что вы видите на экранах кинотеатров и телевизоров) на персоо-
нальном компьютере будет таким же привычным делом, каким се-
годня является, например, 24-разрядное представление цветовой
пвлитры. Станут обыденными такие понятия, как видеобазы дан-
ных, видеоэлектронная почта и видеоконференции. С передачей и
воспроизведением звука, текста и графики уже сейчас не возни-
кает больших затруднений, так что дело только за видео.
Для начала стоит напомнить, что видео является пока толь-
ко аналоговым и что персоональный компьютер как устройство об-
работки цифровых данных не может использовать аналоговый сиг-
нал, так сказать "напрямую", и перед вводом в компьютер любой
аналоговый сигнал должен быть предварительно представлен циф-
ровым кодом...
Очевидно, что ни по возможностям хранения, ни по ско-
ростям передачи информации персональные компьютеры совершенно
не способны решать подобные задачи. Что же делать?
Надо каким-то образом сократить поток данных. Использова-
ние имеющихся технических средств не могут привести к решению
поставленной задачи. Пора обратится к специализированным
средствам, обеспечивающим работу со сжатием данных.
Любые методы сжатия данных основаны на поиске избыточной
информации и последующем ее кодировании с целью уменьшения
объема. В настоящее время существует несколько методов сжатия
данных, которые в зависимости от решаемой задачи могут исполь-
зоваться с теми или иными модификациями, и если уж не обилие,
то по крайней мере, достаточное количество программно-аппарат-
ных средств для работы с видео информацией, использующих алго-
ритмы сжатия данных. Как правило их объединяют под общим наз-
ванием "кодеки" (CODEC, COmpressor-DECompressor). Всеобщее
признание получили, например, такие кодеки, ставшие промышлен-
ными стандартами, как Cinepak, Motion JPEG и Indeo. Все эти
средства используют, вообще говоря, одинаковые или во многом
похожие алгоритмы сжатия. Алгоритмы для кодеков делятся на
внутрикадровые и межкадровые (intraframe и interframe). Внут-
рикадровое сжатие может выполняться для каждого кадра. Межкад-
ровое сжатие использует информацию об изменениях кадров. Не
все кодеки используют совместно внутри- и межкадровое сжатие,
от чего естественно, зависит степень компрессии информации.
3.1.4.1. Система DVI
DVI, разработанная фирмами RCA и General Elektric (затем
права на нее приобрела компания Intel), имеет два уровня: пре-
зентационный (Presentation-Level Video, PLV) и реального вре-
мени (Real Time Video, RTV). PLV предлагает полноэкранное ви-
део с частотой 30 кадров в секунду, однако его создание стоит
дорого (примерно 200 долларов за минуту конечного видео). Уро-
вень же RTV достижим и на персональном компьютере, оборудован-
ном соответствующими аппаратными средствами, однако параметры
воспроизведения при этом значительно хуже.
Аппаратным ядром системы DVI является набор i750, состоя-
щий из 2 микросхем, выполняющих обработку видеоинформации в
реальном масштабе времени. Наиболее эффективно его использова-
ние при таких преобразованиях изображения, как например, изме-
нение его масштаба, сдвиг или вращение... БИС Display
Processor 82750DB в реальном масштабе времени выполняет такие
функции отображения , как например, преобразование формата и
цвета, интерполяцию, синхронизацию получаемых разными способа-
ми изображений. С ее помощью можно кодировать строки изображе-
ния так, что в отдельных частях экрана будут содержаться раз-
личные видео и грфические изображения, да к тому же еще с раз-
личным разрешением.
Вся обработка видео информации осуществляется в прост-
ранстве YUV, используемом в телевидении. Переход из прост-
ранства RGB в пространство YUV позволяет эффективно сжать ин-
формацию за счет того, что разрешающая способность зрения че-
ловека является значительно более высокой по яркости, чем по
цвету. Другими словами, полная и детальная яркостная информа-
ция даже при весьма скудной информации о цветности позволяет
получить изображение вполне приемлемого для зрения качества.
В DVI используется эффективное сжатие видеоинформации на
основе метода JPEG, предложенного в 1990 году Объединенной
группой экспертов в области фотографии (Joint Photographic
Experts Group, JPEG) в качестве стандартного для обработки не-
подвижных изображений. Этот метод позволяет достичь очень
высоких коэффициентов сжатия: например, 14-Мбайтный файл можно
сжать примерно до 1.2 Мбайт, то есть до емкости обычной диске-
ты. Но сжатие выполняется с потерями, то есть восстановление
после сжатия изображения может отличаться от исходного.
Алгоритм предполагает, что после перевода RGB-изображения
в пространство YUV выполняется так называемое прореживание
данных цветности. Впрочем прореживание может и не выпол-
няться. При дальнейшей обработке используется метод ЦОС
(используется дискретное косинусное преобразование - разновид-
ность дискретного преобразования Фурье). Далее, полученные
данные перекодируются в соответсвии с одним из методов опти-
мального кодирования (метод Хааффмена), при котором чаще
встречающиеся значения кодируются меньшим числом разрядов, что
позволяет плотно "упаковывать" полученную информацию. При вос-
становлении изображения перечисленные преобразование выполня-
ются в обратном порядке.
Возможная степень сжатия зависит от характеристик изобра-
жения: а именно, изображения, в которых соседние пикселы мало
отличаются друг от друга, сжимаются лучше.
Для кодирования аудиоинформации в DVI используется
ADPCM-алгоритм (Аdaptive Delta Pulse Code Modulation -
адаптивная дельта-импульсно-кодовая модуляция, АДИКМ). Как из-
вестно при таком кодировании сохраняется только разность между
текущим значением сигнала и предшествующим.
Примером реализации коммерческого продукта DVI для персо-
нальных компьютеров стал комплект Action Media 750, выполнен-
ный на базе набора i750. Одна из плат комплекта предназначена
для считывания и воспроизведения видео и звуковых данных, сжа-
тых по методике DVI и записанных, например, на CD-ROM, а дру-
гая для сжатия видео в реальном масштабе времени с последующей
записью на диск.
3.1.4.2. Система INDEO
(INtel viDEO)
INDEO, то есть видео от Intel, является логическим про-
должением линии систем, начатой DVI. Использование одноступен-
чатой схемы сжатия и возможность программной декомпрессии дан-
ных являются несомненными факторами успеха этой кодек техноло-
гии. В отличие от двухступенчатой схемы, при которой процессы
записи и сжатия изображения разделены во времени, в одност-
кпенчатой схеме они совмещены, причем обе операции осуществля-
ются в реальном масштабе времени. При этом информация о после-
довательности видеокадров (30 кадров в секунду) с разрешением
160x120 точек длительностью в одну минуту с использованием
платы iSVR (Intel Smart Video Recorder) может быть сведена
всего к 9 Мбайтам, т.е. сжата в 4-6 раз, а в ряде случаев
достигается коэффициент сжатия и 10:1.
С воспроизведением записанной информации может справиться
и не самый мощный компьютер следующей конфигурации: процессор
486SX с тактовой частотой 25 МГц, SVGA-видеоадаптер (не менее
256 цветов) и звуковая плата с акустическими системами. Из
программного обеспечения требуется только Video for Windows.
3.1.4.3. Видеоконтроллер iSVR
Вообще говоря, видеоконтроллер iSVR предназначен для соз-
дания компьютерных видеоклипов, записи реальных сюжетов с ви-
декамеры, видеомагнитофона, плейера видеокомпакт-дисков в
стандарте PAL. Консструктивно этот контроллер представляет из
себя плату расширения IBM PC-cовместимого компьютера, расчи-
танную на установку в 16-разрядный ISA-cлот.
Несмотря на то, что при записи изображения система
использует свои внутренние форматы (ISYUV9 или INDEO), при
хранении файла на диске применяется стандартный формат AVI
(Audio Video Interleave). В этом формате хранятся все файлы, с
которыми работает Video for Windows. Каждый кадр AVI-файла
хранит цифровую видео- и соответсвующую ему аудиоинформацию.
Это позволит сопровождать непрерывное видеоизображение непре-
рывным звуком. Заметим, кстати, что звуковая и видеоинформация
может встраиваться в документы, созданные при помощи OLE-cов-
местимых (Object Linking and Embedding) приложений Windows,
таких например, как Write, Word, AmiPro 2.0, Quattro Pro,
Lotus 1-2-3, Excel 4.0.
Вместе с видеоконтроллером в комплект поставки входят
следующие программные продукты: Video for Windows, проект под-
готовки презентаций Compel, пакет для создания мультиме-
диа-приложений Megablitz, GateKeeper (более 200 фрагментов ви-
деофильмов, 15 минут фрагментов музыки, анимационные файлы и
т.д.), утилиты конфигурации и тесты.
Для использования iSVR рекомендуется компьютер на базе
процессора 486DX2-66 c 16-мегабайтным ОЗУ и видеоадаптером с 2
Мбайтами памяти (24 разряда на пиксел).
3.1.5. Другие области применения
3.1.5.1. Мультимедиа в учреждениях
Вырисовывающаяся на данный момент тенденция в области
приложений мультимедиа связана не только с областью автомати-
зации, но и с улучшением условий для пользователя, повышением
комфортности в еого работе, так как цифровые изображения и
речь оживляют сухие программы и существенно улучшают восприя-
тие.
Широкому внедрению систем мультимедиа в повседневную
жизнь бюро и контор противостоит и поныне - наряду с другими
техническими проблемами - недостаточный объем оперативной па-
мяти.
Начало было положено введением теперь уже известных сис-
тем ввода текста (в графическом виде с помощью сканера) и рас-
познованием образов букв (с помощью специального программного
обеспечения). Обусловленная постоянным улучшением систем авто-