Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacja Odtwarzanie treści multimedialnych

1. Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacjaOdtwarzanie treści multimedialnych Andrzej Majkowski informatyka +

2. Program wykładu • Formaty obrazu wizyjnego • Poprawa jakości obrazu • Kino domowe • Akustyka pomieszczenia • Budowa wyświetlaczy LCD i plazmowych • Projektory multimedialne informatyka +

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 +

4. Standard telewizji kolorowej PALi NTSC • PAL • 625 linii w dwóch półobrazach • Szerokość pasma wizji5 MHz • Szerokość kanału TV7 MHz • Częstotliwość zmian półobrazów 50 / 25 Hz • Częstotliwość zmian linii 15 625 • Rzeczywista rozdzielczość obrazu 720x576 • NTSC • 525 linii w dwóch półobrazach • Szerokość pasma wizji4,2 MHz • Szerokość kanału TV6 MHz • Częstotliwość zmian półobrazów 59,94 / 29,97 Hz • Częstotliwość zmian linii15 750 • Rzeczywista rozdzielczość obrazu 720x486 informatyka +

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 +

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 MPEG-4 part10 (H.264) mogą również być stosowane. informatyka +

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 +

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 +

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 +

10. Podsumowanie standardów informatyka +

11. Dolby Surround / Dolby Prologic / Dolby Stereo • jeden z pierwszych standardów kina domowego, analogowy • taśmymagnetyczne / transmisjaradiowa / 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 +

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

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 +

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 +

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 +

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 +

17. Akustyka pomieszczenia Standardy IEC 60268-13 oraz IEC 268-13 podająwymiary zamiast proporcji informatyka +

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

19. Ekrany LCD – ukierunkowanie światła informatyka +

20. Ekrany LCD – przepływ światła informatyka +

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

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

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

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

25. Matryce aktywne informatyka +

26. Budowa matryc TFT informatyka +

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

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

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

30. Multidomain Vertical Alignment (MVA) informatyka +

31. Multidomain Vertical Alignment (MVA) informatyka +

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

33. Stałoprądowy ekran plazmowyDC-PDP • zasada konstrukcji • widok przestrzenny informatyka +

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

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

36. Ekrany plazmowe informatyka +

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 +

38. Projektory 3LCD informatyka +

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 LCDjest 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 +

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

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 +

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 +

43. informatyka +

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 wysokimkontrastem o współczynniku 2000:1i 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 +

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 4-segmentowy, 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 +

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 +

47. informatyka +