Оксана Буковецкая - Видео на вашем компьютере: ТВ тюнеры, захват кадра, видеомонтаж, DVD
Внутренние устройства
Наибольшее число моделей устройств видеоввода реализовано в виде плат. Наверняка даже самым «неискушенным» читателям встречались названия такого рода: «плата в стандарте PCI» (Peripheral Component Interconnect – соединение периферийных компонентов). Сейчас самое время выяснить, что же это такое. Те из читателей, кто более-менее знаком с устройством компьютеров, могут пропустить этот раздел.
Если открыть системный блок и внимательно посмотреть на материнскую плату (рис. 1.1), мы увидим несколько типов слотов – разъемов, куда вставляются различные платы. Несколько разъемов (один – три) более длинные, с широкими контактами (на старых материнских платах – 486-й и ниже – может быть короткий вариант слота со столь же широкими контактами). Это разъем наиболее «древней» шины ISA (Industry Standard Architecture – архитектура промышленного стандарта). Короткие, чуть дальше отстоящие от края материнской платы три, четыре или пять слотов с более узкими контактами – разъем шины PCI. Отдельный, ни на что не похожий слот с очень узкими контактами – разъем шины AGP (Accelerated Graphics Port – порт ускоренной графики). Наиболее существенные различия шин между собой заключаются в их разрядности и скорости передачи данных. Шина ISA позволяет организовать одновременную передачу 8 (короткий слот) или 16 (длинный слот) битов данных со скоростью до 5 Мбайт/с. Стандартная шина PCI является 32-разрядной – по ней можно передавать одновременно 32 бита данных со скоростью 132 Мбайт/с. AGP – изначально 64-разрядная шина, предназначенная только для установки видеоадаптеров (ускорителей 3D-графики), – обеспечивает скорость до 500 Мбайт/с.
Рис. 1.1. Материнская плата
Для описания изображения можно использовать разное число бит. В принципе любую картинку можно описать в однобитной палитре, то есть в виде определенного сочетания черных (окрашенных) и белых (неокрашенных) точек (рис. 1.2). Регулярный или случайный узор из точек, формирующих изображение, называется растром. В более окрашенных областях точек будет больше (или они будут крупнее), а в светлых местах меньше (или они мельче). Именно по такому принципу действует драйвер принтера при печати любой картинки. Чтобы подобное изображение казалось реалистичным, точки, формирующие его, должны быть очень мелкими. Мы не можем получить на экране столь мелкую точку, как при печати (исходя из конструкции кинескопа и свойств люминофора в обычных мониторах и из размеров элементов в жидкокристаллических и плазменных панелях).
Рис. 1.2. Изображение, составленное из случайно распределенных мелких черных точекЕсли представить изображение в виде сплошных черных и белых областей, оно начинает напоминать картинку, нарисованную тушью (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Изображение при однобитном представлении без растрированияДля создания более реалистичного изображения необходимо увеличить число бит, описывающих каждую точку. Так, если использовать 4 бита, получится 24 = 16 вариантов (рис. 1.4). Для 8 бит получается 28 = 256 вариантов. Это уже хорошее черно-белое изображение (рис. 1.5). При такой разрядности становится возможным создание более или менее «приличных» цветных изображений. Такую палитру вы можете видеть, если установите в Windows режим дисплея стандартный VGA. Рекомендуем проверить и убедиться, что до настоящего фотореализма здесь далеко. Как уже упоминалось выше, для нормальной передачи цвет кодируется 24 битами по 8 бит на каждый из основных цветов: красный, зеленый и синий. Итого: 224 ≈ 16,8 миллионов цветов.
Рис. 1.4. Изображение при четырех битах на пикселРис. 1.5. То же изображение при восьмибитном представлении
Наиболее «древние» устройства захвата кадра давали восьмибитное черно-белое изображение (256 градаций серого), они существовали еще во времена господства шины ISA. Конечно, не следует думать, что ISA-устройство не может передавать данные большей разрядности, чем 16. Но для передачи такие данные придется вначале кодировать (так, чтобы снизить разрядность до 16), а затем декодировать. Естественно, на это требуется время, которое как при видеовводе, так и при видеовыводе (например, на экран), очень дорого. Потраченное впустую время – это потерянные кадры, и, как следствие, скачки или подергивание изображения, замедление вывода на экран и прочие неприятности. Поэтому эра фотореализма и высококачественного компьютерного видео началась только с активным распространением шины PCI. В настоящее время в этом стандарте, кроме плат видеоввода, выпускается подавляющее большинство различных контроллеров, многие звуковые платы и даже некоторые модемы. Уже появились материнские платы вообще без ISA-слотов (стандарт РС99), хотя пока еще выпускаются и ISA-устройства – это в основном модемы и специальные платы промышленного назначения. Немаловажно, что PCI-устройство имеет возможность работать в режиме Bus Master, то есть управлять шиной без участия центрального процессора. К сожалению, отчасти по этой причине PCI-устройства оказываются порой довольно капризны. Так, не стоит устанавливать современную плату видеоввода на 486-ю материнскую плату. Хотя PCI-слот там есть и видеоплата прекрасно работает на нем, устройство видеозахвата, возможно, установить на эту модель так и не удастся, поскольку первые версии стандарта PCI не поддерживают необходимый режим работы. Проблемы почти наверняка возникнут с материнскими платами на чипсете (наборе микросхем), произведенным не фирмой Intel.
...Не стоит устанавливать внутренние устройства видеоввода на откровенно устаревшую материнскую плату.
Обязательно договоритесь с продавцом о возможности возврата, если устройство не будет работать в вашей конфигурации.
Если при установке устройства видеоввода возникли проблемы, не спешите менять плату. Вначале попробуйте установить ее на другом компьютере (естественно, отличающемся по конфигурации от вашего). В хороших фирмах-продавцах компьютерного видеооборудования при сомнительных ситуациях можно договориться о возможности обратной проверки, то есть протестировать вашу материнскую плату и процессор с заведомо работающей платой видеоввода выбранной вами марки.
Глава II Аналоговое представление изображений
• Основы телевидения
• Аналоговые видеоформаты
Большинство компьютерных технологий длинных «родословных» не имеют. Стандарты на них и связанные с ними проблемы рождались буквально на наших глазах. Только компьютерное видео относится к числу немногих исключений. Оно явилось наследником видео цифрового, а то, в свою очередь, преемником аналогового телевидения и видео. Многие, казалось бы, непонятно каким образом возникшие проблемы на самом деле являются следствием компромисса между необходимостью соответствовать утвердившимся еще в эпоху становления цветного телевидения стандартам и современным требованиям к качеству компьютерных изображений. Чтобы понять причины появления некоторых параметров компьютерного видео, необходимо кратко познакомиться с тем, что происходило когда-то с телевизионным изображением, давшим начало всей эволюционной линии электронных изображений.
Основы телевидения
Этот раздел, увы, будет несколько скучным. Здесь нет ни практических рекомендаций, ни занимательных случаев из жизни. Однако, как надеется автор, его прочтение будет небесполезным. Как уже сказано, современное компьютерное видео по-прежнему основано на телевизионных стандартах.
Краткое знакомство со структурой телевизионного сигнала поможет вам избежать ошибок при сравнении возможностей разных устройств для оцифровки и захвата изображения. Во всяком случае, встретив в описании ТВ тюнера (который вы уже собрались купить) надпись PAL/NTSC, вы сможете уверенно спросить продавца: «А как же SECAM?», что в его глазах сразу переведет вас из разряда «чайников» в разряд специалистов. И соответственно, доля истины в сообщаемой вам информации резко увеличится.
Палитры телевизионные и не только
Если провести среди компьютерщиков один из популярных психологических тестов и предложить быстро назвать первую ассоциацию, приходящую на ум при произнесении определенного слова, вероятно, почти все на слово «палитра» ответят «RGB». Эта система представления цвета используется не только в компьютерных мониторах, но и в любых других электронных системах отображения информации. В какой-то мере она соответствует восприятию цвета человеческим глазом. Подобный принцип получения любого цвета из трех основных называется аддитивным: то есть изображение окрашивается за счет одновременного восприятия трех основных (базисных) цветов – красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue). Белый цвет образуется из всех трех цветов со 100 % насыщенностью, черный – при отсутствии всех трех цветов. Эта палитра используется тогда, когда для формирования цвета используются излучающие свет приборы или материалы. (Совсем иная ситуация складывается, например, при печати – там используется субтрактивная (разностная) модель получения полного цвета. Теория этого вопроса достаточно сложна и выходит за рамки данной книги. Минимально необходимые сведения по этому поводу будут приведены в последней главе).
