Программная часть мультимедийного компьютера

Даже самый современный компьютер не будет работать без программного обеспечения, поэтому его стоит рассмотреть поподробней.

Как уже говорилось, мультимедийное программное обеспечение можно условно разделить на прикладную часть (мультимедиа-энциклопедии, компьютерные инры, аудио и видеоплееры и т.п.) и специализированную, к которой можно отнести программы, предназначенные для создания прикладных программ (профессиональные графические редакторы, редакторы 3D-графики, звуковые редакторы и т.д.)

 

Операционная система

За последние несколько лет мультимедийные приложения стали одним из наиболее быстро растущих сегментов рынка программного обеспечения. Большинство современных компьютеров продаются с установленными приводами CD-ROM, звуковыми картами и мощными графическими адаптерами. Чтобы иметь возможность воспользоваться всеми этими аппаратными средствами поддержки мультимедиа на компьютере должна быть установлена операционная система, поддерживающая все эти устройства. Наиболее ярким примером является ОС Microsoft Windows 98 или Windows Millenium. Архитектурные решения в мультимедийном расширении Windows 9х позволяют воспроизводить оцифрованное видео, аудио, MIDI.

Windows 9x – это 32-разрядная операционная система с поддержкой приоритетной многозадачности и многопоточности. Благодаря этому достигается более качественное воспроизведение информации от различных источников, а большое число встроенных драйверов мультимедийных устройств в значительной степени облегчают работу на современных компьютерах различной конфигурации.

 

MCI – Media Control Interface

MCI (Media Control Interface – интерфейс управления мультимедиа) представляет мультимедийным приложениям, работающим в среде Windows 9x, аппаратно независимый интерфейс управления различными устройствами. Данный интерфейс поддерживается на уровне драйверов устройств, которые интерпретируют и выполняют посылаемые им MCI-команды типа play, pause, stop и т.д. MCI содержит базовый набор команд для большого числа мультимедийных устройств. Так, одна и та же команда, например, play используется для воспроизведения аудиофайлов, фрагментов видео, анимации и дорожки на AudioCD. Если же устройство обладает уникальными возможностями, набор дополнительных команд отражает их.

 

Компрессионные менеджеры

Для хранения мультимедийной информации (графика, анимация, звук) требуются большие объемы. В большинстве случаев информация хранится в компрессированном виде. Таким образом, перед воспроизведением она должна быть декомпрессирована. Если устройство аппаратно не поддерживает компрессию и декомпрессию, эту задачу выполняют специальные компрессионные менеджеры.

Windows 95/98 включает в себя два типа компрессионных менеджеров:

· ACM (Audio Compression Manager) – использует аудиокодеки для компрессии и декомпрессии аудиоинформации.

· VCM (Video Compression Manager) – использует видеокодеки для компрессии, декомпрессии и фильтрации видеоинформации.

Оба менеджера работают совместно с различными кодеками, предназначенными для компрессии и декомпрессии данных.

 

Кодеки

Windows 9x поставляется с рядом кодеков для компрессии и декомпрессии аудио и видеоинформации. Также возможна установка дополнительных кодеков.

В состав Windows входят кодеки, ориентированные на аудиоинформацию музыкального и голосового качества. Музыкальные кодеки (IMA ADPCM и Microsoft ADPCM) поддерживают аудиоинформацию с качеством, близким к качеству CD-звука, и позволяют компрессировать ее почти в четыре раза по сравнению с оригинальным размером. Голосовые кодеки (Truespeech или GSM) используются для эффективной компрессии аудиоинформации более низкого качества. Большую популярность в последнее время завоевал кодек MPEG-1 Layer 3. С помощью его можно сжимать звук почти в десять раз с качеством, близким к AudioCD.

Для хранения одного кадра полноцветного видеоизображения с разрешением 640х480 требуется около 1 Мб. Таким образом, одна минута видеоинформации в некомпрессированном виде будет занимать около 1 Гб. Даже если емкость современных жестких дисков позволит записать видеоролик в таком формате, то ни одна самая мощная видеокарта не сможет обеспечить такой информационный поток. Поэтому приходится использовать видеокодеки для компрессии видеоинформации. К сожалению при этом происходит потеря качества, но без этого нельзя обеспечить плавное воспроизведение ролика.

Большую популярность завоевали себе кодеки MPEG-1 и MPEG-2, обеспечивающие сжатие видеоданных в десятки раз при неплохом качестве изображения. Они изначально поддерживаются операционной системой Windows. В частности, кодек MPEG-1 используется при записи дисков в формате VideoCD, а MPEG-2 – DVD.

 

 DCI – Display Control Interface

DCI (Display Control Interface – интерфейс управления дисплеем) – это интерфейс, работающий с драйверами дисплея. Он бал разработан совместно фирмами Microsoft и Intel. DCI-совместимые драйверы используются компьютерными играми и различными программами воспроизведения полноэкранной видеоинформации и позволяют обновлять информацию непосредственно в экранном буфере. Этот интерфейс поддерживает также ряд аппаратных расширений в современных видеокартах, включая:

· Аппаратное масштабирование. Если эта возможность реализуется видеокартой, то для изменения размеров изображения не требуется ресурсов центрального процессора.

· Преобразование цветов YUV-RGB для обеспечения лучшего восприятия видеоинформации.

· Двойную буферизацию. Она используется для аппаратного размещения экранных буферов при переключении страниц.

· Асинхронное отображение. Совместно с двойной буферизацией обеспечивает более быстрый вывод информации в экранный буфер.

 

Прикладные мультимедийные приложения

К прикладным можно отнести мультимедийные приложения, с которыми непосредственно работает обычный пользователь мультимедийного компьютера. В первую очередь это компьютерные игры. Также сюда можно отнести мультимедиа-энциклопедии, видео и аудиоплееры, программы для создания и просмотра презентаций и многие другие.

 

Компьютерные игры

Одними из первых пользовательских мультимедийных приложений были компьютерные игры. Именно игры являются наиболее распространенным программным продуктом, использующим в полной мере все преимущества мультимедиа.

Переворотом в мире компьютерных игр стало появление так называемых 3D-игр, то есть игр, использующих трехмерную графику. В играх необходимо умело сочетать реалистичность объектов с возможностями аппаратной части компьютера, обеспечить приемлемую скорость при хорошем качестве отображения сцен на массовых видеоподсистемах, учитывать не столько реальные характеристики объектов, сколько общее впечатление от игры.

Хорошей в компьютерных играх считается средняя скорость отображения свыше 50 кадров в секунду. Однако отдельные кадры могут выпадать из этого ряда. Если при этом скорость падает ниже 25 кадров в секунду, отображение считается неудовлетворительным.

В играх, в отличии от профессиональных программ создания трехмерных сцен, где используются криволинейные тела, построенные с помощью кривых Безье и сплайнов, все трехмерные объекты строятся на основе полигонов, то есть многоугольников. Считается, что чем больше число таких элементов в трехмерной сцене, тем реалистичнее она выглядит.

Существует правило, согласно которому при среднем числе около 10000 полигонов в сцене обеспечивается приемлемое качество изображения, 50000 полигонов позволяют обеспечить качество, близкое к бытовому видео, свыше 100000 полигонов в сцене позволяет приблизится к фотореализму. Сегодняшний день в мире лучших компьютерных трехмерных игр – это в среднем 15000 – 20000 полигонов в сцене, которые современный 3D-ускоритель способен отображать со скоростью 30 и более кадров в секунду. В ближайшие два года ожидаются игры, использующие до 40000 – 50000 полигонов в сцене. Нет сомнения, что в ближайшем будущем произойдет и переход к стадии фотореализма.

Все выше сказанное смогло воплотиться в реальность только с появлением мощных 3D-акселераторов.

Вообще же в мире выпущено столько игр (и трехмерных и двумерных), что все их пересчитать просто не возможно.