Tresci multimedialne kodowanie przetwarzanie prezentacja.NET

Pełen tekst

(1)Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacja Odtwarzanie treści multimedialnych Andrzej Majkowski. informatyka +. 1.

(2) Program wykładu 1. Formaty obrazu wizyjnego 2. Poprawa jakości obrazu 3. Kino domowe 4. Akustyka pomieszczenia 5. Budowa wyświetlaczy LCD i plazmowych 6. Projektory multimedialne informatyka +. 2.

(3) Formaty obrazu wizyjnego Prace nad systemem telewizji kolorowej, rozpoczęły się w połowie lat 50 XX wieku w Stanach Zjednoczonych. Nowy system musiał spełniać następujące założenia: • nie mógł znacząco skomplikować budowy odbiorników telewizji kolorowej, co mogło by wpływać na koszt produkcji odbiornika telewizyjnego, • należało przyjąć, że będzie możliwy odbiór programu telewizji nadawanego w kolorze na odbiornikach czarnobiałych i odwrotnie, • powinno być możliwe wykorzystywanie dotychczasowych kanałów częstotliwości do przesyłania sygnałów telewizji kolorowej, • jakość przesyłanego sygnału powinna być wysoka i zaspakajać wymagania widza.. informatyka +. 3.

(4) Standard telewizji kolorowej PAL i NTSC PAL • 625 linii w dwóch półobrazach • Szerokość pasma wizji 5 MHz • Szerokość kanału TV 7 MHz • Częstotliwość zmian półobrazów 50 / 25 Hz • Częstotliwość zmian linii 15 625 • Rzeczywista rozdzielczość obrazu 720x576. NTSC • 525 linii w dwóch półobrazach • Szerokość pasma wizji 4,2 MHz • Szerokość kanału TV 6 MHz • Częstotliwość zmian półobrazów 59,94 / 29,97 Hz • Częstotliwość zmian linii 15 750 • Rzeczywista rozdzielczość obrazu 720x486. informatyka +. 4.

(5) Standard telewizji kolorowej HDTV • System w pełni cyfrowy • Częstotliwość zmian pełnej ramki obrazu 60 Hz • Format panoramiczny 16:9 • Brak wad występujących w systemach analogowych takich jak śnieżenie, podwójny obraz • Rozdzielczość obrazu 1920x1080 lub 1280x720. informatyka +. 5.

(6) Cyfrowa telewizja systemu DVB • DVB (Digital Video Broadcasting) jest standardem transmisyjnym telewizji cyfrowej przekazywanej z nadajników naziemnych (DVB-T), satelity (DVB-S) i stacji czołowych telewizji kablowych (DVB-C). • Podstawą tego systemu jest strumień transportowy (TS). • TS składa się ze skompresowanych składowych wizji, fonii i danych oraz tablic (PSI) umożliwiających urządzeniu odbiorczemu odbiór wybranego programu telewizyjnego lub radiowego oraz danych. • Standard DVB definiuje dodatkowe tablice (SI) umieszczone w strumieniu oraz parametry transmisji w zależności od typu kanału transmisyjnego. • System ten został opracowany dla sygnałów poddanych kompresji MPEG-2, ale nowe efektywniejsze algorytmy kompresji typu MPEG4 part10 (H.264) mogą również być stosowane.. informatyka +. 6.

(7) Poprawa jakości obrazu •. Najczęściej spotykane zniekształcenia wynikają z pojawienia się artefaktów procesu kompresji.. •. Do zakłóceń zaliczamy między innymi: • szumy, • interferencje (przenikanie sygnałów luminancji i chrominancji), • migotanie powierzchni i linii, • zaburzenia synchronizacji.. •. Eliminacja wymienionych zjawisk jest możliwa przy wykorzystaniu dwu- i trójwymiarowych filtrów cyfrowych, filtrów grzebieniowych, układów korekcji podstawy czasu i stosowaniu odpowiednich technik (100 Hz, Progressive Scan).. •. Poprawie jakości sprzyja też sztuczne podnoszenie rozdzielczości w oparciu o technikę nadpróbkowywania i interpolacji wartości pikseli.. informatyka +. 7.

(8) Kino domowe • Kino domowe to zestaw urządzeń audio i wideo przeznaczony do oglądania filmów, który pozwala symulować w warunkach domowych wrażenie jakiego doświadcza widz na sali kinowej. • Zazwyczaj w skład zestawu wchodzą: odtwarzacz DVD, zestaw głośników wraz ze wzmacniaczem oraz telewizor.. informatyka +. 8.

(9) Systemy dzwięku przestrzennego • Dźwięk przestrzenny jest uzyskiwany dzięki wykorzystaniu zestawu minimum 5 głośników, którym towarzyszy dodatkowy głośnik niskotonowy, zwany popularnie subwooferem. • Po rozmieszczeniu źródeł dźwięku wokół widza, podczas oglądania filmu będzie on miał złudzenie otoczenia przez dźwięk, podobnie jak w nowoczesnej sali kinowej.. informatyka +. 9.

(10) Podsumowanie standardów. informatyka +. 10.

(11) Dolby Surround / Dolby Prologic / Dolby Stereo •. jeden z pierwszych standardów kina domowego, analogowy. •. taśmy magnetyczne / transmisja radiowa / telewizyjna. •. odtwarzanie na zwykłym zestawie stereo, lub zestawie czterokanałowym. •. dźwięk jest dekodowany matrycowo na 4 kanały: 2 główne, centralny i surround (2 głośniki połączone równolegle). •. wady – – – –. pasmo przenoszenia głośników tylnych: max 7kHz, brak niezależności kanałów, podatny na zakłócenia (analogowy), brak wydzielonego kanału basowego.. informatyka +. 11.

(12) Dolby ProLogic II • kompatybilny z Prologic i zwykłym stereo • lepszy algorytm kodowania/dekodowania matrycowego • 5 ścieżek dźwiękowych o pełnym paśmie przenoszenia.. informatyka +. 12.

(13) Dolby Digital AC-3 (Dolby Digital Audio Coding 3) • Powszechnie stosowany w zapisie dźwięku na płytach DVD • 5 niezależnych cyfrowych, pełnozakresowych kanałów + 1 basowy (LFE) • Silna kompresja dźwięku (1:12) • Rozwinięciem jest DD EX 6.1 / 7.1. – dodatkowy tylny centralny głośnik odtwarzający odpowiednio przefiltrowane i zsumowane dźwięki z tylnych głośników, – brak zwiększenia ilości danych (5.1 kanałów) – kodowanie matrycowe, – istnieje prawdopodobieństwo niestabilności pola dźwiękowego (rozwiązane w 7.1 – 4 tylne głośniki), – dzięki kodowaniu matrycowemu nagrania 6.1 i 7.1 można dekodować systemem 5.1 i na odwrót.. informatyka +. 13.

(14) DTS firmy NuOptix Inc. • Konkurencyjny do systemu firmy Dolby. • Początkowo stosowany w kinach na płycie CD synchronizowanej z obrazem. • Ilość kanałów – 5.1 (jak AC3). • Kompresja 4:1 – dźwięk bardziej wierny, dokładniejszy. • DTS Discrete (DTS 6.1) – odpowiedź na Dolby EX 6.1 – niezależny tylny głośnik – brak przesłuchów i ograniczeń pasma.. informatyka +. 14.

(15) THX • System certyfikacji sprzętu i instalacji reprodukujących dźwięk i obraz. • System standaryzuje warunki projekcji i odsłuchu kinowego. • Certyfikacji podlegają także kompleksowe instalacje dźwiękowe i akustyka pomieszczeń. • THX Select (najtańszy). • THX Ultra (wysoka jakość). • Standart dot. dźwięku 7.1 – THX Surround EX. • Standart dot. muzyki odtwarzanej w systemach wielokanałowych – THX Music.. informatyka +. 15.

(16) Akustyka pomieszczenia • Unikanie rezonansów, fal stojących i innych zjawisk wpływających na zmianę rozchodzących się dźwięków. • Pogłos – efekt związany z serią wielokrotnych odbić dźwięku od ścian pomieszczenia. – idealny dla muzyki kameralnej – 0,8-1,4s – dla orkiestry symfonicznej – 1,1-1,8s • Echo – dźwięk i jego odbicie dają wrażenie efektów rozdzielonych.. informatyka +. 16.

(17) Akustyka pomieszczenia Metoda: Wysokość: Szerokość: L. W. Sepmeyer 1.0 1.14 1.0 1.28 1.0 1.6 M. M. Louden 1.0 1.4 J. E. Volkmann 1.0 1.5 C. P. Boner 1.0 1.26 Standard THX 1.0 1.5. Długość: 1.39 1.54 2.33 1.9 2.5 1.59 2.5. Standardy IEC 60268-13 oraz IEC 268-13 podają wymiary zamiast proporcji Standart: IEC 60268-13 IEC 268-13. Wysokość: Szerokość: Długość: 2.7m 5.3m 7m 2.8m 4.2m 6.7m. informatyka +. 17.

(18) Rozstaw głośników. Przykładowy rozstaw głośników w systemie 5.1. informatyka +. 18.

(19) Ekrany LCD – ukierunkowanie światła. informatyka +. 19.

(20) Ekrany LCD – przepływ światła. informatyka +. 20.

(21) Ekrany LCD – TN (Twisted Nematic). informatyka +. 21.

(22) Ekrany LCD – TN (Twisted Nematic). informatyka +. 22.

(23) Ekrany LCD – TN (Twisted Nematic). Różnicując napięcie na końcówkach ciekłego kryształu można modulować stopień zamknięcia przełącznika, aby uzyskać stany pośrednie. informatyka +. 23.

(24) DSTN (dual scan TN) – matryce pasywne. informatyka +. 24.

(25) Matryce aktywne. informatyka +. 25.

(26) Budowa matryc TFT. informatyka +. 26.

(27) Budowa matryc TFT Obraz wyświetlany na ekranie monitora LCD. informatyka +. 27.

(28) Technologia IPS (In-Plane Switching) Filtr polaryzujący. Powierzchnia przeźroczysta. Ciekły kryształ Elektroda Powierzchnia przeźroczysta. Filtr polaryzujący. Pojedynczy piksel bez napięcia. informatyka +. 28.

(29) Technologia IPS (In-Plane Switching) Filtr polaryzujący. Powierzchnia przeźroczysta. Ciekły kryształ Elektroda Powierzchnia przeźroczysta. Filtr polaryzujący. Pojedynczy piksel z przyłożonym napięciem. informatyka +. 29.

(30) Multidomain Vertical Alignment (MVA). informatyka +. 30.

(31) Multidomain Vertical Alignment (MVA). informatyka +. 31.

(32) Ekrany plazmowe. Przepływ prądu elektrycznego w rozrzedzonym gazie: a) obwód wyładowania, b) charakterystyka napięciowo-prądowa zjawiska.. informatyka +. 32.

(33) Stałoprądowy ekran plazmowy DC-PDP. a) zasada konstrukcji b) widok przestrzenny. informatyka +. 33.

(34) Przemiennoprądowy ekran plazmowy AC PDP. a) zasada budowy b) model elektryczny węzła macierzy. informatyka +. 34.

(35) Ekrany plazmowe. Zasada konstrukcji piksela współczesnego, wielobarwnego ekranu plazmowego typu AC PDP.. informatyka +. 35.

(36) Ekrany plazmowe. informatyka +. 36.

(37) Projektory 3LCD • Projektory LCD tworzone są najczęściej na podstawie trzech ciekłokrystalicznych matryc oświetlanych przez lampę o dużej mocy. • Wytwarzany przez lampę oświetlający biały promień świetlny przepuszczany jest przez filtry odwzorowujące trzy podstawowe barwy - czerwoną, zieloną oraz niebieską. • Każdy z tych strumieni jest nakierowany na jeden z paneli ciekłokrystalicznych. • Obrazy z poszczególnych paneli są następnie nakładane na siebie i przepuszczane przez obiektyw.. informatyka +. 37.

(38) Projektory 3LCD. informatyka +. 38.

(39) Projektory LCD zalety i wady • Kinowe modele projektorów są często wyposażone w panoramiczne matryce o dużych rozdzielczościach przystosowanych do pracy z sygnałem HDTV. Dzięki zwiększeniu rozdzielczości obrazu nie widać pikseli, z których jest tworzony. • Pojawiły się także projektory LCD o bardzo wysokim kontraście. • Niemniej ciągłą bolączką rozwiązań opartych na technologii LCD jest niewystarczająca głębia i zróżnicowanie czerni. • Inne wady: możliwość wystąpienia "martwych pikseli", w tańszych modelach słaby kontrast, wypalanie paneli w czasie eksploatacji, przy niższych rozdzielczościach widoczne przerwy pomiędzy pikselami • Zalety: brak efektu tęczy, żywe barwy, bardzo wysoka rozdzielczość najlepszych paneli LCD. informatyka +. 39.

(40) Projektory DLP • Najważniejszą częścią każdego projektora DLP jest układ półprzewodnikowy z wbudowanym systemem sterowanych luster (DLP chip), wynaleziony przez Dr. Larry Hornbeck z Texas Instruments w 1987roku. • W układ DLP wbudowana jest prostokątna macierz do 2 milionów mikroskopijnych luster. Zwierciadła są kwadratami o boku 16 mikronów, a przerwy między nimi nie mogą wynosić więcej niż 1 mikron.. informatyka +. 40.

(41) Projektory DLP – obraz w skali szarości. • Mikrolustra układu DLP umocowane są w specjalnych zawiasach, które umożliwiają im wychylanie się w kierunku źródła światła (ON) albo w odwrotnym (OFF), tworząc w ten sposób jasny albo czarny piksel na powierzchni projekcyjnej. • Strumień bitowy zakodowanego obrazu powoduje przełączanie luster z pozycji OFF do ON kilka tysięcy razy na sekundę. Kiedy lustro jest w pozycji ON częściej niż OFF odzwierciedla piksel jasnoszary; lustro, które częściej jest w pozycji OFF odzwierciedla piksel ciemnoszary. • W ten sposób lustra w projektorze DLP mogą odzwierciedlić ok.1024 różnych odcieni szarości piksela.. informatyka +. 41.

(42) Projektory DLP – obraz kolorowy • Białe światło lampy projektora DLP przechodzi przez koło z filtrami kolorów i trafia na mikrolustra układu DLP. Koło kolorów rozdziela strumień światła białego na czerwony, zielony i niebieski. • Stany włączenia i wyłączenia mikroluster są koordynowane w ten sposób aby tworzyć różne kolory z trzech barw podstawowych. Na przykład lustro, które na utworzyć piksel purpurowy będzie odbijało tylko barwę niebieską i czerwoną. Nasze oczy i mózg łączą te bardzo krótkie, naprzemienne błyski światła w pożądaną barwę. • Układ DLP z kołem kolorów jest w stanie odwzorować w ten sposób przynajmniej 16.7 milionów kolorów. • Trójukładowe projektory DLP odwzorowują nie mniej niż 35 trylionów kolorów.. informatyka +. 42.

(43) informatyka +. 43.

(44) Projektory DLP – zalety • Największą zaletą zastosowania technologii DLP jest możliwość uzyskania obrazu, który wydaje się pozbawiony jakichkolwiek łączeń. Za uzyskanie takiego efektu odpowiada niesamowita bliskość każdego z aluminiowych mikroluster, których 90% powierzchni własnej skutecznie odbija światło w celu wytworzenia obrazu. • Projektory DLP wyróżniają się wysokim kontrastem o współczynniku 2000:1 i większym. • Projektory DLP mają także naturalne odwzorowanie barw i dobrą głębię czerni. • Zaletą DLP jest także możliwość stosowania słabszych lamp projekcyjnych niż w produktach LCD, co ma przełożenie na cichszą pracę układów chłodzących optykę projektora. • Najnowsze układy DLP pozwalają na tworzenie projektorów mniejszych gabarytowo, lżejszych i tańszych.. informatyka +. 44.

(45) Projektory DLP – wady • Minusem projektorów DLP zbudowanych na podstawie jednego (najczęściej spotykana konfiguracja) mikroprocesora DMD (cyfrowy sterownik mikroluster) jest występowanie tzw. efektu tęczy, wynikającego z chwilowego braku zbieżności barw. • W najprostszych konstrukcjach filtr składa się z trzech elementów, lecz coraz częściej nawet tanie projektory DLP posiadają już filtr 4segmentowy, co zdecydowanie ogranicza wspomniany efekt. Zaawansowane projektory kinowe mają filtr 6-barwny. • Drugim elementem zmniejszającym efekt tęczy jest zwiększenie prędkości obrotowej wirującego koła. • W nowej generacji projektorów DLP pola barwne filtru mają mieć kształt nie prostokątny, lecz "łezkowaty", nieco nachodzący na siebie.. informatyka +. 45.

(46) Projektory DLP • W projektorach najwyższej klasy wyposażonych w 3 przetworniki DLP nie stosuje się już wirującego kolorowego układu optycznego. • Każdy przetwornik odpowiada za przetwarzanie jednego z 3 kolorów podstawowych - czerwonego, niebieskiego i zielonego.. informatyka +. 46.

(47) informatyka +. 47.

(48)

(49)