видеоизображения (видеомонтаж, 3D - титры);
• Средства создания и обработки звука;
• Средства создания презентации.

Звуковая карта.

С течением времени перечень задач, выполняемых на ПК вышел за рамки просто использования электронных таблиц или текстовых редакторов. Компакт- диски 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.

В набор звуковых карт входят драйвера, утилиты7, программы записи и воспроизведения звука, средства для создания и произведения презентаций, энциклопедий, игр.

Воспроизведение звука.

Современные средства мультимедиа дают качество стереозвука, удовлетворяющее самым придирчивым требованиям HiFi (сокращенно это означает высокую верность воспроизведения). Современные платы синтеза звука способны синтезировать звучание одновременно 20 и более музыкальных инструментов, создавая при этом множество специальных звуковых эффектов - плавное изменение громкости каждого инструмента, вибрацию звуков, их модуляцию по частоте и т.д. Появилась возможность записи звуковых сигналов на магнитные носители ПК в виде файлов и их сложной математической обработки, например, наложения сигналов, фильтрации шумов и т.д.

Сейчас HiFi-звучание неразрывно связано с лазерными аудиодисками (или компакт-дисками CD), использующими цифровые методы кодирования звуковых сигналов.

Лазерные диски, CD-ROM.

В связи с ростом объемов и сложности программного обеспечения, широким внедрением мультимедиа приложений, сочетающих движущиеся изображения, текст и звук, огромную популярность в последнее время приобрели устройства для чтения компакт- дисков CD-ROM. Эти устройства и сами диски, относительно недорогие, очень надежны и могут хранить весьма большие объемы информации (до 650 Мбайт), поэтому они очень удобны для поставки программ и данных большего объема, например каталогов, энциклопедий, а также обучающихся, демонстрационных и игровых программ. И многие программы полностью или частично поставляются на CD-ROM.

Компакт - диски, изначально разработанные для любителей высококачественного звучания, прочно вошли на рынок компьютерных устройств. Оптические компакт- диски перешли на смену виниловым дискам в 1982 году. Было решено, что стандарт рассчитан на 74 минуты звучания "Red Book". Когда 74 минуты пересчитали в байты, получилось 640 Мбайт.

Как и в компакт-дисках, применяемых в бытовых CD - плейерах, информация на компьютерных компакт-дисках кодируется посредством чередования отражающих и не отражающих свет участков на подложке диска.

Хотя по внешнему виду и размеру используемые в компьютерах компакт-диски не отличаются от дисков, применяемых в бытовых CD - плейерах, однако компьютерные устройства для чтения компакт-дисков стоят существенно дороже. Это не удивительно, ведь чтение программ и компьютерных данных должно выполняться с высокой надежностью, чем та, которая достаточна при воспроизведении музыки. Поэтому чтение используемых в компьютере компакт-дисков осуществляется с помощью луча лазера небольшой мощности. Использование такой технологии позволяет записывать на компакт-диски очень большой объем информации (650 Мбайт), и обеспечивает высокую надежность информации. 

Преобразователи VGA-TV.

Данные устройства транслируют сигнал о цифровом образе VGA-изображения в аналоговый сигнал, пригодный для вывода на телевизионный приёмник. Как правило, преобразователи поддерживают стандарты PAL и NTFS и допускают одновременный вывод изображения на телевизоре и мониторе компьютера. Производители обычно предлагают подобные устройства, выполненные либо как внутренняя ISA-карта, либо как внешний блок. В последнем случае нет необходимости в свободном слоте на системной плате компьютера, и, кроме того, такое исполнение позволяет подключать преобразователь к портативному компьютеру. Некоторые из преобразователей предлагают такие возможности, как, например, регулировка изображения программным способом или с помощью регулировок (для внешнего исполнения). Основные области применения подобных устройств – это презентации, причём как в бизнесе, так и в образовании.

Заключение.

Мир мультимедиа прочно вошёл в жизнь человека, и успешно применяется им во всех сферах деятельности, ведь возможности и области распространения мультимедийных технологий необъятны. Реклама, кино, музыка, наука, образование, отдых, развлечения и многое другое получили развитие благодаря средствам мультимедиа, использование которых не только облегчает нашу жизнь, но и выводит её на новый уровень технического прогресса. Так, с появлением TV-тюнера нам предоставляется возможность смотреть и слушать интересные телепередачи, не прекращая работу на компьютере, а 3D-графика помогает погрузиться в мир кино и компьютерных игр. Каждый человек может попробовать себя в роли режиссёра, используя всё те же программные средства мультимедиа. И куда бы мы ни взглянули, везде можно найти следы мультимедиа.

Находясь в постоянном развитии, мультимедиа и средства мультимедиа расширяют возможности человека, предоставляют огромное пространство для творчества.

Список литературы.

Алексеева М.Б., Балан С.Н. Системы мультимедиа/Учебное пособие. СПб.2001.

Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. - СПб.: Питер, 1998. - 816 с.
Долгушин С. Мультимедиа. Информационные технологии в му­зыке: Учебно-методическое пособие. – Омск: Мир музыки, 2004 – 187 с.
Баженова Л.М. Медиаобразование младших школьни­ков//Искусство и об­разование. – 2001. - № 4. – С. 65-67.
Концепции современного естествознания. 2 – е издание. М: Издательский центр «Академия», 2006 г., 496 стр.
Христочевский С.А. Электронные мультимедийные учебники и эн­циклопедии. // Информатика и образование, - 2000, №2. С. 71-77.