Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников Салаватского индустриального колледжа (стр. 19 из 37)
· максимальное разрешение и максимальное количество отображаемых оттенков цветов;
· скорости обработки и передачи видеоинформации, определяющие производительность видеосистемы и ПК в целом.
Кроме того, в функцию видеоадаптера включается формирование сигналов горизонтальной и вертикальной синхронизации, используемых при формировании растра на экране монитора.
Принцип действия видеоадаптера состоит в следующем.
Процессор формирует цифровое изображение в виде матрицы NxM n-разрядных чисел и записывает его в видеопамять. Участок видеопамяти, отведенный для хранения цифрового образа текущего изображения (кадра), называется кадровым буфером, или фрейм-буфером.
Видеоадаптер последовательно считывает (сканирует) содержимое ячеек кадрового буфера и формирует на выходе видеосигнал, уровень которого в каждый момент времени пропорционален значению, хранящемуся в отдельной ячейке. Сканирование видеопамяти осуществляется синхронно с перемещением электронного луча по экрану ЭЛТ. В результате яркость каждого пиксела на экране монитора пропорциональна содержимому соответствующей ячейки памяти видеоадаптера.
По окончании просмотра ячеек, соответствующих одной строке растра, видеоадаптер формирует импульсы строчной синхронизации, инициирующие обратный ход луча по горизонтали, а по окончании сканирования кадрового буфера формирует сигнал, вызывающий движение луча снизу вверх. Таким образом, частоты строчной и кадровой развертки монитора определяются скоростью сканирования содержимого видеопамяти, т.е. видеоадаптером.
Режимы работы видеоадаптера, или видеорежимы, представляют собой совокупность параметров, обеспечиваемых видеоадаптером: разрешение, цветовая палитра, частоты строчной и кадровой развертки, способ адресации участков экрана и др.
Все видеорежимы делятся на графические и текстовые. Причем в различных режимах видеоадаптера используются разные механизмы формирования видеосигнала, а монитор в обоих режимах работает одинаково.
Графический режим является основным режимом работы видеосистемы современного ПК, например под управлением Windows. В графическом режиме на экран монитора можно вывести текст, рисунок, фотографию, анимацию или видеосюжет. В графическом режиме в каждой ячейке кадрового буфера (матрицы NxM n-разрядных чисел) содержится код цвета соответствующего пиксела экрана. Разрешение экрана при этом также равно NxM. Адресуемым элементом экрана является минимальный элемент изображения — пиксел. По этой причине графический режим называют также режимом АРА (All Point Addressable — все точки адресуемы). Иногда число п называют глубиной цвета. При этом количество одновременно отображаемых цветов равно 2", а размер кадрового буфера, необходимый для хранения цветного изображения с разрешением NxМ и глубиной цвета п, составляет N*M бит.
В текстовом (символьном) режиме, как и в графическом, изображение на экране монитора представляет собой множество пикселов и характеризуется разрешением NхМ.
Изображение символа в пределах каждого знакоместа задается точечной матрицей (Dot Matrix). Размер матрицы зависит от типа видеоадаптера и текущего видеорежима. Чем больше точек используется для отображения символа, тем выше качество изображения и лучше читается текст. Точки матрицы, формирующие изображение символа, называются передним планом, остальные — задним планом, или фоном. На рис. 4.13 показана символьная матрица 8x8 пикселов. Допустив, что темной клетке соответствует логическая единица, а светлой — логический ноль, каждую строку символьной матрицы представим в виде двоичного числа. Следовательно, графическое изображение символа можно хранить в виде набора двоичных чисел. Для этой цели используется специальное ПЗУ, размещенное на плате ви- деоадаптера. Такое ПЗУ называют аппаратным знакогенератором.
Совокупность изображений 256 символов называется шрифтом. Аппаратный знакогенератор хранит шрифт, который автоматически используется видеоадаптером сразу же после включения компьютера (обычно это буквы английского алфавита и набор специальных символов). Адресом ячейки знакогенератора является порядковый номер символа.
Главная особенность текстового режима в том, что адресуемым элементом экрана является не пиксел, а знакоместо. Иными словами, в текстовом режиме нельзя сформировать произвольное изображение в любом месте экрана — можно лишь отобразить символы из заданного набора, причем только в отведенных символьных позициях.
Другим существенным ограничением текстового режима является узкая цветовая палитра — в данном режиме может быть отображено не более 16 цветов.
Таким образом, в текстовом режиме предоставляется значительно меньше возможностей для отображения информации, чем в графическом. Однако важное преимущество текстового режима — значительно меньшие затраты ресурсов ПК на его реализацию.
Источником видеосигнала чаще всего является аналоговое устройство — телевизионный тюнер, видеомагнитофон, видеокамера. Для передачи на компьютер цифрового видео (например, сигнала цифровых видеокамер) используется специальный цифровой порт Fire Wire. Однако цифровые видеокамеры пока не получили широкого распространения. Поэтому для компьютерной обработки сигналов аналоговых видеоустройств необходимо выполнить их оцифровку, т. е. преобразование из аналоговой в цифровую форму. Для этого нужны карты ввода/вывода, принимающие входящий аналоговый видеосигнал и оцифровывающие его в реальном времени, затем эти данные необходимо сохранить на жестком диске. После сохранения оцифрованного изображения выполняют его редактирование. Эти функции осуществляет устройство захвата видеосигнала.
Устройство захвата видеосигнала — видеобластер (VideoBlaster) Представляет собой видеоплату, называемую также захватчикомизображений, устройством ввода видео, ТВ-граббером (Grab ~~ захватывать), имидж-кепчерами (Image Capture — захват изображения), и обеспечивает:
1. прием низкочастотного видеосигнала (от видеокамеры, магнитофона или телевизионного тюнера) на один из программно-выбираемых видеовходов;
2. отображение принимаемого видео в реальном времени в масштабируемом окне среды Windows (VGA-монитор можно использовать вместо телевизора);
3. замораживание кадра оцифрованного видео;
4. сохранение захваченного кадра на винчестере или другом доступном устройстве хранения информации в виде файла в одном из принятых графических стандартов (TIP, TGA, PCX, GIF и др.).
Видеодекодер обеспечивает прием сигнала с одного из входов, его оцифровку, цифровое декодирование согласно телевизионному стандарту и передачу полученных YUV-данных видеоконтроллеру.
Видеоконтроллер выполняет организацию потоков оцифрованных данных между элементами видеоплаты, осуществляет необходимые цифровые преобразования данных (например, YUV в RGB, масштабирование), организует их хранение в буфере собственной памяти, пересылку данных по шине компьютера при сохранении на винчестере, а также их передачу цифроаналогово-му преобразователю.
Цифроаналоговый преобразователь совместно с видеоконтроллером участвует в формировании «живого» ТВ-окна на экране монитора, выполняет обратное аналоговое преобразование цифрового захваченного изображения, осуществляет передачу сигнала от видеоадаптера либо RGB-сигнала из буфера памяти на монитор.
Рисунок 9 - Обобщенная структурная схема видеобластера
При выборе карты видеобластера необходимо принимать во внимание его основные показатели:
разрешение кадров в сохраняемом видеопотоке;
возможность и типы аппаратной компрессии (сжатия) видеоинформации в режиме реального времени;
возможность одновременного ввода видео- и звуковой информации.
Наиболее распространены следующие карты видеобластера:
· массовые карты начального уровня;
· полупрофессиональные;
· профессиональные карты начального уровня;
· профессиональные.
Массовые карты начального уровня способны захватывать и сохранять на жестком диске видеопоток с разрешением кадра, не превышающим 352 х 288 точек, хотя для сохранения отдельных кадров возможно вдвое большее разрешение. Аппаратная компрессия видеоизображения отсутствует, поэтому при работе с такими картами необходимо использовать специальную программу — кодер, позволяющую в реальном времени сжимать видеопоток по алгоритму MPEG-1 или MPEG-2. Звуковой вход в устройствах этого класса отсутствует, что требует отдельной записи звука через вход звуковой карты.
Полупрофессиональные карты обеспечивают разрешение в 768 х 575 точек, соответствующее стандарту для видео в формате PAL; поддерживают самый простой тип аппаратной компрессии видео M-JPEG, позволяющий уменьшить объем, занимаемый оцифрованным фильмом, в 100 раз. Однако звукового входа эти карты не имеют.
Профессиональные карты начального уровня имеют аудиовход, что позволяет одновременно записывать на жесткий диск видео-и звуковое сопровождение; обеспечивают аппаратную компрессию по типу M-JPEG и могут быть использованы не только для ввода, но и для вывода отредактированного видеофильма с ПК на видеомагнитофон. Последнее позволяет хранить фильмы на обычной видеокассете при использовании компьютера как монтажного стола.