Мультимедиа: В единстве — сила

Основное содержание концепции мультимедиа состоит в объединении под «крышкой» Вашего компьютера возможностей видео-, аудио-, теле- и вычислительной техники. О некоторых сторонах развития средств воспроизведения видео- и телеинформации мы сегодня расскажем. Сейчас это стало возможным благодаря слиянию таких технологий как CD-ROM и MPEG.

1. Немного истории.

В 1993 году компания Sigma Designs выпустила карту ReelMagic (в 1994 году название было изменено на RealMagic). Это устройство стало первым MPEG-декодером для PC — важность этого факта вскоре стала очевидной. Все компьютерные журналы мира были поражены возможностью демонстрации видеоклипов в полноэкранном режиме и начали предрекать славное будущее мультимедийным продуктам. Через три месяца все те же журналы стали спрашивать, где же MPEG-обеспечение и фильмы? Прошло полгода, но так ничего и не изменилось.

Прорыв начался в июне 1994 года. Несколько компаний предложили огромные каталоги фильмов, которые они конвертировали в формат MPEG Video CD. Другие компании сообщили о планировании подобной же деятельности.

Пока шло производство программного обеспечения и кинофильмов, компании, занимающиеся «железом», также не сидели без дела. Появилось целое новое поколение карт, ответивших на вызов, брошенный картой RealMagic. Фирмы Spea, Videologic и Toshiba, так же как и менее известные, такие как Devcom и Ace Coin в настоящее время составляют ей серьезную конкуренцию.

2. JPEG, MPEG и Video CD

История этого вопроса восходит к моменту создания звуковых компакт-дисков. Они обеспечили большую гибкость и управляемость, более высокое качество, чем магнитная лента, а, кроме того, оказались сюрпризом для широкой публики.

Первые аудиопроигрыватели компакт-дисков были достаточно дорогими, так что они не скоро стали широкодоступными для среднего покупателя. Недостаток доступа привел к тому, что наступил период безумных преувеличений, когда «знающие люди» могли делать все более и более фантастические заявления о возможностях нового формата и при этом полностью умалчивать об истинных пределах его возможностей.

Изобилие новых идей, возникших вокруг новой среды записи затмило некоторые очевидные факты, такие как, например, относительно медленный доступ. Результатом этого стал миф о том, что вскоре мы все будем смотреть видео, записанное на компакт-дисках. Считалось, что количество информации, которое можно записать на CD-диск, очень велико, что и поддерживало слухи о неизбежности CD-видеоплееров. Когда же CD-диски стали более доступными, было обнаружено, что широковещательные заявления достаточно далеки от истины.

Одной из основных движущих сил в процессе разработки и создания видеокомпактдисков был концерн Philips. Поскольку он же разработал и аудиокомпактдиски, то для реализации видео также был сохранен цифровой формат.

Главная проблема состояла в том, что оцифрованный фильм требует огромного дискового пространства. В начале 80-ых годов Philips запустил лазерную дисковую систему Video 2000, запомнившимся побочным продуктом которой была игра Dragon’s Lair. В то время, как большинство соглашалось с тем, что качество записи на этих двенадцатидюймовых дисках было выдающимся, оборудование было непомерно дорогим, а фильмов было не слишком много.

Video 2000 заслуживало лучшей участи, однако это были ранние времена домашнего видео, и большинство покупателей тогда желали иметь возможность перезаписи. Philips, однако, так и не бросил своей мечты о компакт-дисках, и они продолжают производить системы лазерного видео и, разумеется, CD-i системы.

(Аббревиатура CD-i означает «Compact Disc Interactive». Она подразумевает создание стандартной платформы для мультимедийных продуктов для массового покупателя. Это полный набор спецификаций, включающих как формат данных, так и отдельное оборудование для их воспроизведения. CD-i проигрыватель — это что-то типа игровой видеоприставки-консоли и содержит процессор, память (RAM и ROM) и встроенные аудио/видео(MPEG) декодеры. У переносных проигрывателей есть также жидкокристаллический экран и колонки/наушники.)

План переноса видео на компакт-диски был остановлен просто требуемым объемом данных. Обычно видеозаписи проигрываются покадрово. Оцифровка одного кадра требует массы места и серьезную вычислительную мощность для восстановления картинки, чтобы показать ее на экране. Нужен был более эффективный способ кодирования изображения, чтобы достичь качественного показа без перегрузки оборудования.

Решением этой проблемы стало сжатие информации — техника, с помощью которой набор данных может быть представлен в формате, занимающем меньше места. Однако, проблема с существующими методами сжатия состояла в том, что они базировались на кодировании повторяющихся последовательностей. Например, метод RLE (Run Length Encoding) записывает серии повторяющихся чисел в виде одного экземпляра этого числа, за которым следует индекс, указывающий на количество таких повторов. Так, десять тысяч единиц могут быть записаны в виде одной единицы, за которой следует число 10000. Таким образом, вся информация сводится к двум числам. Однако, вскоре было выяснено, что изобразительные данные не очень-то повторяются, и подобные методы сжатия данных неэффективны для уплотнения динамической графики и видеоматериалов.

Требовался новый революционный подход к сжатию данных, эту задачу предприняла группа экспертов Joint Photographic Expert Group (JPEG), разработавшая новый метод и оформившая его как стандарт. Стандарт сжатия JPEG ассоциировал части картинки между собой, представляя видеоданные в эффективном формате. Базовая идея группы JPEG состояла в том, что формат должен быть обобщающим. Идея состояла в том, что если один фрагмент картинки визуально близок к другому, то достаточно сохранить только один из этих фрагментов и использовать его дважды. Результатом стал стандарт JPEG, первый стандарт сжатия «с потерей информации», получивший такое название, поскольку некоторые детали картинки теряются безвозвратно.

Главной неудачей деятельности этой группы была слишком большая команда программистов, в результате чего итоговый формат был теоретически безупречен, однако неудачно реализован. В итоге упаковка и распаковка производилась очень медленно, и прокрутка видео в режиме реального времени стала невозможной. Управляющий проектом JPEG был разочарован результатом, но в процессе дальнейшей работы был создан формат MPEG, использовавший как повторяющиеся последовательности внутри кадра, так и обобщение между соседними кадрами, где одинаковой информации бывает очень много. Ключевые решения выглядели легкими в теории, но их было трудно реализовать на практике.

Например, если видео содержит быстро движущиеся объекты, например летящий сверхзвуковой самолет, то, казалось бы, такие кадры будет трудно конвертировать в цифровой формат. На самом же деле, это один из самых легких примеров. Причина этого состоит в том, что группа MPEG воспользовалась идеей, что между двумя последовательными кадрами меняется только очень маленькая часть изображения, в то время как все остальное остается неподвижным. Движение самолета, происходящее на фоне чистого голубого неба означает, что фон остается практически неизменным и изменения между двумя последовательными кадрами минимальны. В то же время движение толпы людей, пусть даже медленное, занимает гораздо больше места, поскольку разница между последовательными кадрами оказывается гораздо больше.

Система MPEG была использована для создания стандарта White Book для Video CD (так называемая «Белая книга»). Philips CD-i стала первой коммерческой системой, способной проигрывать видеокомпакт-диски, хотя она и требовала вставки дополнительного модуля в стандартную CD-i машину. Многие из недавних фильмов были конвертированы под CD-i, хотя они отлично будут работать и с PC, снабженным MPEG-картой.

Существует несколько стандартов для компакт-дисков, которые получили название «цветных книг».

Например Red Book («Красная книга») — это общепринятое название для Compact Disc Digital Audio Standard (компакт-диски с цифровой записью звука). Когда диск удовлетворяет этому стандарту, он обычно имеет подпись «digital audio» под названием этого диска. Большинство современных музыкальных CD сделаны в соответствии с этим стандартом.

Yellow Book («Желтая книга») — это стандарт для CD-ROM. Под названием диска в таком случае часто есть надпись «data storage».

Green book («Зеленая книга») — это стандарт для CD-i.

Orange Book («Оранжевая книга») — это стандарт для компакт-дисков с возможностью однократной записи. Он до сих пор принадлежит Philips и Sony и его использование возможно только с их разрешения.)

MPEG-карта — это лучший вариант для человека, имеющего компьютер, чтобы получить доступ к миру Video CD. Большинство компаний в настоящее время планируют одновременный выпуск фильмов на видеокассетах и в виде Video CD.

Почему-то большинство считает, что многие современные CD-ROM дисководы не умеют проигрывать Video CD. Справедливо, что до декабря 1993 года, только фирма Sony гарантировала, что дисководы совместимы со стандартом «Белой книги». Это означает, что дисководы других компаний, произведенные до этой даты, могут иметь проблемы с Video CD. Дисководы, произведенные после этой даты, не должны причинять никакого беспокойства. В настоящее время найти дисковод, не удовлетворяющий этому стандарту, практически невозможно.

Этот стандарт распознается практически на всех доступных платформах, включая MPC, Apple Macintosh, CD-i, 3DO и Amiga CD32. Panasonic с 1995 года выпускает системы, способные проигрывать как аудио, так и видео компакт-диски. Philips планирует встраивать возможности Video CD во все их будущие системы.

3. MPEG-карты: краткий обзор.

Black Widow MPEG 1

Одно из основных возражений относительно использования PC с MPEG-картой состоит в том, что люди привыкли смотреть фильмы, сидя на диван перед достаточно большим экраном телевизора, а не на жестком стуле, упершись глазами в маленький монитор. Карта Black Widow MPEG 1 (Devcom) отвечает на это, используя видеовыход, встроенный в карту в качестве стандарта. Это означает, что, имея подходящий соединительный кабель, Вы сможете использовать компьютер для демонстрации фильмов на экране телевизора при том, что останется возможность одновременного выполнения каких-то других задач. Компьютер и телевизор даже не обязаны находиться в одной и той же комнате.

Кроме этого очевидного дополнения Black Widow MPEG 1 — одна из наиболее примитивных карт, близкая по спецификациям к RealMagic Light. Другими словами, это простейший MPEG-декодер без каких-то дополнительных навесок.

Установка этой карты очень проста. Один 16-разрядный слот — это все, что необходимо. Соединение с видеокартой осуществляется через внешний разъем для подключения монитора, что удобно для пользователей с устаревшими видеокартами, на которых не установлены так называемые «feature» коннекторы.

Кроме того, под Windows устанавливаются иконки, в состав которых входит панель настроек и два проигрывателя. Первый из них позволяет выбрать нужный файл, а второй автоматически проигрывает Video CD-диск, если он вставлен в CD-ROM дисковод. При установке не добавляется никаких драйверов, так что никакое матобеспечение, кроме исходного, использовать нельзя. Далее, единственные кнопки — это «пуск» и «пауза», никакой перемотки вперед или назад не предусмотрено. Видео проигрывается на всем экране, без каких-то рамочек или бордюров, что, на самом деле, является достоинством.

Black Widow MPEG 2

Карта Black Widow MPEG 2 (также Devcom) — это аналогичная карта, но предоставляющая более широкий спектр возможностей. Помимо возможности воспроизведения MPEG и Video CD, эта карта предоставляет и набор возможностей для видеоперехвата.

Установка карты несколько сложее, требуется правильно соединить два коннектора, прежде чем монитор получит сигнал. Кроме того, требуется ручная установка переключателей на карте. Установка программного обеспечения немного проще, хотя автоматического распознавания установленных переключателей не производится. Поэтому стоит записать их положение на «ценной бумажке».

Основная программа называется CD-Station. На экране изображается экран телевизора и видеомагнитофон, что позволяет легко понять, как устроено управление. Когда идет воспроизведение, нажатие кнопки мыши в пределах «экрана телевизора» переводит демонстрацию в полноэкранный режим, опять-таки без рамок или бордюров.

Кроме того, карта может использоваться в качестве интерфейса с внешним источником видеоинформации, таким как, например, видеомагнитофон. Эта информация может записываться в виде отдельных кадров или же AVI-файлов. Black Widow MPEG 2 способна перехватывать 30 кадров в секунду при разрешении 160х120 точек или 15 кадров в секунду при разрешении 320х240 точек.

Для особо высококачественного воспроизведения анимационных AVI-файлов может использоваться расширенный интерполированный формат. Это возможно благодаря установленной на карте акселерирующей микросхеме. Кроме того, в карту встроен эмулятор объемного звука, позволяющий достигнуть такого эффекта без дополнительного оборудования. Для использования таких расширенных возможностей, вместе с картой поставляется программное обеспечение, такое как Video Studio 2, Image Editor, Video Editor и Capture. В частности, Video Editor позволяет соединять несколько AVI-файлов, включая возможность создания бездефектного плавного перехода между ними.

SPEA Showtime Plus

Карта SPEA Showtime Plus представляет собой MPEG-проигрыватель, видеокарту и графический акселератор на одной карте. Предел разрешения — 1280х1024 при 256 цветах, 1024х768 при 65536 цветах и 800х600 при 16,7 миллионах цветов. MPEG-воспроизведение возможно в разрешениях от 16х16 до 720х576 пикселов при 65536 или 16,7 миллионах цветов. Она также допускает видеоввод со скоростью 25 кадров в секунду в режиме PAL, хотя и не позволяет производить MPEG-кодирование поступающего сигнала. Карта содержит 2Мб памяти, которая используется для хранения текущего кадра по мере его распаковки.

16-разрядный аудиосигнал выдается только через линейный стереовыход, так что Вам еще понадобится внешний усилитель или звуковая карта. Карта обеспечивает графическое ускорение под Windows и гладкое масштабирование изображения, что означает, что файлы Microsoft Video for Windows могут демонстрироваться во весь экран без потери скорости.

Программа SPEA Mediastation позволяет проигрывать MPEG, Video CD и Video for Windows в масштабируемом окне. Кроме того, девять MPEG-файлов могут быть открыты одновременно и переключение между ними осуществляется одним нажатием кнопки. Поскольку карта использует собственную видеопамять при распаковке кадров, любая программа, способная перехватывать изображение из-под Windows, может использоваться для записи на диск стоп-кадров.

Toshiba Movie Maestro

Пакет Toshiba Movie Maestro — это пакет, содержащий как оборудование, так и программное обеспечение, и, как ни странно, Toshiba не имеет к нему практически никакого отношения. Входящая в него MPEG-карта — это RealMagic Lite, отличающаяся от полной версии только отсутствием эмуляции SoundBlaster’а. Так что этот пакет лучше подходит для апгрейда (для добавления MPEG-возможностей) компьютера, поскольку звуковая карта в этом случае, вероятно, уже присутствует.

RealMagic

Карта RealMagic (Lite или нет) способна демонстрировать видеопоследовательности со скоростью 30 кадров в секунду, в окне, которое может масштабироваться от 16х16 до 1024х768 пикселов, при том, что на экране одновременно находятся 32768 цветов.

Карта Lite выдает звук только через линейный выход, то есть требуется звуковая карта, что вполне соответствует идее «апгрейда». В отличие от конкурентов, RealMagic не содержит видеовыхода для телевизора или видеомагнитофона.

Карта устанавливается очень легко, так как на самой карте нет переключателей и все установки — IRQ, DMA, адреса портов — устанавливаются с контрольной панели. Она сканирует все возможные значения с целью определить, какие уже используются системой. В результате возможные установки отмечаются красным, если соответствующие положения уже заняты. Сканирование, впрочем, несовершенно, поскольку некоторые ситуации могут быть обнаружены только в момент непосредственного использования, однако, нельзя отрицать, что такая система — большая подмога, когда надо добавить новую карту в порядком загруженное пространство портов или отыскать свободный IRQ. Вплоть до того, что эта утилита может использоваться для установки других карт, использующих подобные установки.

Главный недостаток этой карты — невозможность перехвата стоп-кадров из видеоряда.

Videologic MPEG Player

Плата Videologic MPEG Player навешивается «бутербродом» на графическую карту Videologic PC Movie или 928 Movie. Сама карта PC Movie способна воспроизводить 800х600 пикселов в 16,7 миллионах цветов и 1280х1024 пикселов в 256 цветах. Она также ускоряет AVI-файлы, так что они способны идти со скоростью 30 кадров в секунду на полный экран. Для этого видеоадаптера имеются и другие «бутербродные карты» (например, для видеоперехвата), но они используют одни и те же разъемы платы и поэтому нельзя установить более одной дополнительной карты одновременно.

PCI Movie также выдает стереозвук через линейный выход, что требует использования звуковой карты или внешнего усилителя.

MPEG Player — это практически полноразмерная карта. Она присоединяется к основной карте не менее чем в четырех местах, покрывает около трех четвертей ее длины и удваивает ее реальную толщину. Соединение, впрочем, происходит очень легко, делая MPEG Player частью основной карты и устраняя необходимость в каких-либо дополнительных соединениях. Легкость установки и использования — одно из достоинств этой карты.

Как ни странно, мультфильмы являются довольно серьезным испытанием для MPEG-карт, поскольку резкие границы движущихся объектов и цветовое разделение очень четко в них выражены. И здесь карта Videologic MPEG Player не сумела достичь уровня резкости и четкости, возможность достижения которого была показана другими картами.

• За световым барьером. Сбывшееся пророчество
• Обзор видеокарт от PC-REVIEW
• Требования к видеокартам для классических игр под DOS
• Василиса Микулишна (Роман Давыдов, 1975), мультфильм
• Civilization II: Скорая техническая помощь в вопросах и ответах
• Лебеди Непрядвы (Роман Давыдов, 1980), мультфильм
• ЭПИТАФИЯ КОМПЬЮТЕРНЫМ ИГРАМ