по информатике программа для домашней видеостудии «Ulead Video Studio 8» (стр. 6 из 13)

В традиционной телефонной сети для соединения с требуемым клиентом используются аппаратные коммутаторы. Если коммутатор имеет n входов и n выходов, то одновременно можно реализовать не более n связей. Реально это число всегда меньше и клиент слышит в трубке “короткие гудки” сигнала “занято”. В случае комбинирования традиционного коммутатора с m-канальными мультиплексорами пакетов по времени можно осуществить до m*n связей одновременно. При этом становится возможным объединить нескольких клиентов так, что они все одновременно могут говорить друг с другом. Схема такого переключателя каналов показана на рис. 2.2.8.

Рис. 2.2.8. Схема переключателя каналов с мультиплексированием по времени.

Кружочки на пересечениях линий представляют собой ключи, замыкая которые можно соединить i-й входной канал с j-м выходным. На каждой линии может быть только один замкнутый ключ. Такая схема коммутации называется TST (Time-Space-Time). Именно она преобладает сегодня при построении сетей ISDN. Магистральные каналы ISDN строятся в соответствии со стандартом T1.

Такая схема при числе входных и выходных каналов равном N=1000 требует миллиона элементарных переключателей. Можно рассмотреть вариант когда используются коммутаторы с n входами и k выходами. Схема коммутатора с N=16, n=4 и k=2 показана на рис. 2.2.9. Число элементарных переключателей в таком коммутаторе М равно:

M = 2kN + k(N/n)²

Первое слагаемое характеризует число элементарных переключателей во входной и выходной секциях системы, а второе - число элементарных переключателей в k внутренних модулях При N=1000, n=50 и k=10 требуется 24000 элементарных переключателей вместо миллиона (но и число одновременно формируемых каналов становится много меньше 1000).

Основное усовершенствование аналоговых кинокамер свелось к уменьшению их габаритных размеров. В 80-х г. 20-го века стали появляться микросхемы высокой интеграции, что позволило создать относительно миниатюрные преобразователи свет-электр. сигнал похожие на вакуумные мозаичные экраны но на основе полупроводников. Матрица состояла из ячеек RGB. Т.о. матрица вырабатывала сразу три электрических сигнала, которые усиливались, обрабатывались и записывались на магнитную ленту. Кроме этого по краю магнитной ленты записывался звуковой сигнал. Для синхронной записи сразу 4-ех сигналов записывающую головку видеомагнитофона (в отличие от м.г. обычного магнитофона) сделали цилиндрической, вращающейся и наклоненной к магнитной ленте под углом. Считывание происходило в обратном порядке. Т.е. м.г. считывала минимум 4-е магн. поля с магн. ленты. Получалось 4-е эл.сигнала, которые усиливались и поступали на устройства обработки и управления RGB электронными лучами и усилитель звука. Такие видеокамеры продолжали оставаться аналоговыми.

Главным препятствием на пути миниатюризации видеокамер были носители информации: кассеты формата miniDV или 8-сантиметровые DVD-диски не позволяли создать карманный аппарат. Выход нашли в использовании флэш-карт памяти формата SD. Но до недавнего времени скорость записи на эти карты была невелика, что не позволяло их использовать для съёмки с высоким разрешением и качеством. Поэтому видеокамеры оснащались несложными объективами и небольшими матрицами.

Объединение кассеты с камерой было первым шагом по замене любительских кинокамер. Однако их размеры из-за используемой кассеты VHS были очень большими. Первым существенным шагом на пути миниатюризации видеоаппаратуры было создание кассеты формата VHS-C, а затем и Video8 (1985). Кассета Video8, например, имеющая габариты 95х62,5х15 мм, более чем в пять раз меньше по объему стандартной кассеты VHS. Но это были еще аналоговые форматы.

Первый бытовой цифровой формат DV появился в 1995 году. Поскольку кассета DV с лентой меньше, чем кассеты формата VHS-C или Video8, цифровые камкордеры меньше и легче, чем их аналоговые двойники.

В 1999 году корпорация Sony модернизировала свой аналоговый формат Video8 в цифровой Digital8. При использовании магнитной ленты категории Hi8 качество записи изображения и звука сопоставимо с качеством формата DV. Специалисты Sony на этом не остановились и в 2001 году разработали новый формат MICROMV. Кассета имеет габариты всего 46х30,2х8,5 мм, то есть ее объем на 30% меньше, чем у DV-кассеты. В режиме SP на кассету можно записать до 60 минут высококачественного видео.

Еще один вариант цифровой видеозаписи Digital HD на DV-кассете представила в марте прошлого года компания JVC. Камкордер GR-DH1 может записывать видео в формате MPEG с эффективным числом строк до 720.

Сегодня магнитный носитель (лента в кассете) уже не является единственным для записи цифрового видео. Все больше фирм предлагают модели, в которых видеозапись осуществляется на оптический носитель. Записываемые DVD в качестве носителя в камкордерах стали использоваться в 2001 году. Первую камеру с использованием диска DVD-RAM диаметром 8 см разработала фирма Hitachi. Эта камера также позволяет делать записи на одноразовые DVD-R. Камкордеры с аналогичными носителями сегодня производит и Panasonic. Sony в своих последних дисковых видеокамерах использует в качестве носителя диски DVD-R/RW такого же диаметра. Поскольку запись на DVD ведется в формате MPEG-2, то свое видео можно сразу воспроизвести на DVD-проигрывателе. И здесь можно только приветствовать выбор Sony, поскольку число бытовых проигрывателей, понимающих DVD-RAM, ограничено, а DVD-R/RW - родные почти для всех.

Совершенствование цифровых методов обработки изображений (появление алгоритмов сжатия MPEG-4 (см. ниже) и WMV) привело к существенному снижению объема данных, которые нужно записать без заметной потери качества. Поэтому естественным было появление моделей камкордеров с использованием жесткого диска в качестве носителя видеоинформации. Корпорация Toshiba уже разработала прототип цифрового камкордера с микровинчестером размером с PC-карту. Samsung Electronics планирует выпускать цифровой камкордер с записью на встроенный жесткий диск в формате MPEG-4 (см. описание форматов) и позволяет переносить изображения на компьютер.

Использование полупроводниковой памяти началось с фотокамер: поскольку емкость флэш-карт была мала, ее хватало только на неподвижные изображения. Удобство сменного носителя быстро оценили не только фотолюбители, но и изготовители видео. И практически сразу в цифровых камкордерах формата DV появились слоты для флэш-карт, на которые можно было записывать фотоизображения. Однако с увеличением емкости положение изменилось. И вот уже Panasonic предлагает модели, которые позволяют записывать видео в формате MPEG-4 на карточки памяти Security Digital (SD). Сейчас происходит сближение и взаимное проникновение фотокамер и камкордеров. Не только последние цифровые фотокамеры, но и мобильные телефоны и карманные персональные компьютеры (КПК или 'наладонники') имеют функцию записи цифрового видео. КПК компании Sony могут записать до 120 минут видео на Memory Stick емкостью 128 МБ. Конечно, для записи цифрового видео хорошего качества и достаточной продолжительности при современных методах сжатия требуется емкость не менее 1 ГБ.

Характерный последний пример: карманная комбинированная фотовидеокамера Sanyo FVD-C1 - самый легкий в мире камкордер с записью MPEG-4 высокого разрешения на флэш-карту SD. Фото записываются с максимальным разрешением 3,2 мегапикселя, а информация хранится на SD-карте емкостью 512 МБ (входит в комплект). Если выбрано максимальное качество, соответствующее, по мнению фирмы, DVD (разрешение VGA 640х480, частота 30 кадров секунду), то на карту помещается до получаса видео. Если устраивает VHS-качество, то на карте умещается уже 80 минут видеозаписи. В режиме фотосъемки можно сделать 491 снимок в режиме 3,2 мегапикселя (2048х1536) или до 3931 снимка в режиме 0,3 мегапикселя (640х480).

Сменные флэш-карты удобны и еще по одной причине. Уже сегодня многие производители предлагают телевизоры и DVD-проигрыватели со слотами для флэш-карт, что позволяет осуществить просмотр слайдов или видеозаписи без копирования на другой носитель.

Вместе с тем необходимо отметить, что именно цифровой характер записи позволяет копировать ее и редактировать, используя компьютер и сохраняя при этом исходное качество. Практически все современные камкордеры с записью на DV оборудованы портами i.Link для передачи информации в компьютер или на DVD-рекордер. В случае использования в качестве носителя видео записываемых DVD или сменной флэш- карты осуществить его перенос в компьютер еще проще.

Аппаратное обеспечение.

Работа с аналоговым видео на ПК начинается с операции видеозахвата (оцифровки). При этом к ПК выдвигаются три основных требования: наличие специальной платы оцифровщика (video capture board), достаточное значение рабочей частоты процессора (CPU) и высокая скорость записи на жесткий диск (hard drive). Для хорошего качества видео требуется, чтобы скорость считывания/записи с жесткого диска была не ниже 2-3 Мбайт/с. Следует отметить, что полноэкранному видео без компрессии (при размере изображения 640x480 пикселов с частотой кадров 25 или 30 в секунду) соответствует скорость потока информации 25-30 Мбайт/с.
Так как оцифровка — это преобразование аналогового сигнала в цифровую форму, то его точность зависит от количества уровней по амплитуде сигнала (глубина оцифровки) и частоты выборки этих уровней (частота дискретизации). Достаточной считается глубина оцифровки в 256 уровней, что для цветного видео, раскладываемого на три основных цветовых составляющих, требует 24 бит на пиксел. Разрешение оцифрованного изображения зависит от частоты дискретизации, так при разрешении 720х576 она составит 13,5 МГц .