Multimédia eszközök és szoftver I. Vezetőtanár: Csánky Lajos Dr. Nádasi András

Multimédia eszközök és szoftver I. Vezetőtanár: Csánky Lajos – Dr. Nádasi András

2

Témák (1) 1. 2. 3. 4. 5. 6.

A multimédiarendszerek működése és összeállítása Optikai tárolók: CD, DVD Szöveges alkalmazások: OCR, hypertext, hypermédia Világháló: Internet Digitális hangtechnika: digitalizálás, tömörítés, környezeti hangtér, MIDI Grafikus alkalmazások: számítógépes grafika, képek digitalizálása, tömörítése, animáció

GDF – OKTATÁSTECHNOLÓGIAI TANSZÉK - MULTIMÉDIA

VEZETŐTANÁR: CSÁNKY LAJOS és DR: NÁDASI ANDRÁS

3

Témák (2) 7. 8. 9. 10. 11.

Digitális videotechnika: videoanyagok digitalizálása, mérete, tömörítése, lejátszása Videokonferencia: rendszerek, adatátvitel, tömörítés Tömörítések: redundanciák, veszteségmentes és veszteséges tömörítések Multimédiatermék-fejlesztés: célok, specifikációk összeállítása, tervezés, tesztelés, multimédiatermék videón CD és DVD gyártás: előkészület, mesterlemez, présszerszám, préselés, minőség ellenőrzés



4

Bevezetés (1) A multimédia divatszó. A multimédia a számítástechnika egyik gyorsan fejlődő alkalmazási területe, ami alatt szövegeknek, állóképeknek, hangoknak, animációknak és videofilmeknek a számítógépen történő használatát értjük. Hangokkal, animációkkal és videofilmekkel korábban a szórakoztató elektronika foglalkozott, hiszen ezek analóg alkalmazások voltak. Ma a szórakoztató elektronikában terjed a digitális technika, a szórakoztató elektronika és a számítástechnika közeledik egymáshoz. A szórakoztató elektronika digitalizálása az audió CD lemezzel kezdődött 1982-ben. Az audió CD továbbfejlesztett változatait: a CD-ROM, CDROM XA, Video CD, stb. lemezeket a számítástechnika használja. Ma már PC-ken is lehet információt CD lemezre írni.



5

Bevezetés (2) A CD lemezek közel 750 Mbájt kapacitása sokszor kevés, ha hangokat, állóképeket, animációkat vagy videofilmet akarunk a lemezre rögzíteni, mert a digitális hang-, kép-, animáció- és videofájlok nagy méretűek. Számítógépben a nagyméretű fájlok tárolása, mozgatása nehéz, ezért tömörítési eljárásokkal csökkentik a nagyméretű fájlok méretét. A tömörítési eljárások a fájlokban tárolt információ redundanciájának csökkentésével csökkentik a fájlméretet. Egy fájl akkor redundáns, ha tartalmaz olyan adatokat, melyeknek elhagyása esetén nem változik a fájl információ tartalma vagy megjelenése. A redundancia visszavezethető az adatszerkezetekre, és az emberi érzékszervek korlátozott voltára.



6

Bevezetés (3) Ha a fájl úgy módosítjuk, hogy szerkezete megváltozzon, de ne változzon meg az információ tartalma, akkor mérete csökkenni fog. Az így tömörített fájlból az eredeti fájl visszaállítható. Ha a fájlból eltávolításra kerül mindaz, amit az ember nem érzékel, akkor a fájl információ tartalma megváltozik, és mérete csökken. Az így tömörített fájlból az eredeti fájl nem állítható vissza. A tömörített fájlok kisebb helyen tárolhatók, könnyebben mozgathatók. Ezen előnyök mellett azonban vannak hátrányok is. A tömörített fájlokat felhasználás előtt ki kell bontani, vagyis vissza kell állítani azt a formátumot, amit a számítógép értelmezni tud.



7

Bevezetés (4) A tömörített fájl kibontása akkor jelent gondot, ha erre a műveletre korlátozott időtartam áll rendelkezésre. Ha egy tömörített videofájlt akarunk a képernyőn megjeleníteni, akkor egy képkocka kibontására a film képváltási frekvenciájának függvényében 33 – 40 msec áll rendelkezésre. A fájl tömörítése akkor jelent gondot, ha erre a műveletre korlátozott időtartam áll rendelkezésre. Videokonferencia rendszerekben egy képkocka tömörítésére a használt képváltási frekvencia függvényében (15 – 30 Hz) 66 msec vagy ennél kevesebb idő áll rendelkezésre. Az adatátvitel is kapcsolódik a multimédiához. Az Interneten gyorsan és könnyen lehet információt továbbítani. Nyilvánvaló, hogy a nagyméretű fájlok továbbítása sokáig tart, ezért a nagyméretű fájlokat tömöríteni kell. Gond továbbá, hogy az Interneten használt adatátviteli közegek sávszélessége kicsi.



8

Médium, média, multimédia A médium eszköz az információk terjesztésére, bemutatására. Média a médium többes száma. Magyarországon azonban a média a médium szinonimájaként terjedt el. A multimédia sok független médium számítógépes környezetben. Valójában a multimédia alatt független információelemeknek számítógép-vezérelt, integrált előállítását, célorientált feldolgozását, bemutatását, tárolását és továbbítását értjük. Emiatt a multimédia nemcsak sok média, hanem minőségileg új fogalom.



9

Multimédia rendszer A multimédia rendszer egy olyan számítógéprendszer, ami képes több médium független feldolgozására. A médiumok függetlensége azt jelenti, hogy ezeket egy adott alkalmazás számára tetszőlegesen lehet kombinálni és vezérelni. A multimédiarendszerben multimédia alkalmazások futnak.



10

A multimédiaalkalmazások alkotóelemei -

Szövegek

-

Állóképek, animációk

-

Hangok

-

Videofilmek

-

Videokonferencia-állományok



11

Szöveg A szöveg a közlésre kerülő információ írásbeli megjelenési formája. A képernyőn megjelenő szöveg korlátlan ideig lehet a képernyőn, vagyis sztatikus, időfüggetlen, diszkrét információ. A szövegfájlok rövid állományok. Szövegfájl a TXT, DOC, stb. kiterjesztésű állomány.



12

Képek (1) Az állókép a közlésre kerülő információ grafikus megjelenési formája. A megjelenő állókép korlátlan ideig lehet a képernyőn, vagyis sztatikus, időfüggetlen, diszkrét információ. A számítógép az állóképeket grafikus állományokban tárolja. A grafikus állományokban az állóképek különböző módszer szerint előállított formátumban találhatók. Bármilyen formátumot használnak, a grafikus állományok hosszú állományok. A hosszú állományok tárolása, mozgatása kezelése gondot okoz, ezért a grafikus állományokat tömöríteni szokták.



13

Képek (2) A legelterjedtebb formátumok a BMP, TIF, EPS, GIF, JPG. A BMP, TIF és EPS nem tömörített formátum, míg a GIF és JPG tömörített formátum. A képekkel kapcsolatos fontos adat a képnek képpontban mért vízszintes és függőleges kiterjedése, valamint az egy képpontban használható színek száma. Az előbbi a kép mérete, az utóbbi a kép színmélysége.



14

Animáció Az animáció állóképsorozat, ami megfelelő sebességű lejátszás esetén mozgásszimulációt valósít meg. A mozgássimulációhoz 15 kép/sec lejátszási sebesség elegendő. A képernyőn az animáció képei dinamikusan változnak, vagyis korlátozott ideig marad egy-egy kép a képernyőn, ezért az animáció időfüggő, folyamatos információ. A számítógép az animációkat különböző formátumú fájlokban tárolja. A legelterjedtebb formátumok az FLC és FLI formátumok. Az FLC formátumban a képekben 64 szín használható, míg az FLI formátumban 256 szín használata megengedett. Az animáció fájlok viszonylag hosszú állományok.



15

Hang A hang a multimédiaalkalmazások hangos alapeleme. A számítógép hangszóróján megszólaló hang dinamikusan változik, ezért a hang időfüggő, folyamatos információ. A számítógép kétféle hangállományt ismer. Az egyik hangállomány fajtában a hangok digitálisan kódolt formában találhatók. Ezen hangállományok a WAV állományok. Az állomány mérete függ a digitalizálás paramétereitől, továbbá a csatornák számától. A WAV állományok viszonylag hosszú állományok. A másik hangállomány fajtában nem hangok, hanem szintetizátor parancsok találhatók. Az állomány lejátszásakor a parancsok vezérlik a szintetizátort, ami hangokat állít elő. Ezek a MIDI állományok. A MIDI állományok viszonylag rövid állományok, rövidebbek a WAV állományoknál. MIDI állomány a MID kiterjesztésű állomány.



16

Videofilm A videofilm a szórakoztató elektronika egyik fontos eleme. A videofilm lejátszása mozgóképeknek és hangoknak az együttes megjelenítését jelenti. A videofilm képkockákból áll, ezeknek meghatározott időpontokban, periodikusan kell megjelenni a képernyőn, és korlátozott ideig ott maradni. Ezért a videofilm képinformációja időfüggő, folyamatos információ. A videofilm hangja is időfüggő, folyamatos információ. Ha a videofilm feliratos film, akkor a szöveg is időfüggő, folyamatos információ. A videofilmek nagyméretű állományok, melyeket tömöríteni kell. A legelterjedtebb tömörítési eljárások az AVI, MPEG1, MPEG2 és MPEG4 eljárás.



17

Videokonferencia A

videokonferencia számítógép segítségével megvalósított TV közvetítés, ahol a képeket és a hangot adatátviteli vonalon továbbítják más számítógép felé. Általában mindegyik helyszínen készül felvétel, és történik lejátszás.

A videokonferenciára érvényesek a videofilmre vonatkozó megállapítások, vagyis a videokonferencia folyamatos, időfüggő információ.



18

A multimédiarendszerek alapvető jellemzői (1)

Több médium megléte

(2)

Időfüggő és időfüggetlen médiumok

(3)

Egymástól független médiumok

(4)

Számítógépes integráció

(5)

Interaktivitás.



19

Valósidejű rendszerek (1) A multimédiarendszer képes hangok és videofilmek megjelenítésére. Ezek folyamatos médiumok, melyekben lényeges az információnak előírt idő alatt történő feldolgozása. Azok a számítógéprendszerek, melyekben lényeges az információknak az előírt időn belül történő feldolgozása, megjelenítése, továbbá lényeges a feldolgozás időigénye, valósidejű rendszerek. Valósidejű rendszerben csak azok a feldolgozási eredmények helyesek, melyek a kívánt időpontban rendelkezésre állnak. Feldolgozási hibát a hardver és szoftver mellett a késedelmes feldolgozás is okozhat. Egy valósidejű rendszernek a feldolgozás szempontjából garantált válaszidővel kell rendelkezni.



20

Valósidejű rendszerek (2) A

vezérlésben, folyamatszabályzásban használnak valósidejű rendszereket. Ezek a klasszikus valósidejű rendszerek. A klasszikus valósidejű rendszerekkel szemben támasztott elvárások: (1) (2) (3) (4)

Nagy hibatűrési igény Tilos a garantált válaszidő túllépése Véletlenszerűen jelentkező feldolgozási igények Nagy teljesítmény szükséglet



21

A multimédiarendszerekkel szemben támasztott követelmények (1)

Hibatűrési igény kicsi.

(2)

Elfogadható az időkorlátok esetenkénti túllépése.

(3)

Periodikus feldolgozási igények, ezeket egyszerűen lehet kielégíteni, egyszerűbben mint a véletlenszerű eloszlásban jelentkező igényeket.

(4)

A terhelés és a rendelkezésre álló feldolgozási kapacitás összeegyeztethető.



22

A multimédiarendszerek jellemzői: (1)

(2) (3) (4)

Átbocsátóképesség: a folyamatos adatfolyamokban egy másodperc alatt továbbított bitek vagy bájtok száma. Mérőegysége: bit/sec, kbit/sec, Mbit/sec, illetve bájt/sec, kbájt/sec, Mbájt/sec. A k = 1024-gyel, az M = 1024 k-val egyenlő. Késleltetés: lokális (a rendszer belső késleltetésének időtartama) és globális (a rendszerek közötti teljes késleltetés időtartama). Szórás: az egyes adatok megjelenésének feltételezett és tényleges időpontja között előforduló eltérések nagysága. Megbízhatóság: a hiba előfordulás gyakoriságától és az előforduló hibák megszüntetésétől függő érték.



23

Megbízhatóság (1) Egy nagy megbízhatóságú rendszer általában hibátlanul működik, ezt a rendszer szerkezete biztosítja. Ilyen rendszerben nincs hibaellenőrzés és hibajavítás. Az adatátviteli hálózat nem nagy megbízhatóságú rendszer. Ezért az adatátvitelben előfordulhatnak hibák. Ezért az adatátviteli rendszerben van hibaellenőrzés és hibajavítás. A vevő a vett adatok helyességéről akkor tud meggyőződni, ha az adó hibaérzékelő adatokkal egészíti ki a továbbított adatokat. A hibaérzékeléshez viszonylag kevés adattal kell kiegészíteni a továbbított adatokat.



24

Megbízhatóság (2) Ha a vevő adathibát észlel, akkor intézkedik a hibás adatok kijavításáról. Erre két lehetőség van: (1) A vevő kéri az adót a hibásan vett adatcsomag újbóli továbbítására. Ehhez az adó és a vevő között párbeszéd szükséges, továbbá idő kell a csomag újbóli továbbításához. (2) A továbbított adatok között vannak hibajavító adatok, melyekkel a vevő esetleg képes kijavítani a hibásan vett adatokat. A hibajavításhoz szükséges többlet adatmennyiség nagysága függ a javítható hibák számától.



25

Adat és információ Adat:

Minden érték, ami az adathalmazban, fájlban található.

Információ: Az adatok által hordozott ismeret. Gyakran csak az adatok egy része hordoz ismeretet, a többi adat az ismeret szempontjából felesleges. Tömörítéskor eltávolításra kerülnek az információt nem hordozó, felesleges adatok. Megfontolást igényel a felesleges adat fogalma. Vannak információt nem hordozó adatok, és vannak információt hordozó adatok. Az információt hordozó adatok egy része fontos ismereteket, másik részük kevésbé fontos ismereteket hordoz. Tömörítéskor először az információt nem hordozó adatok kerülnek eltávolításra. Veszteséges tömörítéskor eltávolításra kerülhetnek információt hordozó adatok is.



26

Multimédia PC specifikációk A

multimédiarendszerekben hatékony számítógépek és speciális perifériák szükségesek. A multimédiarendszerekkel kapcsolatos követelményeket a Multimédia PC specifikációk tartalmazták.

1990: Multimédia Personal Computer (MPC) specifikáció 1994: MPC2 specifikáció 1996: MPC3 specifikáció További MPC specifikáció nem készült, mert minden gyártott PC hatékony, multimédia célokra használható.



27

MPC 3 specifikáció Processzor: 75 MHz-es Pentium vagy 100 MHz-es Pentium 256 kbájt belső gyorsítótárral Memória: min. 8 Mbájt Merevlemez: min. 540 Mbájt, ebből 500 Mbájt legyen szabad CD ROM meghajtó: min. 4 × sebesség Hangrendszer: mintavételi frekvencia 8, 11,025, 16, 22,05, 44,1 KHz, kvantálási hossz 8, 16 bit, sztereó. OPL3 szintetizátor. Audio CD lejátszási lehetőség. 2 db hangszóró. Grafikus kártya: PCI interfész, legalább 32.768 szín színmélység Videó támogatás: közvetlen hozzáférés a képkocka pufferhez MPEG1 fájlok lejátszására. Soros port: 28 kbit/sec átvitel, MIDI port (aszinkron) Szoftver: Windows 95



28

Példa: egy MPEG1 fájl feldolgozása Az MPC3 specifikációk elavultak, de értelmezésük a multimédiarendszerek működésének megértését segítik. Egy MPEG1 videofilm lejátszásának ismertetésével értelmezzük az MPC3 specifikációkat. A multimédiarendszer feladatai: (1) Az MPEG1 fájl beolvasása a háttértárból. (2) A tömörített fájl kibontása. A tömörített fájlból megjeleníthető kép- és hanginformáció előállítása. (3) A kép- és hanginformáció megjelenítése. Az MPEG1 fájl szerkezete: A fájlban a hang- és képinformáció váltakozva található. A képinformáció 15 képkockából álló képcsoportokból áll. A képkocka méret: 352 × 288 képpont, minden képpont 16 bit színinformációt tartalmaz. A videofilmben a képváltási frekvencia 25 Hz. A hangok digitalizálásánál a mintavételezési frekvencia 44.100 Hz, a kvantálási hossz 16 bit.



29

Példa: képkocka, képcsoport méret Egy képkocka mérete: 352 × 288 [képpont] × 16 [bit] ÷ 8 = 202.752 bájt Egy képcsoport mérete: 15 × 202.752 bájt = 3.041.280 bájt = 2.970 kbájt = 2,9 Mbájt Egy képcsoport lejátszási ideje: 15 [képkocka] × 40 msec = 600 msec = 0,6 sec



30

Állományméretek 0,6 sec hosszú hangállomány mérete: 2 [csatorna] × 44.100 Hz × 16 bit × 0,6 sec = 211.680 bájt = 206,7 kbájt A memóriában a kép- és hangállomány mérete: 2.970 kbájt + 206,7 kbájt = 3.167,7 kbájt = 3,09 Mbájt = 24,75 Mbit Az MPEG1 fájlban a tömörítés 24,75 Mbit ÷ 1,5 Mbit = 16,5×. A beolvasandó képcsoport (kép- és hangadatok) mérete: 3,1 Mbájt ÷ 16,5 = 0,188 Mbájt = 193,4 kbájt



31

A számítógép működése Párhuzamos működés. Két memória tartomány a hanginformációnak (H1, H2).

képinformációnak

(K1,

K2)

illetve

a

Műveletek: (1) A tömörített információ beolvasása a gyorsítótárba. (2) A tömörített információ kibontása. A képinformáció elhelyezése a memória K1, a hanginformáció a memória H1 tartományába. (3) A képinformáció megjelenítése a memória K2 tartományából, a hanginformáció pedig a memória H2 tartományából. (4) A feladat megoldásához virtuális tárkezelés szükséges.



32

Memória méret, adatsín sebesség Helyfoglalás a memóriában: (A) A Windows operációs rendszer a Médialejátszóval: (B) Az MPEG1 kibontó szoftver: (C) Adatok: 8 Mbájt + 6 Mbájt + 6,2 Mbájt = 20,2 Mbájt

8,0 Mbájt. 6,0 Mbájt. 6,2 Mbájt.

Adatmozgás az adatsínen: (i) Adatbeírás: 3,1 Mbájt/0,6 sec = 5,17 Mbájt/sec (ii) Adatmegjelenítés: 3,1 Mbájt/0,6 sec = 5,17 Mbájt/sec 5,17 + 5,17 Mbájt/sec = 10,34 Mbájt/sec Mivel a sínfoglaltság csak 25% lehet, az igényelt átbocsátóképesség: 4 × 10,34 Mbájt/sec = 41,36 Mbájt/sec



33

Merevlemez méret A példa szerinti MPEG1 fájl a merevlemezen található. 1 sec hosszú tömörített állomány mérete: 193,4 kbájt/0,6 sec = 322,3 kbájt/sec = 0,314 Mbájt/sec 1 perc hosszú MPEG1 fájl mérete: 60 sec × 0,314 Mbájt/sec = 18,8 Mbájt



34

MPC3 értelmezés (1) Processzor: Gyors processzor szükséges. Gyorsítótár megléte ajánlatos. Memória: nagy memória ajánlatos. Monitor és grafikus kártya: SVGA, közvetlen memória hozzáférés, PCI busz. Adatbusz: mivel több mint 40 Mbájt adatátviteli sebesség kell, PCI busz szükséges. Merevlemez: A videofájlok miatt nagy merevlemez kapacitás kell. CD-ROM meghajtó: Az MPEG1 fájlok miatt kétszeres sebesség kell.



35

Miért nincs új MPC előírás Processzor: Napjaink processzorjai sokkal gyorsabbak az 1996. évek processzorjainál. MMX processzor használata gyorsítja a feldolgozást. Memória: a félvezető memória chipek kapacitása megnőtt, nagy memóriát nem nehéz csinálni. 64 Mbájt memória szokványos. Monitor és grafikus kártya: SVGA, közvetlen memória hozzáférés, PCI busz. Adatbusz: több mint 40 Mbájt adatátviteli sebesség, PCI busz szükséges. Merevlemez: Az új merevlemez generációknál több Gbájt kapacitású merevlemezek vannak, átlagos elérés 10 msec alatt. CD-ROM meghajtó: 48× sebesség általános.



36

Monitorok Képátmérő: 14", 15", 17", 21" <. Felbontás: A vízszintes és függőleges irányban megjeleníthető képpontok száma Képalkotási mód: Váltósoros (Interlaced) Sorfolytonos (Not interlaced) Csökkentett sugárzású monitor (Low Radiation).



37

Grafikus kártyák Típusok: - EGA (320 × 200 vagy 640 × 350, 16 szín) - VGA (640×480, 16 szín) - SVGA (800 × 600, 65536 (64k) szín; 1024 × 768, 256 szín; 1280 × 1024, 256 szín) Megjeleníthető színek száma: A színek száma videomemória és felbontás függő. 4, 8, 16 bit színinformáció: 16, 256 illetve 64 kszín 3 × 8 bit színinformáció: 16 Mszín (True Color)



38

Grafikus kártya szabványok Kártya szabvány EGA VGA SVGA

Felbontás képpont

Videomemória

Színmélység

320×200 640×350 320×200 640×480 800×600 1024×768 1280×1024

64 kbájt 128 kbájt 256 kbájt 256 kbájt 1 Mbájt 1 Mbájt 2 Mbájt

16 16 256 16 65 536 256 256



39

SVGA (VESA) szabvány -

Szabványos SVGA üzemmódok rögzítése (BIOS miatt)

-

Lehetőség a videomemória lapozására

-

Lehetőség a kép logikai szélességének beállítására

-

Videomód lekérdezés

-

Kép pozicionálás



40

Színmélység Egy képponthoz tartozó színinformáció mennyisége határozza meg a képpontban megjeleníthető színek számát. A megjeleníthető színek száma a színmélység. Egy adott számítógépnél a színmélység függ a grafikus kártya összeállításától. A grafikus kártyán a videomemória tárolja a képpontok színinformációit. Minél nagyobb a videomemória, annál nagyobb helyen lehet a színinformációt tárolni. A színinformáció leggyakrabban képpontonként 1, 2, 4, 8, 15, 16 vagy 24 bit hosszú.



41

Hangkártyák Csoportosításuk: − Működési mód − Kvantálási hossz szerint (8 bit, 16 bit, 32 bit) − Mintavételi frekvencia szerint (11,025 KHz - 44,1 KHz) − MIDI vezérlés (FM szintézis vagy hullámtáblázat használat) − Mono ill. sztereo lejátszás Alaptípusok: − Adlib − SoundBlaster − Roland-MT-32



42

MIDI eszközök A MIDI (Musical Instrument Digital Interface) digitális hangszercsatoló interfész. Elektronikus hangszerek (MIDI eszközök), és a számítógép közötti adatcserét biztosítja. MIDI eszköz: • • • • •

MIDI billentyűzet (MIDI keyboard) szintetizátor dobgép, gitár effektuskeltő eszköz (teremhangzás, kórusgenerátor stb.) világítás, és egyéb színpadi eszköz

Összekötés: MIDI csatlakozón MIDI kábelekkel. Adatátvitel: aszinkron



43

Videoillesztő és overlay kártyák Feladatuk TV kép megjelenítése a monitoron. A TV és a számítógép eltérő képalkotási módja miatt vezérlés átalakítás szükséges. Valósidejű digitalizálás, A/D konvertálás. Másodpercenként 25-30 képkocka digitalizálása több MHzes mintavételezési frekvenciával. A színhűség miatt 24 bites színinformáció. Nagy mennyiségű adat. A buszrendszer nem elég gyors az adattovábbításhoz, a digitális képadatok csak az overlay kártya memóriájába kerülnek, ahonnan egyes képkockák elmenthetők.



44

Optikai lemezek Kétféle optikai lemez: CD és DVD Az információrögzítés digitálisan, egy spirálison belülről kifele. Letapogatás lézer sugárral. CD lemez: egy oldalas egy rétegű. DVD lemez: egy oldalas egy rétegű, egy oldalas két rétegű, két oldalas egy rétegű, két oldalas két rétegű. Méret: 120 mm átmérő, 1,2 mm vastag



45

A CD lemez keresztmetszete Festék réteg Védőlakk réteg Tükröző alumínium réteg ↑ Lyuk

↑ Sík

↑ Lyuk


↑ Sík

Polykarbonát hordozó


46

A CD-ROM meghajtók paraméterei A

CD-ROM meghajtó csatlakozhat SCSI kártyához, IDE lemezmeghajtóhoz, speciális interfészhez vagy hangkártyához.

Adatátviteli mód: CLV (Constant Linear Velocity) vagy CAV (Constant Angular Velocity) Egységnyi sebesség: CD-ROM lemez: 150 kbájt/sec, tipikus sebességek: 24×, 32×, 40× CD-DA lemez: 176.400 bájt/sec = 172,2 kbájt/sec Átlagos elérési idő: 200 – 400 msec, CAV adatátviteli mód esetén kisebb.



47

A CD-ROM meghajtó optikai rendszere



48

DVD lemeztípusok Egyoldalas egyrétegű: DVD5

Egyoldalas kétrétegű: DVD 9

Kétoldalas egyrétegű: DVD 10

Kétoldalas kétrétegű: DVD 17



49

DVD meghajtók optikája DVD lemez

Optikai detektor


CD lemez

Optikai detektor


50

DVD-ROM meghajtó a PC-ben



51

DVD-ROM meghajtók A

DVD-ROM meghajtó lemezmeghajtóhoz.

csatlakozhat

Egységnyi adatátviteli sebesség: sebességek: 1×, 2×, 3×, 4×.

SCSI 1250

kártyához kbájt/sec,

vagy

lehetséges

Átlagos elérési idő: 200 – 400 msec.


IDE


52

Állománykezelés az optikai lemezeken Állománykezelés a CD lemezeken: A merevlemezekhez hasonlóan a CD lemez belső sajátosságainak figyelembevételével. Egy fájl elérése a tartalomjegyzéken keresztül. Állománykezelés a DVD lemezen: Új állománykezelés a DVD lemezek egyedi belső szerkezete miatt. Állománykezelő rendszer: UDF/ISO 9660 hídforma, különbségek az MS DOS-beli állomány kezeléshez: - nincs 8.3 név konvenció; - a név 256 karakter hosszú lehet; - a névben keverhető a kis- és nagybetű; - nincsenek tiltott karakterek, - használhatók a nemzeti karakterek; - az állomány több különálló részben tárolható.



53

Állománykezelés a DVD lemezeken A DVD lemezen két fajta információ: -

navigációs információ: a lemezen található állományokra mutat, (a FAT tábla bejegyzéseihez hasonló feladatokat lát el);

-

megjelenítési információ: az adatok.

A Windows 95 nem tudja, a Windows 98 tudja kezelni a DVD előírások szerint előállított lemezt.



54

Az optikai lemezek szerkezete CD


DVD


55

Az optikai lemezek műszaki adatai CD

DVD

Külső átmérő

120 mm

120 mm

Belső átmérő

46 mm

46 mm

Lemez vastagság

1,2 mm

2×0,6 mm

Lyukak hossza

0,83 µm

0,4 – 0,44 µm

740 Mbájt

4,7 – 17 Gbájt

Tároló kapacitás



56

Az optikai lemezek informatikai szerkezete Az optikai lemezek tárolt információ letapogatása közben lehetnek hibák. Csak valósidejű hibajavítás lehetséges. A letapogatott információban biztosítandók hibaérzékelő és hibajavító adatok. Az optikai lemezek elejére olyan információkat kell elhelyezni, amiből a meghajtó meg tudja állapítani, hogy a letapogatásra kerülő lemezen hol, milyen információszerkezet lesz található. Az egyes lemezfajták információszerkezetét a szabványkönyvek taglalják.



57

CD szabványkönyvek Rainbow Books: A Sony és a Philips cég által közösen kidolgozott szabványok. -

Red Book: Yellow Book: kiegészítés: Green Book: Orange Book: CD-RW - White Book:

1982, CD-DA 1984, CD-ROM 1988, CD-ROM XA 1987, CD-I 1990, CD-R, CD-MO, 1993, Video CD



58

Információtárolás CD lemezeken Információtárolás szektorokban. A tárolt információ felhasználása: Lead In (Bevezetés): CD adatok: sávok száma, sávok kezdetének, végének a címe, stb. Table Of Content (TOC) (Tartalomjegyzék): A lemezen található fájlok adatai (kezdőcím, méret, stb.) Programterület: Felhasználói adatok Lead Out (Kivezetés): Lemez, szekció végjel



59

CD-DA szektorstruktúra ←⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 1/75 másodperc Hanginformáció

⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→

EDC/ECC

EDC/ECC

CB

←392 B → ←392 B → <98 B> ←⎯⎯⎯⎯⎯ 2352 bájt ⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ ←⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 3234 bájt ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ Hibajavítás: Egyszintű CIRC (Cross Interleaved Reed-Solomon Code) EDC: Hibaérzékelő kód (Error Detection Code) ECC: Hibajavító kód (Error Correction Code) CB: Vezérlő bájt (Control Byte)



60

A CD-DA lemezek informatikai szerkezete: A CD-DA lemezen az információ CD-DA sávokban helyezkedik el. A CDDA sáv szektorokból áll. Egy szektorban található összes adat 3234 bájt, ebből 2352 bájt hangadat, 882 bájt pedig hibaérzékelést és hibajavítást szolgáló adat. 1 másodperc alatt 75 szektor, 1 perc alatt 4500 szektor kerül beolvasásra. 74 perc alatt beolvasott szektorok száma: 74 × 4500 = 333.000 szektor, ebben 1.076.922.000 bájt adat van. Ebből csak 783.216.000 bájt felhasználói adat (72,7%).



61

CIRC hibajavítás: keresztkódolás A keresztkódolás azt jelenti, hogy az információt hordozó jelsorozatot úgy helyezik el a lemezen, hogy ha az olvasáskor a jelsorozat egyik bitje hibás, akkor ez egyrészt megállapítható, másrészt kijavítható legyen. Ennek érdekében a szektorokban található információt 32 bájt hosszú blokkokra bontják, és a blokkokat egy vezérlőbájttal kiegészítve tárolják a lemezen. A lemez megbízható letapogatása érdekében (az olvasási hibák felderítésére és kijavítására) EDC (hibaérzékelő kód) és ECC (hibajavító kód) kóddal egészítik ki a szektorokat.



62

CIRC hibajavítás: átszövés (interleave) A lemezre a blokkokat nem folytonosan, hanem valamilyen algoritmus szerint kevert sorrendben írják fel. Csoportos hiba esetén az átszövés visszaalakítása után a hibás blokkok egymástól távolra kerülnek. Eredeti adatsorrend Sorrend átszövés után

0 1

1 5

2 2

Csoportos hiba olvasáskor Hibás adategységek

1 5 xx 1

2 2


3 9

4 6

5 3

6 7 8 9 10 0 10 7 4 11 Csoportos hiba 9 6 3 xx xx xx xx 11 3 xx 5 6 xx 8 9 xx


11 8 8 11

63

1. szintű hibajavítás Hibajavítást a beépített redundancia teszi lehetővé. Nyers hibaarány (BER) a lemezen: minden 106 bitre Hibaarány hibajavítás után: bitre

10-5

-

10-6 , azaz 1 hiba

10-9 , azaz 1 hiba minden 109

Blokk hibaarány (BLER): 220 blokk hiba / sec 1 sec alatt beolvasott blokkok száma: 75×98 = 7350 blokk 220 hibás blokk az 3%-os hibaarány (elég sok). Egy CD-DA lemezen elvileg 783.216.000 bájt azaz 6.265.728.000 bit található, ezért hibajavítás után is maradhat a lemezen hiba.



64

Adatkódolás A lemezen rögzített információnak változatosabb kódot biztosít az EFM (Eigh to Fourteen Modulation). Olvasáskor a letapogatott jel nagyobb frekvenciás jellé változik. 8 bit ⎯→ 14 bit + 3 összekötő bit = 17 bit 142 = 16384 variáció közül azokat használják, melyekben legalább 3 darab, de legfeljebb 11 darab "0" található. A variációk száma 267, közülük 256-ot használnak.



65

CD-DA lemez technikai adatok Egy szektorban 3.234 bájt található, amit bájtonként 17 csatornabit rögzít a lemezre. Egy szektort 17 × 3.234 = 54.978 csatornabit alakít ki. Egy szektorban 2.352 adatbájt található, amit 8 × 2.352 = 18.816 csatornabit alakít ki. A lemezen tárolt információnak 18.816 ÷ 54.978 × 100 = 34,2%-a felhasználói adat. A hibaérzékelés és hibajavítás miatt az adathalmaz nagyon redundáns.



66

CD-ROM szektorstruktúrák ←⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 2352 bájt ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ ←⎯⎯

882 bájt ⎯⎯→

Szinkron Fejléc Felh. adatok EDC Üres ECC EDC/ECC EDC/ECC CB 12 bájt 4 bájt

2048 bájt

4B

8 B 276 B 392 bájt

392 bájt 98 B

CD-ROM Mode 1 ←⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 2352 bájt ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ ←⎯⎯ Szinkron Fejléc

Felhasználói adatok

12 bájt 4 bájt

2336 bájt

882 bájt ⎯⎯→

EDC/ECC EDC/ECC CB 392 bájt

392 bájt 98 B

CD-ROM Mode 2 Hibajavítás: Kétszintű CIRC (Cross Interleaved Reed-Solomon Co-de)



67

CD-ROM lemez informatikai szerkezet A CD-ROM lemezen az információ CD-ROM Mode 1 vagy CD-ROM Mode 2 sávokban helyezkedik el. Egy lemezen belül a sávok nem keverhetők. A sávokban szektorok vannak. Egy szektorban található összes adat 3234 bájt, ebből 2048 bájt (Mode 1) illetve 2336 bájt (Mode 2) felhasználói adat. 1170 bájt (Mode 1) illetve 882 bájt (Mode 2) hibaérzékelést és hibajavítást szolgáló adat. A lemezen 333.000 szektor lehet, amiben 1.076.922.000 bájt van. Ebből felhasználói adat 681.984.000 bájt (Mode 1) (63,3%) illetve 777.888.000 bájt (Mode 2) (72,2%).



68

CD-ROM lemez adatkódolása és hibajavítása Adatkódolás: A CD-DA lemezhez hasonló EFM moduláció. Hibajavítás: Keresztkódolás és átszövés a CD-DA lemezhez hasonló. Az 1. szintű hibajavítás után maradhatnak a lemezen hibák. Ez a CD-ROM lemeznél esetenként megengedhetetlen. A megmaradó hibákat a 2. szintű hibajavítással javítják. A 2. szintű hibajavítás után a hibaarány 10-11 értékre csökken azaz minden 100 milliárd bitre esik egy hiba. A CD-ROM Mode 1 lemezen 1.076.922.000 bájt = 8.615.376.000 bit van, ezért Mode 1 sáv használat esetén a hiba előfordulásának valószínűsége 8.615.376.000 ÷ 1011 = 8,615%.



69

CD-ROM lemez technikai adatok Egy szektorban 3.234 bájt található, ezt bájtonként 17 csatornabit rögzíti a lemezre. Egy szektort 17 × 3.234 = 54.978 csatornabit alakít ki. Mode 1 sáv: Egy szektorban 2.048 bájt adat található, amit 8 × 2.048 = 16.384 csatornabit alakít ki. A lemezen tárolt információnak 16.384 ÷ 54.978 × 100 = 29,8%-a felhasználói adat. A nagyobb redundancia miatt kevesebb a hiba. Mode 2 sáv: Egy szektorban 2.336 bájt adat található, amit 8 × 2.336 = 18.688 csatornabit alakít ki. A lemezen tárolt információnak 18.688 ÷ 54.978 × 100 = 34%-a felhasználói adat. A CD-DA lemezhez hasonló redundancia.



70

CD-ROM Mode 2 XA szektorstruktúrák ←⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 2352 bájt ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ ←⎯ Szinkron Címke Alcimke

Felh. adatok

12 bájt 4 bájt 8 bájt

2048 bájt

EDC

ECC

882 bájt

CIRC2

4 bájt 276 B 392 B

CIRC1

⎯→ CB

392 B 98 B

Form 1 szektor ←⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 2352 bájt ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→←⎯ Szinkron Címke Alcimke Felhasználói adatok

EDC

882 bájt

CIRC2

CIRC1

12 bájt 4 bájt 8 bájt

⎯→ CB

2324 bájt 4 bájt 392 B 392 B 98 B Form 2 szektor Hibajavítás: Kétszintű CIRC (Cross Interleaved Reed-Solomon Code)



71

CD-ROM XA lemez informatikai szerkezet A CD-ROM XA lemezen az információ CD-ROM XA sávokban Form1 és FORM 2 szektorokban található. Egy lemezen belül a két szektor típus keverhető. Egy szektorban található összes adat 3234 bájt, ebből 2048 bájt (Form 1) illetve 2324 bájt (Form 2) felhasználói adat. 1162 bájt (Form 1) illetve 886 bájt (Form 2) hibaérzékelést és hibajavítást szolgáló adat. A lemezen 333.000 szektor lehet, amiben 1.078.539.000 bájt van. Ebből felhasználói adat 681.984.000 bájt (Form 1) (63,3%) vagy 773.892.000 bájt (Form 2) (71,9%).



72

CD-ROM XA lemez adatkódolása és hibajavítása Adatkódolás: A CD-DA lemezhez hasonló EFM moduláció. Hibajavítás: Keresztkódolás és átszövés a CD-DA lemezhez hasonló. A Form 1 szektorokban az 1. szintű hibajavítás után megmaradó hibák a 2. szintű hibajavító adatokkal kijavíthatók. A hiba valószínűsége néhány %. Nagy megbízhatóságú szektorokat (Form 1) és nagykapacitású szektorokat (Form 2) egyidejűleg lehet használni, ezért programok tárolására és multimédia célokra kiválóan alkalmas.



73

CD-ROM XA lemez technikai adatok Egy szektorban 3.234 bájt található, amit bájtonként 17 csatornabit rögzít a lemezre. Egy szektort 17 × 3.234 = 54.978 csatornabit alakít ki. Form 1 szektor: Egy szektorban 2.048 bájt adat található, amit 8 × 2.048 = 16.384 csatornabit alakít ki. A lemezen tárolt információnak 16.384 ÷ 54.978 × 100 = 29,8%-a felhasználói adat. A nagyobb redundancia miatt kevesebb a hiba. Form 2 sáv: Egy szektorban 2.324 bájt adat található, amit 8 × 2.324 = 18.592 csatornabit alakít ki. A lemezen tárolt információnak 18.592 ÷ 54.978 × 100 = 33,8%-a felhasználói adat. A CD-DA lemezhez hasonló redundancia.



74

Írható CD lemezek (1)

CD-MO (CD-Magneto-Optical) írható, törölhető, újraírható

(2)

CD-R (CD-Recordable) egyszer írható

(3)

CD-RW (CD-ReWritable) írható, törölhető, újraírható



75

A CD-MO lemeznél használt fizikai jelenségek 1. A fény hullámsíkjainak tulajdonságát mágneses térben befolyásoló Kerr-hatás. A Kerr-hatás egy kicsit modulálja a fényerőt. 2. A mágneses térerővel rendelkező átlátszó anyagok és a fény kapcsolatára vonatkozó Faraday-hatás. A Faraday-hatás egy kicsit modulálja a fényerőt. A Kerr-hatás és Faraday-hatás együttesen már érzékelhető fénymodulációt okoz. 3. A mágneses anyag melegítésekor észlelhető Curie pont. Ennél a hőmérsékletnél megszűnik az anyag mágnesezettsége.



76

A CD-MO lemezek szerkezete Védőlakk réteg (2 – 5 µm) Tükröző réteg (40 – 70 nm) Dielektrikum réteg (25 - 30 nm) ↓ Mágneses réteg ↓ (20 - 30 nm) ↓ ↓ ↓ Dielektrikum réteg (25 - 80 nm) Polykarbonát hordozó


(kb. 1,2 mm)


77

A CD-MO lemezekre vonatkozó ajánlások A lemezek paramétereit rögzítő ajánlások: ISO/IEC 10089, 10090, 13549 ISO/IEC 10089 ajánlás: Kétoldalasan írható/olvasható CD-MO lemez 130 mm átmérővel, kapacitás 600 – 650 Mbájt. ISO/IEC 10090 ajánlás: Kétoldalasan írható/olvasható duplasűrűségű CDMO lemez 130 mm átmérővel, kapacitás 1200 – 1300 Mbájt. ISO/IEC 13549 ajánlás: Egyoldalasan írható/olvasható CD-MO lemez 90 mm átmérővel, kapacitás 130 – 230 Mbájt.



78

A CD-R lemez szerkezete A CD-R lemez szerkezetét úgy alakítják ki, hogy üres lemezen legyen az írófej megvezetve íráskor. Az üres lemez tartalmazza a sávok modulált nyomvonalát, ez vezeti az írófejet. Az CD író a CD lemez teljes szerkezetét felírja a lemezre. A lemez a Lead In és TOC területtel kezdődik. Ebbe a részbe olyan adatok kerülnek, melyek csak a Programterület felírása után válnak ismertté. Ezért a CD író a Lead In és TOC részére üresen hagy 4.500 szektort, majd felírja az adatokat a Programterületre, és kialakítja a Lead Out területet. A CD író az adatrögzítés végén tölti ki a Lead In és TOC területet.



79

Több szekciós CD-R lemez Az egyszekciós CD-R lemez szerkezete hasonlít a gyárilag készített CD lemezekhez. Többszekciós CD-R lemezre többször lehet információt rögzíteni. Minden szekcióban van Lead In, TOC, Programterület és kisebb méretű Lead Out (6750 szektor helyett 2200 szektor). Az első Lead In területen lévő információ jelzi, hogy a lemez többszekciós CD-R lemez. Egy többszekciós lemez több egyszekciós lemeznek tekinthető.



80

A CD-R lemez keresztmetszete



81

Egyszekciós CD-R lemez ←⎯ max. 60 mm ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ ←⎯ max. 59 mm ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ ←⎯ max. 58 mm ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ ←⎯ 25 mm ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ ←⎯ 23 mm ⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ ← 22,35 mm → ←→ 7,5 mm PCA PMA ↑ ↑ Lyuk Megfogás

↑ Bevezetés

↑ Programterület

↑ Kivezetés

PCA: Íróáram hitelesítő terület PMA: Programmemória terület



82

Többszekciós CD-R lemez Bevezetés Programterület Kivezetés ←⎯ Szekció ⎯→ PCA PMA 1 1 1 2 2 2 3 3 3 ↓ ⎣____________⎦ ↓ ⎣___________⎦ ↓ ⎣____________⎦ ↓ TOC 1 TOC 2 TOC 3 TOC TOC: Szekció tartalomjegyzék (Table Of Content) PCA: Íróáram hitelesítő terület PMA: Programmemória terület



83

PCA és PMA PCA: Az íróáram beállítására szolgáló tesztterület. Valahányszor behelyezik a CD-R lemezt a CD íróba, a meghajtó meghatározza az optimális íróteljesítményt. Az íróáram értéke függ a lemez típusától, korától, az írás sebességétől és környezeti paraméterektől. Ez a folyamat csak 99 alkalommal hajtható végre. PMA: A felírt sávok számának, a sáv kezdő- és végpontjához tartozó címek átmeneti tárolására van szolgál. Minden sáv felírásakor a PMA aktualizálódik. Csak 99 sávot lehet a lemezre írni. A CD író az adatrögzítés végén a TOC területre másolja a PMA tartalmát.



84

A CD lemezek élettartama Az előírások az IEC 908 szabványban találhatók. Fontos paraméter a reflexió nagysága és stabilitása. A reflexiócsökkenés jel/zaj viszony romlást okoz. Nő a blokk hibaarány (BLER). Környezeti előírások: Hőmérséklet: Relatív páratartalom (kondenzáció nélkül): Élettartam: - normál CD legalább 100 év - CD-R legalább 15 év - CD-MO kb. 40 év


-40° - +70° 10% - 90%


85

DVD műszaki követelmények 1. Egyetlen lemezre férjen el egy teljes film (135 perc) 2. A kép legyen jobb minőségű a VHS (Video Home System) rendszereknél 3. A hang legyen kompatibilis a környezeti hangtér hangrendszerrel 4. Legalább 3 nyelvű szöveg kísérhesse a képet 5. Legyen másolás ellen védhető 6. Ismerjen több képméret arányt (aspect ratio) 7. A tartalomnak lehessen több változata 8. Legyen korhatárhoz köthető a film megnézése



86

DVD szabványok DVD-ROM DVD-Video DVD-Audio DVD-R

DVD szabványkönyv "A" könyv "B" könyv "C" könyv "D" könyv

CD-ROM Video CD CD-DA CD-R

DVD-RAM

"E" könyv

CD-RW

DVD lemez


CD lemez

CD szabványkönyv Yellow Book White Book Red Book Orange Book 2. Rész Orange Book 3. Rész


87

„A” könyv (DVD-ROM) -

-

Számítógépes és multimédiás információk tárolására használható, másolás ellen védett lemez. Formátumai azonosak a „B” és a „C” könyv szerinti formátumokkal. Állománykezelő-rendszer: UDF/ISO 9660 hídformátum Egyszerű, gyors adatátvitel Hasonlóság a CD-ROM lemezekkel Olcsó meghajtók és lemezek Nagy tárolókapacitás Megbízható adattárolás



88

„B” könyv (DVD-Video) -

Másolás ellen védett lemez mozifilmek, játékok tárolására Állománykezelő-rendszer: UDF/ISO 9660 hídformátum MPEG 2 szabvány szerint tömörítés Színkoordináta rendszer RGB vagy YUV Hasonlóság a Video CD lemezekkel 8 digitális hangsáv különböző hangformátumokkal Korhatárhoz kötött lejátszás Különleges hatások lejátszáskor (kimerevítés, léptetés előre, stb.) Menük, beavatkozási lehetőségek Többfajta kimenet: videó, RF, digitális audió, stb.



89

DVD lemeztípusok műszaki jellemzői DVD5

DVD9

DVD10

DVD17

Kapacitás (Gbájt)

4,7

8,5

9,4

17

Oldalak/rétegek

1/1

1/2

2/1

2/2

Lyukak hossza (µm)

0,4

0,44

0,4

0,44

Adatkódolás

EFM+

EFM+

EFM+

EFM+

Hibajavítás

RPC

RPC

RPC

RPC

Olvasási seb. (m/sec)

3,49

3,84

3,49

3,84



90

A DVD lemezek informatikai szerkezete ←⎯ 60 mm ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ ←⎯ 58 mm ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ 0,5 mm ← M: rétegváltás ←⎯ 24 mm ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ B: bevezetés K: kivezetés ←⎯ 22,5 mm ⎯⎯→ lyuk üres lemez →

adatterület

B B

két réteg (DVD-ROM) adatterület ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ adatterület ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→

K K

K B

két réteg (DVD-Video) ←⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ adatterület adatterület⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→

M M

7,5 mm ← lyuk

lyuk

⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→

B


K


91

Információ tárolás (1) Minden DVD lemeztípuson az információt egységesen tárolják. A tárolás blokkokban történik. Minden blokkban két mező van. Az első mezőben vannak a szektoradatok (felhasználói adatok), a második mezőben vannak a hibajavító adatok (RS adatok), melyek lehetővé teszik a szektoradatok hibajavítását. A szektoradat mezőben 16 szektor van, minden szektorban 12 sor, azaz egy blokkban 16 × 12 = 192 sor található. A hibajavító adat mezőben 16 sor van. Egy blokk mérete: 192 + 16 sor = 208 sor.



92

Információ tárolás (2) Minden sorban van 182 bájt = 172 szektoradat bájt + 10 hibajavító bájt. Egy szektorban tehát 12 × 172 = 2064 adatbájt és 12 × 10 = 120 hibajavító bájt van. A 2064 adatbájt megoszlása: 2048 felhasználói adatbájt és 16 vezérlő bájt. Hibajavítás a blokkban: minden sor végén van 10 bájt = 192×10 bájt = 1920 bájt minden blokk végén van 16×182 bájt = 2912 bájt Összes hibajavító bájt = 1920 + 2912 = 4832 bájt



93

DVD blokk szerkezet 0. sor

172 bájt szektoradat

10 bájt RS adat

191. sor 192. sor

172 bájt szektoradat 182 bájt RS adat

10 bájt RS adat

207. sor 182 bájt RS adat Blokk adat: 208 × 182 bájt = 37.856 bájt ebből Felhasználói adat: 192 × 172 bájt = 33.024 bájt (86,5%) Hibajavító adat: 192 × 10 + 16 × 182 bájt = 4.832 bájt (12,9%) Vezérlés: 16 × 16 bájt = 256 bájt (0,6%)



94

DVD szektoradat szerkezet 0. sor

ID

IEC

Fenntartott

160 bájt felhasználói adatbájt

1. sor


2. sor

172 bájt felhasználó adatbájt 7×172 bájt felhasználói adatbájt

10. sor


11. sor


EDC

Felhasználói adat: 10×172 bájt + 160 bájt + 168 bájt = 2 048 bájt ID (Identification Data): 4 bájt; IEC: IEC (ID Error Correction): 4 bájt; Fenntartott: 4 bájt; EDC: (Error Detection Code)



95

Adatkódolás A lemezen rögzített információnak változatosabb kódot biztosít a továbbfejlesztett EFM+ (Eigh to Fourteen Modulation +) moduláció. 8 bit ⎯→ 14 bit + 2 összekötő bit = 16 bit 142 = 16384 variáció közül azokat használják, melyekben legalább 3 darab, de legfeljebb 11 darab "0" található. A variációk száma 267, közülük 256-ot használnak.



96

Hibajavítás Hibajavítás az átszőtt Reed-Solomon kódolással. A csoportos hibák elleni védekezés átszövéssel. Az átszövésben minden blokk minden szektora részt vesz. A hibajavító bájtokat két dimenziós módon fűzik össze, ezért az eljárás neve RPC (Reed-Solomon Product Code). Hatékony eljárás, hibaarány jobb, mint 10-11. Nincs szükség 2. szintű hibajavításra. Egy szektor szektoradatainak javításához 12 × 10 + 182 = 302 bájt áll rendelkezésre.



97

DVD szektorméret Szektor méret a felhasználói, hibajavító és vezérlő bájtokkal 2048 + 302 +16 = 2.366 bájt = 18.928 bit Az EFM+ modulációnál a bitek száma megduplázódik, azaz egy szektort 2 × 18.928 = 37.856 csatornabit alkot. Minden szektor kezdeténél 104 szinkronbájt = 832 szinkronbit található. 2.048 adatbájt (8 × 2048 = 16.384 bit) felhasználói adat tárolásához 37.856 + 832 = 38.868 bit szükséges, ezért a felhasználói adat az összes bit 16384 ÷ 38.868 × 100 = 42,1%-a.



98

A CD és DVD lemezek összehasonlítása Paraméterek Lyukméret

CD

DVD

0,83 µm

0,4 µm

Javulás 208%

216% 1,6 µm 0,74 µm Információs rétegek 1 1–4 Moduláció 17 bit 16 bit 106% Jobb kihasználás 29,8% 42% 141% Vezérlés 122 bájt 16+104 = 120 bájt 102% DVD / CD kapacitás arány = 4,7 Gbájt / 680 Mbájt = 690% A fenti okokból a kapacitás növekedés 2,08 × 2,16 × 1,06 × 1,41 × 1,02 = 6,9 = 690%. Menetemelkedés



99

Multimédia alkalmazások alkotóelemei Szöveg: A közlésre szánt információ alapja. Hanganyag: Grafika aláfestése, videoanyagok, animációk hanggal való lejátszása. Állókép, animáció: Szövegben nehezen elmagyarázható információk álló- és mozgóképi megjelenítése. Videoanyag: Mozgófilmek, TV műsorok vagy események bemutatása. Videokonferencia: Hang- és videoanyag élőben történő felvétele, továbbítása és lejátszása



100

Multimédiaalkalmazások szöveges része Egy multimédiaalkalmazás szöveges részének megalkotása áll: - a szöveg bevitele a számítógépbe, - a szöveg kiviteli formájának (stílusának) kialakítása. Szöveg beviteli lehetőségek: - begépelés, - nyomtatott szöveg beolvasása lapolvasóval, és a beolvasott szöveg felismerése OCR (Optical Character Recognition) szoftver segítségével, - háttértárban lévő szöveg konvertálása a kívánt formátumra.



101

Szöveg begépelése Szöveget szövegszerkesztővel szokták begépelni a számítógépbe. A szövegszerkesztő használatának előnye, hogy az elütéseket könnyen meg lehet találni, kijavítani. Megoldandó problémák: - a betűtípus, betűméret meghatározása; - a képernyőoldalra férő szöveg meghatározása; - a képernyő kivitelének meghatározása. Kész szöveg használata esetén a fenti problémák már meg vannak oldva.



102

Szöveg beolvasása lapolvasóval Az OCR szoftver használatához a nyomtatott szöveget lapolvasóval be kell olvasni a memóriába. A lapolvasó a nyomtatott szöveget képfájlként olvassa be a memóriába. A lapolvasóval érzékelt minden egyes képpont egy képfájl képpont színkód értékeként kerül bevitelre. Memóriába beolvasott képfájl bit raszter (BMP = BitMaP) típusú képfájl. A képfájl tárolja a papírlap formátumát.



103

A beolvasott fájl mérete A lapolvasó felbontása határozza meg a beolvasott képállomány méretét. A lapolvasó felbontás 100 dpi - 800 dpi (dot per inch) között állítható értékű. Egy A4 (297 mm × 210 mm) formátumú lap beolvasásakor keletkező fájl mérete képpontban: 297 × 210 × lapolvasó felbontás × lapolvasó felbontás 25,4 × 25,4



104

Példa: lapolvasó fájl méret Legyen a lapolvasó felbontása 300 dpi, a beolvasott fájl mérete: (210 × 297 × 300 × 300 ) : (25,4 × 25,4) = 8.700.632 képpont Ha egy képpont színkódja 1 bit (fekete – fehér megjelenítés), akkor a minden képpontot egy bit tárol, tehát képfájl becsült mérete: 8.700.632 bit ÷ 8 = 1.087.579 bájt = 1.062,1 kbájt = 1,037 Mbájt Egy A4 oldalra 52 sor, soronként 80 karakter fér el. Szövegfájlként az oldal tartalmát egy 52 × 80 = 4.160 bájt = 4,06 kbájt méretű fájl tartalmazza (becsült méret). A szövegfájl a képfájl méretének kevesebb, mint 1%a. Emellett a szövegfájl módosítható, javítható.



105

Egy OCR program működése (1)

A feldolgozandó képfájl elérése.

(2)

A képfájl elő-feldolgozás

(3)

Felbontás, zónázás

(4)

Felismerés

(5)

Ellenőrzés, tanítás

(6)

Mentés



106

OCR programok felismerési eljárása Összehasonlítás: a program minden képelemet a karaktereknek a háttértárban tárolt bittérképes mintaábrájával hasonlítja össze, hogy felismerje azt a mintaábrát, ami leginkább hasonlít a képelemhez. A mintaábra karakterkódja a felismert karakternek a kódja. A módszer betűméret és betűtípus függő, ami jelentősen befolyásolja a felismerés pontosságát. Körvonalelemzés: a program a képelemek körvonalelemei méretének illetve arányainak elemzésével határozza meg a képelemekhez rendelhető karakterek kódját. Ez a módszer betűmérettől és betűtípustól független felismerést biztosít.



107

Szöveg a képernyőn A képernyő a multimédia alkalmazások legfontosabb kiviteli eszköze. Alapvető a képernyőoldal kivitele, főleg ha a képernyőtől távolabb elhelyezkedő nézők számára készül az alkalmazás. A képernyőoldal kivitelének figyelembe veendő szempontok: (1) (2) (3) (4)

Betűtípusok Szövegstílusok Háttér Színek



108

Betűtípus -

A betűméret legyen a képernyő minden felbontásában olvasható. Használatos képernyő felbontások: 640 × 480, 800 × 600, 1024 × 768 képpont.

-

A képernyőn jól olvasható betűtípust kell használni, ami megtalálható minden számítógépen. True Type betűtípus általában minden számítógépen megvan.

-

Nem szabad négynél több betűtípust használni egy képernyőoldalon.

-

Ne legyen túl sok szöveg egy képernyőoldalon



109

Szövegstílusok - Ritkán érdemes csupa nagybetűből álló szöveget készíteni. - Kiemelés félkövér betűkkel történjen, ezek a képernyőn feltűnőek, jól olvashatók. - Az árnyékolt szöveg változatos és jól olvasható. - A keretezés javítja a szöveg olvashatóságát. - Lehet változó karakterek közötti távolságot használni.



110

Háttér A színes képernyőn a háttér előkészíti az információt, meghatározza a képernyőoldal hangulatát. Ismertető jellegű szövegnél legyen a háttér egyszínű. A szín alkalmazkodjon a szöveg színéhez. Izgalom felkeltéséhez legyen a háttér élénk színű, esetleg mintás.



111

Színek -

A színek hangulatot, benyomást közvetítenek.

-

Kontraszt dús színkombinációkat célszerű használni.

-

A telített színek használatát kerülni kell.

-

Ne legyen négynél több szín egy képernyőoldalon.

-

Képelemek ne csak színekkel legyenek megkülönböztetve, vannak színvakok és színtévesztők is.



112

Hypertext Könyvek szekvenciális olvasásra készülnek, vagyis az információközlés során építenek a korábbi ismeretekre. Hypertext dokumentációk önálló információegységekből állnak, melyek között sok kereszthivatkozás lehet. A kereszthivatkozás teszi lehetővé, hogy az olvasó olvasás közben megkeressen egy másik helyet a dokumentációban. A hypertext dokumentációban szöveges és grafikus információ között lehet kereszthivatkozás. A hypertext dokumentáció információegységei a csomópontok, melyeket kereszthivatkozások mint élek kapcsolnak össze.



113

Hypermédia, multimédia A hypermédia olyan rendszer, melyben tetszőleges információk között lehetnek kereszthivatkozások. A hypermédia megjelenítő eszközei szövegeket, ábrákat, hangokat és mozgóképeket is meg tudnak jeleníteni. A hypermédiarendszer egy bővített hypertext rendszer. A hypermédia egyik legelterjedtebb formája a World Wide Web. A

multimédiarendszer megjeleníteni.

képes


hypermédia

dokumentumokat


114

Nemlineáris információláncolás (1) A

hypermédia dokumentációk ismerik a nemlineáris információláncolást. A nemlineáris információláncolás lehetővé teszi, hogy az olvasó dönthessen az információ megismerés sorrendjéről, amit a szerző által kialakított kereszthivatkozások tesznek lehetővé.

A hypermédia dokumentum vannak gráfok. Alkotóelemei a csomópontok és a csomópontokat összekötő élek.



115

Nemlineáris információláncolás (2) • A csomópontok az információegységek. Ezek a szövegelemek, képek, hangok, videók, stb. A felhasználói felületen az információegységek többnyire saját ablakban jelennek meg. • Az élek létesítenek kapcsolatot a különféle információegységek között. Az él neve link vagy hivatkozás. A link legtöbbször hivatkozás.



116

Nemlineáris információláncolás (3) Minden link két csomópontot, azaz két információegységet köt össze. A link vége a horgony. A forrás horgony a hivatkozás kiindulópontja, meghatározza azt a helyet, melyről a link aktiválható. A forrás horgonyról a felhasználó valamilyen jelzést kap. A cél horgony a hivatkozás végpontja. Meghatározza, hogy az adott címen az információ milyen részét kell bemutatni. Mivel a link csak egyirányú mozgást enged meg, célszerű az összekötött csomópontokat két linkkel összekapcsolni, hogy mindkét információegységből a másik elérhető legyen.



117

Navigálás Egy hypermédia dokumentum olvasása navigálás egy gráfban. Ki kell alakítani a hivatkozásokat, hogy az olvasó az egyik információegységből egy másikba juthasson. A hivatkozások kiindulópontja a horog (URL: Uniform Resource Locator). A horgok strukturált adatok: meghatározzák a hivatkozott hypermédia dokumentum típusát, nevét, stb.



118

World Wide Web (Web) A World Wide Web (Internet, Web) az a médium, ami lehetővé teszi az információnak az egész világon történő terjesztését. Az Internet a helyi hálózatok összessége. A különböző felépítésű és működésű helyi hálózatok miatt az Internet működését szabványosítani kellett. A szabványokat az RFC (Request For Comments) dokumentumok tartalmazzák. A helyi hálózatok és az Internet között van a gateway (számítógépes átjáró), ami a Web felé az adatforgalmat a TCP/IP protokoll szerint valósítja meg.



119

Internet Az Internet központi számítógép nélkül működő, önszervező, általános célú információs rendszer, ami a kiszolgáló-ügyfél (szerver-kliens) modell alapján működik. A kiszolgáló (szerver) egy számítógép, mely információkat (szöveget, ábrákat, hangokat, mozgóképeket, stb.) tárol. Ezeket az információkat az ügyfelek számítógépeiken keresztül elérhetik. A szervereket a Web szolgáltatók üzemeltetik, ezekhez csatlakoznak az ügyfelek számítógépei. A világon működő kiszolgálók egymással össze vannak kötve, az ügyfelek tehát a világ összes kiszolgálójához hozzá tudnak férni.



120

Hangállományok az Interneten A digitális hangállományok nagyméretű állományok. Egy perc hosszú CD minőségű sztereo hangállomány (mintavételezési frekvencia 44,1 KHz, kvantálási hossz 16 bit) 2 [csatorna] × 44.100 Hz × 16 bit × 60 sec ÷ 8 = 10.584 000 bájt = 10.335,9 kbájt = 10,093 Mbájt Letöltése 64 kbit/sec sebesség mellett 1.292 sec-ig azaz 21,5 percig tart. Ezért az Interneten csak tömörített digitális hangállományok találhatók. A tömörítési eljárás az MP3 (MPEG Audio Layer 3) eljárás. A tömörítés – nem jelentős minőségromlás mellett – 20× és 40× érték lehet.



121

Képállományok az Interneten A digitális képállományok nagyméretű állományok. Egy 8 bit színkóddal rendelkező digitális képállomány 640 × 480 [képpont]× 8 bit ÷ 8 = 307.200 bájt = 300 kbájt Letöltése 64 kbit/sec sebesség mellett 37,5 sec-ig tart. Ezért az Interneten csak tömörített képállományok találhatók. Kétféle tömörítési eljárás használatos a veszteségmentesen tömörítő GIF eljárás, és a veszteséges JPEG eljárás.



122

GIF és JPEG fájlok az Interneten A használt GIF fájlok színmélysége 8 bit (256 szín). Elsősorban feketefehér illetve kevés színt tartalmazó képeknél, vonalas ábráknál használatos. Speciális GIF fájl az animációs GIF fájl, ami olyan állomány, amiben több kép található. A GIF fájlok kibontás után korlátlanul újra tömöríthetők. A JPG fájlok színmélysége 24 bit (16 M szín) is lehet. Fényképek, művészi ábrák tömörítésénél használatos. A kibontott JPG képek csak minőségromlás mellett tömöríthetők újra.



123

Videoállományok az Interneten Nagyon nagyméretű állományok. Méretüket alapvetően befolyásolja a képméret és a képváltási frekvencia. Az Interneten használt képméret a QCIF (176 × 144 képpont = 25.344 képpont), képváltási frekvencia 25 Hz. Az

Interneten csak tömörített videoállományokat mozgatnak. A leggyakrabban használt tömörítés az MPEG4 eljárás. Minőségromlás mellett elérhető több, mint 100×-os tömörítés. A videoállományok használatához legalább 64 kbit/sec sebességű ISDN vonal szükséges.



124

Multimédiarendszerek az Interneten Az Internetre csatlakozó multimédiarendszerek a szerver – kliens elv szerint működő elosztott multimédiarendszerek. Fő rendszerelemek: -

információt tároló és szolgáltató Web szerverek a szerver és a kliens közötti hálózatok kliens számítógépek

A Web és a lokális szervereken meg kell oldani nagy mennyiségű információ tárolását, nyilvántartását, visszakeresését és szolgáltatását. Fontos kérdés az adatvédelem és az adatbiztonság.



125

Hálózatok Nagy sávszélességű: több mint 10 Mbit/sec átvitelre képes hálózat szükséges. Gerincvezetékek: optikai kábelek, műholdas csatornák. Helyi hálózatok: digitális telefonvonalak (DSL: Digital Subscriber Line, ISDN: Integrated Service Data Network).



Multimédia eszközök és szoftver I. Vezetőtanár: Csánky Lajos Dr. Nádasi András

Recommend Documents