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M. Agustí, V. Atienza, J.V. Benlloch

Fundamentos de Sistemas Multimedia

TEMA 2

Equipamiento multimedia.Componentes de un computador MM

Objetivos

Al finalizar esta unidad, el alumno será capaz de:• Identificar los principales elementos de un

computador multimedia y sus prestaciones.• Explicar la necesidad de llevar a cabo una

conversión analógico a digital de la información y determinar los parámetros involucrados en el proceso

• Diferenciar los distintos sistemas de almacenamiento digital.

• Seleccionar un soporte óptico y formato óptimos para una determinada aplicación multimedia.

Índice

1. Introducción. El Universo Multimedia.

2. Componentes de un Computador Multimedia.

2.1 Audio.

2.2 Gráficos.

3. Fundamentos de conversión de datos.

4. Sistemas de almacenamiento: CD-ROM y DVD.

1. El Universo Multimedia

2. Componentes de un CMM: audio

• La tarjeta de sonido (compatible Sound

Blaster)

• Dispositivos de entrada: micrófonos,

reproductor de audio…

• Dispositivos de salida: altavoces,

auriculares…

• Equipos MIDI: sintetizadores, órganos,

mesas de mezclas...

2. Componentes CMM: vídeo

• La tarjeta gráfica: permite representar en pantalla textos, gráficos, imágenes y animaciones.

• La tarjeta de captura de vídeo (frame-grabbers) : se emplean para digitalizar las señales de vídeo analógico.

• Dispositivos de entrada analógicos: cámara de vídeo, TV, VCR...

• Dispositivos de entrada digitales: cámara fotográfica, cámara de vídeo digital...

• Dispositivos de salida: monitores, proyectores MM

• Tarjetas especializadas en la adquisición, compresión y tratamiento de secuencias de vídeo en tiempo real (motion video board ó full-motion video board)

2. Componentes CMM: puertos digitales

IEEE 1394 /iLink• Cámara de

vídeo USB• Cámara fotográfica…

Ranuras para tarjetas de memoria• Audio/vídeo/fotografías

S/PDIF in• Reproductor de

audio

Estándar MPC (MM Personal Computer)

Sumario de las especificaciones MPCLevel 1 (1991) Level 2 (1993) Level 3 (1995)

CPU: 16 Mhz 386 25 Mhz 486 75 Mhz PentiumMemory 2 MB 4MB 8 MBHard disk: 30 MB 160 MB 540 MBCD-ROM single speed double speed quad speedSound: 8-bit D/A, A/D

11/22 kHz sampling6 voice FM synthesizerMIDI playback

16-bit D/A, A/D44 kHz sampling8 voice FM synthesizerMIDI playback

16-bit D/A, A/D44 kHz samplingwavetable synthesizerMIDI playback

Video: 640x480 16 colours 640x480 64K colours MPEG playback at352x240 30 fps 15-bitcolor

Other: 101 key keyboard2-button mouseMIDI interfacejoystick

101 key keyboard2-button mouseMIDI interfaceJoystick

101 key keyboard2-button mouseMIDI interfaceJoystick

Desde 1995 está en vigor el MPC de Nivel 3

CPM: configuración actualizada ( http://rpm.spinn.net/MPC1.htm#MPC2 )

• Placa base AGP/PCI, 5 ó 6 slots PCI, 1 slot AGP (ATX y fuente de 300W+)

• CPU: Intel Pentium 4/Celeron, AMD Athlon/Duron

• Memoria RAM: 256 (512) MB• Disco duro: 40GB+• Regrabadora CD-RW 8X+ (DVD-RW 2X+)• Lector DVD 10X+

• Monitor 17” (o 19”): 1024x768 • Tarjeta gráfica AGP (con aceleradora), 32MB (64MB)

• Tarjeta de sonido 16 bits (+ altavoces, micro)

• 4 puertos USB 2.0 (1+ puerto IEEE 1394)• Módem 56Kbps/ ADSL /Cable modem

3. Fdtos. conversión de datos

Concepto de muestreo

(discretización temporal)

⇓

frecuencia de muestreo

3. Fdtos. conversión datos

Concepto de cuantización

(discretización valor señal)

⇓

nº de bits

3. Concepto de muestreo

3. Concepto de muestreo

3. Teorema del muestreo

• Para representar señales analógicas con precisión, la frecuencia mínima de muestreo debe ser igual o superior a dos veces la mayor componente de frecuencia de la señal original.

• Esta frecuencia mínima de muestreo se conoce como la frecuencia de Nyquist o el límite Nyquist.

3. Concepto de muestreo

Señal senoidal original muestreada a fs >> 2fa

3. Concepto de muestreo

• Cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo en relación a la frecuencia de la señal original, más precisa es la representación de nuestra señal muestreada

• Muestrear a una frecuencia alta también supone unas desventajas:

mayor demanda en la memoria de almacenamiento

mayor tiempo de cómputo en el procesamiento digital de la información.

3. Concepto de muestreo

Señal original previa al proceso de muestreo

3. Concepto de muestreo

Curva resultante tras el proceso de muestreo y retención

3. Concepto de cuantización

Flujo digital de 1’s y 0’s (cuantización con un bit)

3. Concepto de cuantización

Cuantización con dos bits

3. Concepto de cuantización

Resultado de la cuantificación con dos bits

3. Concepto de cuantización

Comparación de los niveles cuantificados con los originales

Sistemas de almacenamiento

CD

HD

Libro

Teletexto

Capacidad en MB

Acceso en Segundos

0’1 1

10

100

1.000

10.000

0’1 1 10 100

DVD

Grandes cantidades

de información

vs

velocidad de acceso

• Magnéticos• Magneto-Ópticos• Ópticos → LaserDisc, CD-ROM, DVD

Sistemas de almacenamientoDisco óptico (CD, DVD…) Los datos se disponen en una sola pista en forma de espiral. Los sectores tienen la misma longitud física. Para que la transferencia de información se realice a una tasa fija, cuanto más interior es el sector, el giro ha de ser más rápido. La necesidad de variar la velocidad de giro hace que el tiempo de acceso sea más elevado.

Disco magnéticoLos datos se disponen en múltiples pistas concéntricas. La velocidad de giro se mantiene constante, por ello los sectores interiores tienen menor longitud. El aprovechamiento de la capacidad de almacenamiento del soporte no es óptimo, pero el tiempo de acceso es muy pequeño.

CD

Estructura y funcionamiento de un CD

Como el haz no está enfocado en la superficie externa del disco, su tamaño aquí es relativamente grande, con lo que se consigue tolerancia a pequeñas motas de polvo y ralladuras

CDCD-Audio (1980: Philips & Sony): Compact Disc Digital Audio• Almacenamiento digital.• Lectura óptica.• Corrección de errores.• Audio de calidad:

frec. muestreo: 44100Hz 16bits Estéreo (2 canales)

• 74 minutos de audio.• Larga vida media de los discos

No existe contacto físico No influyen los campos magnéticos

CDEstándares de Compact Disc:

• CD-Audio (CD-A): Red Book • CD Read-Only Memory (CD-ROM): Yellow Book

Extiende el formato al almacenamiento de datos en general.

• CD Interactive (CD-I): Green Book Extensión multimedia del CD-ROM que puede funcionar de

forma interactiva.

• Photo-CD: Orange Book Tecnología digital para almacenar, manipular y visualizar

fotografías.

• Video-CD: White Book Usa el estándar de codificación MPEG-1 para audio y

vídeo.

CDCD-ROM

• 650MB de datos (equivalente a unos 450 disquetes de 1.44MB)

• Ideal para almacenar cualquier tipo de información que no requiera actualizaciones frecuentes (medio de publicación).

• Entre las unidades de CD-ROM podemos distinguir entre lectores, grabadores (CD-R) y regrabadores (CD-RW).

• Características unidades

velocidad de lectura (grabación, regrabación) 1X = 150KBps

tipo de interfaz (SCSI, EIDE, SATA)

tipo de formatos que soporta

DVD

Digital Video Disc o Digital Versatile Disc

DVDDVD-ROM frente a CD-ROM

Etiqueta o capa de protección adicional

Barniz

Substrato de policarbonatoAdhesivo

Capa de datos, metálica reflexiva

Substrato de policarbonato

Superficie de lectura

DVD

Tipos de DVD

DVD

Tipo Diámetro Caras Capas Capacidad Horas de vídeo• DVD

-512cm 1 1 04.38 Gb. más de 2:00

• DVD-9 12cm 1 2 07.96 Gb. sobre las 4:00DVD-10 12cm 2 1 08.75 Gb. sobre las 4:30DVD-18 12cm 2 2 15.90 Gb. más de 8:00DVD-1 8cm 1 1 01.36 Gb. sobre las 0:30DVD-2 8cm 1 2 02.48 Gb. sobre las 1:15DVD-3 8cm 2 1 02.72 Gb. sobre las 1:30DVD-4 8cm 2 2 04.95 Gb. sobre las 2:30DVD-R 12cm 1 1 03.68 Gb.

DVD-RAM 12cm 1 1 02.40 Gb.

Tipos de DVD

DVD: soportes (II)• DVD Audio

Sonido de muy alta calidad Puede utilizar 96 KHz (192KHz) y 24 bits: ancho de banda de 44 KHz, doble que el CD (o cuatro veces)

• DVD-ROM Llamado a ocupar el lugar del CD-ROM (≈ 27 CD-ROM’s)

Soportes para alta defin. (I)

DVD Blu-ray

Long. onda láser 650nm (rojo) 405nm (azul)

Tamaño pitch 0.74μm 0.32μm

Capacidad 4.7 GB (1 capa)8.5 GB (2 capas)

25 GB (1 capa)50 GB (2 capas)

Duración vídeo 2h (1 capa)4h (2 capas)

6h (1 capa)12 (2 capas)

Calidad de vídeo 720x576 (PAL) 1920x1080 (HD)

Diámetro/grosor 12 cm/ 1.2 mm 12 cm/ 1.2 mm

Soportes para alta defin. (II)

Blu-Ray• Lente más próxima a la

superficie

• Sustrato de protección más fino (0.1 mm) y resistente a rayaduras (“durabis”)

Bibliografía

• C. Marven & G. Ewers. A simple approach to Digital Signal Processing. Wiley, 1996

• K.C. Pohlmann. Principles of Digital Audio. McGraw-Hill, 2005.

• O. Peña. Multimedia. Edición 2000. Anaya Multimedia, 1999.

• J. Tranter. Linux Multimedia Guide. Ed. O'Reilly & Associates, 1996.

• The PC Technology Guide. CD-ROM. [en línea] <http://www.pctechguide.com/32CD-ROM.htm> [Cons:23-09-09]

• How DVDs and DVD Players Work [en línea] <http://www.howstuffworks.com/dvd.htm> [Cons:23-09-09]