Устройства мультимедиа

Мультимедиа – комплекс аппаратных и программных средств для работы с музыкальной и видеоинформацией. История понятия «мультимедиа» насчитывает уже более десяти лет – первые мультимедийные ПК появились в середине 90–х годов прошлого века. Тогда мультимедийным называли компьютер, оснащенный накопителем CD–ROM и звуковым картой. В то время далеко не каждый ПК имел в своей конфигурации эти устройства. Со временем понятие «мультимедийный компьютер» значительно трансформировалось: в настоящее время практически невозможно найти ПК, не имеющий оптического накопителя, а звуковые контроллеры встраиваются в набор микросхем большинства системных плат. Даже простейший офисный ПК, по меркам десятилетней давности, должен быть признан мультимедийной машиной.

Однако взгляды на мультимедиа с тех пор заметно изменились. С появлением формата DVD и понятия «домашний кинотеатр» акцент сместился со звуковой системы и воспроизведения музыки на видеофункции компьютера. Современный мультимедийный компьютер по–прежнему обладает оптическим накопителем и звуковым адаптером, но первый теперь обязательно совместим с DVD–дисками, а во втором непременно реализованы технологии многоканального окружающего звучания.

Еще одна яркая тенденция — приоритет функций обработки данных над воспроизведением. Хотя мультимедийные компьютеры, как и раньше, применяются в основном для воспроизведения данных (звуковых, видео или изображений), к его возможностям предъявляются более серьезные требования. С ростом популярности портативных цифровых видеокамер многие стали использовать свой ПК в качестве домашней видеостудии. Это обусловливает и рост требований к возможностям обработки звука. Если раньше этими функциями ПК пользовались в основном профессиональные музыканты, то теперь работать со звуком умеют многие, создавая домашнее видео.

В настоящее время понятия «мультимедийный ПК» и «домашний ПК» практически неразделимы. Компьютер все активнее претендует на роль универсального домашнего центра развлечений. Эта тенденция станет еще заметнее с приходом цифрового телевидения высокой четкости. Cовременные аналоговые ТВ–тюнеры не обеспечивают должного качества изображения. В среде цифрового вещания ПК может потеснить привычные телеприемники.

В настоящее время мультимедийные ПК пока гораздо ближе к обычному компьютеру, хотя не приходится сомневаться, что будущее именно за мультимедийными центрами, имеющими больше черт бытового устройства, нежели привычного компьютера.

Система мультимедиа Windows предоставляет стандартные средства для управления мультимедийными устройствами. Эта система просто осуществляет связь между приложением и конкретным драйвером устройства. Интерфейс управления мультимедиа (MCI –Media Control Interface) еще в большей степени увеличивает гибкость, обеспечивая средства, с помощью которых приложения могут взаимодействовать со всеми поддерживаемыми аудио– видеоустройствами. MCI является более простым интерфейсом мультимедиа. Но его возможности ограничены. Например, при воспроизведении файла через MCI нельзя получить доступ к потоку данных, связанному с файлом. Это означает, что приложение не сможет выполнять цифровую фильтрацию сигналов и преобразование форматов. Для расширения аудиовозможностей обычно используется интерфейс Waveform–Audio Interface.

В параграфе «таймер» мы уже встречались с возможностями MCI. В этом параграфе мы познакомимся с некоторыми мультимедийными устройствами ПК и программным управлением устройствами через интерфейс MCI.

Джойстик. В приложениях Windows можно использовать два джойстика, каждый из которых имеет от одной до четырех кнопок. Каков именно ваш джойстик и каковы характеристики его драйвера, можно определить с помощью соответствующих функций Win32 API. Помимо этого, с помощью других функций можно определить, какие из кнопок нажаты в данный момент и каковы текущие координаты, связанные с наклоном его ручки.

В устаревших моделях ПК разъем джойстика обычно присутствовал на звуковой карте. В современных ПК порт для джойстика может располагаться на системной плате или на отдельной плате расширения. Интерфейс джойстика может использоваться не только для подключения манипуляторов. Он может рассматриваться как универсальный входной порт с четырьмя аналоговыми и четырьмя цифровыми входами.

Величина переменных резисторов в джойстике может быть от 100 до 470 кОм, но системная плата измеряет их текущую величину в диапазоне от 0 до 100 кОм. На резисторы джойстика подается напряжение +5 В. Следовательно, игровой порт может быть использован для измерения аналоговых величин, значения которых пропорциональны силе тока, протекающего через датчик. К примеру, если использовать терморезистор, то можно измерять температуру, светодиод – освещенность и т. д. Однако точность, скорость и стабильность результатов преобразования невелика.

Цифровые входы интерфейса могут подключаться к любым цепям, обеспечивающим замыкание входа на землю (герконы, реле, переключатели).

Звуковая карта. Для вставляемых в разъем системной платы звуковых карт можно выделить четыре независимых блока:

1. Блок цифровой записи/воспроизведения осуществляет преобразования аналог/цифра и цифра/аналог в режиме программной передачи или через DMA.

2. Блок синтезатора предназначен для синтеза звуков музыкальных инструментов и построен либо на базе микросхем FM–синтеза, либо на базе микросхем WT–синтеза, либо того и другого вместе.

WT (Wave Table – таблица волн) – воспроизведение заранее записанных в цифровом виде звучаний – самплов (samples). Инструменты с малой длительностью звучания обычно записываются полностью, а для остальных может записываться лишь начало/конец звука и небольшая «средняя» часть, которая затем проигрывается в цикле в течение нужного времени. Достоинства метода – предельная реалистичность звучания классических инструментов и простота получения звука. Недостатки – наличие жесткого набора заранее подготовленных тембров, многие параметры которых нельзя изменять в реальном времени, большие объемы памяти для самплов (иногда до сотен килобайт на инструмент), различия в звучаниях разных синтезаторов из–за разных наборов стандартных инструментов.

FM (Frequency Modulation – частотная модуляция) – синтез при помощи нескольких генеpатоpов сигнала (обычно синусоидального) со взаимной модуляцией. Достоинства метода – отсутствие заранее записанных звуков и памяти для них, большое разнообразие получаемых звучаний, повторяемость тембров на различных картах с совместимыми синтезаторами. Недостатки – очень малое количество «благозвучных» тембров во всем возможном диапазоне звучаний, крайне грубая имитация звучания реальных инструментов.

При использовании в музыке звучаний реальных инструментов для синтеза лучше всего подходит метод WT. Для создания же новых тембров более удобен FM синтез. Почти все FM–синтезаторы совместимы между собой, различные WT–синтезаторы – нет.

3. Блок MPU (MIDI Processing Unit (устройство MIDI–обработки) осуществляет прием/передачу данных по внешнему MIDI– интерфейсу, выведенному на разъем MIDI/Joystick и разъем для дочерних MIDI–карт. Обычно совместим с интерфейсом MPU–401, но чаще всего требуется программная поддержка.

4. Блок микшера осуществляет регулирование уровней, коммутацию

и сведение используемых на карте аналоговых сигналов.

Звуковая карта с некоторыми ограничениями способна превратить ПК в полноценный осциллограф, анализатор спектров, частотомер или генератор импульсов. Обычная звуковая плата ПК способна воспринимать и преобразовывать сигнал сложной формы в пределах звуковой частоты и амплитудой до 2В в цифровую форму со входа LINE–IN или же с микрофона. Возможно и обратное преобразование – на выход LINE–OUT (Speakers). Таким образом, можно работать с любым сигналом до 20 кГц или выше, в зависимости от звуковой платы. Максимальный предел уровня входного напряжения для звуковых карт 0,5–2 в не проблематичен, так как можно изготовить делитель напряжения. Созданы специальные программы, часто совершенно бесплатные, которые с помощью звуковой карты эмулируют электронные измерительные приборы.