Upload
carl-bonner
View
47
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacja Odtwarzanie treści multimedialnych. Andrzej Majkowski. Program wykładu. Formaty obrazu wizyjnego Poprawa jakości obrazu Kino domowe Akustyka pomieszczenia Budowa wyświetlaczy LCD i plazmowych Projektory multimedialne. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacja
Odtwarzanie treści multimedialnych
Andrzej Majkowski
1informatyka +
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
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
Standard telewizji kolorowej PALi NTSC
informatyka + 4
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
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
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 + 6
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
Kino domowe
informatyka + 8
• 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.
Systemy dzwięku przestrzennego
informatyka + 9
• 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.
Podsumowanie standardów
informatyka + 10
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
Dolby ProLogic II
• kompatybilny z Prologic i zwykłym stereo • lepszy algorytm kodowania/dekodowania matrycowego • 5 ścieżek dźwiękowych o pełnym paśmie przenoszenia.
informatyka + 12
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
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
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
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
Akustyka pomieszczenia
informatyka + 17
Metoda: Wysokość: Szerokość: Długość:L. W. Sepmeyer 1.0
1.01.0
1.141.281.6
1.391.542.33
M. M. Louden 1.0 1.4 1.9J. E. Volkmann 1.0 1.5 2.5C. P. Boner 1.0 1.26 1.59Standard THX 1.0 1.5 2.5
Standart: Wysokość: Szerokość: Długość:IEC 60268-13 2.7m 5.3m 7mIEC 268-13 2.8m 4.2m 6.7m
Standardy IEC 60268-13 oraz IEC 268-13 podająwymiary zamiast proporcji
Rozstaw głośników
informatyka + 18
Przykładowy rozstaw głośników w systemie 5.1
Ekrany LCD – ukierunkowanie światła
informatyka + 19
Ekrany LCD – przepływ światła
informatyka + 20
Ekrany LCD – TN (Twisted Nematic)
informatyka + 21
Ekrany LCD – TN (Twisted Nematic)
informatyka + 22
Ekrany LCD – TN (Twisted Nematic)
informatyka + 23
Różnicując napięcie na końcówkach ciekłego kryształu można modulowaćstopień zamknięcia przełącznika, aby uzyskać stany pośrednie
DSTN (dual scan TN) – matryce pasywne
informatyka + 24
Matryce aktywne
informatyka + 25
Budowa matryc TFT
informatyka + 26
Budowa matryc TFT
informatyka + 27
Obraz wyświetlany na ekranie monitora LCD
Technologia IPS (In-Plane Switching)
informatyka + 28
Filtr polaryzujący
Powierzchnia przeźroczysta
Filtr polaryzujący
Powierzchnia przeźroczysta
Elektroda
Ciekły kryształ
Pojedynczy piksel bez napięcia
Technologia IPS (In-Plane Switching)
informatyka + 29
Filtr polaryzujący
Powierzchnia przeźroczysta
Filtr polaryzujący
Powierzchnia przeźroczysta
Elektroda
Ciekły kryształ
Pojedynczy piksel z przyłożonym napięciem
Multidomain Vertical Alignment (MVA)
informatyka + 30
Multidomain Vertical Alignment (MVA)
informatyka + 31
Ekrany plazmowe
informatyka + 32
Przepływ prądu elektrycznego w rozrzedzonym gazie:a) obwód wyładowania,b) charakterystyka napięciowo-prądowa zjawiska.
Stałoprądowy ekran plazmowyDC-PDP
informatyka + 33
a) zasada konstrukcjib) widok przestrzenny
Przemiennoprądowy ekran plazmowy AC PDP
informatyka + 34
a) zasada budowyb) model elektryczny węzła macierzy
Ekrany plazmowe
informatyka + 35
Zasada konstrukcji piksela współczesnego, wielobarwnego ekranu plazmowego typu AC PDP.
Ekrany plazmowe
informatyka + 36
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
Projektory 3LCD
informatyka + 38
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 + 39
Projektory DLP
informatyka + 40
• Najważniejszą częścią każdego projektora DLP jest układ półprzewodnikowy z wbudowanym systemem sterowanych luster (DLP chip), wynaleziony przezDr. 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.
Projektory DLP – obraz w skali szarości
informatyka + 41
• 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.
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
informatyka + 43
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 2000:1i 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 + 44
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 + 45
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
informatyka + 47