DSC/CEEI/UFCG Sistemas Multimídia Hardware/Software para Multimídia.

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Sistemas MultimídiaSistemas Multimídia

Hardware/Software Hardware/Software para Multimídia para Multimídia


Tópico

Características do Hardware para Multimídia Placa de Vídeo Placa de Som


Placa de Vídeo

◦ Dispositivo responsável por enviar as imagens geradas no computador para a tela do monitor.

◦ Elementos/características: Barramento Resolução Esquema de cores Padrão (VGA, SVGA) Memória de Vídeo


Placa de vídeo 3D da Asus, modelo Extreme AX800XT PE/2DHTV, que utiliza o barramento PCI Express 16X

Placa de Vídeo

◦ Barramento Atual: PCI Express (PCI-E), substituto dos barramentos

PCI (Peripheral Component Interconnect) AGP (Accelerated Graphics Port)

O padrão PCI-E trabalha com até 16X, (4000 MB/s).


Placa de Vídeo - Resolução

◦ O conjunto de linhas formadas por pixels na tela do monitor, considerando as posições horizontais e verticais.

◦ Resolução: 1024x768, 1024 pixels na horizontal e 768 na vertical. Quanto maior for a quantidade de pixels, melhor será a definição da imagem

na tela.

◦ A resolução pode ser configurada através do computador, via software. É necessário que a placa de vídeo tenha os drivers corretos instalados. É preciso verificar a resolução que a placa de vídeo e o monitor suportam. Resoluções comuns: 800x600, 1024x768 e 1280x1024.


Placa de Vídeo - Esquema de cores

◦ Número de cores que cada placa de vídeo suporta: depende do número de bits/pixel.

◦ Placa que suporta 256 cores: 8 bits/pixel.◦ Combinações mais comuns em placas de vídeo: 16

bits/pixel (65.536 cores - Hi Color), 24 bits (16.777.216 cores) e 32 bits (4.294.967.296 cores - True Color ).


Placa de Vídeo - O padrão VGA

◦ VGA (Video Graphics Array): padrão que representa a resolução do vídeo mais as cores suportadas. Imagens com resolução de 640x480 e 256 cores e

800x600 com 65.536 cores. Compatível com padrões mais antigos.

Placa de Vídeo - O padrão SVGA

SVGA (Super Video Graphics Array) Padrão encontrado em inúmeras placas de vídeo, capaz de

representar várias resoluções (mais comuns as de 800x600 e 1024x768).

O SVGA suporta praticamente todas as quantidades de cores existentes, inclusive com 32 bits.


Placa de Vídeo - Memória de vídeo

◦ Placas de vídeo SVGA: pelo menos 1 MB de memória. ◦ Antigas placas (padrão VGA): 256 KB de memória, com

resolução máxima de 800x600 com 65.536 cores. ◦ Atualmente: uma placa de vídeo com pelo menos 32 MB de

memória (ou bem superior), para que seja possível rodar aplicações cotidianas com um mínimo de conforto visual.

◦ Os tipos de memória usadas costumam ser as encontradas para uso pelo computador (memórias SDRAM, DDR). Proporciona menos custos.


Placa de Vídeo - A imagem e o monitor

◦ Fases necessárias: Primeira - o processador envia os dados ao barramento utilizado pelo

vídeo (ISA, PCI ou AGP). Estes dados chegam ao chipset da placa de vídeo e lá são processados.

Segunda - o chipset envia os dados processados para a memória do vídeo, para guardar a imagem que será apresentada no monitor.

Terceira - a imagem é transmitida para o conversor digital/analógico (DAC - Digital Analog Converter), que converterá os dados da imagem (até então em formato digital) para um formato analógico, suportado pelo monitor.


Placa de Vídeo - A imagem e o monitor

Em A o processador é encaixado. Em B - encaixe das memórias. Em C, a placa de vídeo (slot AGP). D mostra os slots PCI.


Placa de Som

◦ Dispositivo responsável por enviar os sons gerados por dispositivos de áudio para o computador.

◦ A Sound Blaster foi uma das primeiras placas de som no mercado.


Placa de Som

◦ Componentes/características: Conversor A/D Conversor D/A MIDI

Sintetizador FM UART MIDI

Taxa de amostragem Digitalização com 8 ou 16 bits Digitalização em mono ou estéreo Mixer


Placa de Som - Conversor A/D

◦ Conversor A/D (Analógico-Digital): Responsável pela digitalização dos sinais sonoros.

◦ Em geral, quando uma digitalização é feita, os dados ficam armazenados na memória principal (RAM), e tem-se a condição para gerar um arquivo com os resultados.

Placa de Som - Conversor D/A

Conversor D/A (Digital-Analógico) - recebe os dados digitalizados de sons e reconstitui os sinais analógicos originais.

Depois de passar pelo Mixer e pelo amplificador de áudio, os sinais analógicos são enviados para as caixas de som.


Placa de Som - MIDI

◦ As placas de som possuem, além dos circuitos para digitalização de áudio e reprodução de sons digitalizados (conversores A/D e D/A), um circuito especial capaz de "imitar" com grande perfeição, os sons dos instrumentos musicais.

◦ MIDI - Musical Instruments Digital Interface.◦ Este circuito é composto por dois blocos:

Sintetizador FM UART-MIDI


Placa de Som - Sintetizador FM

◦ É um circuito que imita os sons dos instrumentos musicais, a partir de simples códigos de controle que indicam o tipo de instrumento, a nota musical, a duração, volume, ...

◦ Geralmente, as placas de som possuem sintetizadores simples (Exemplo: Yamaha OPL2 e o OPL3).

◦ As placas mais sofisticadas utilizam outro método (Wave Table Synthesis), usando uma memória ROM ou RAM R/W própria, na qual existem amostras digitalizadas de instrumentos musicais verdadeiros.


Placa de Som - UART MIDI

◦ É uma espécie de interface serial que permite à placa de som comunicar-se com instrumentos MIDI (Musical Instruments Digital Interface).

◦ Este recurso é usado principalmente para a composição de músicas com o auxílio do computador.

◦ Permite que sejam ligados ao computador instrumentos como teclados MIDI e guitarras MIDI.


Placa de Som - Taxa de amostragem

◦ Parâmetro que está diretamente ligado à qualidade do sinal sonoro digitalizado.

◦ "Número de amostras feitas no sinal analógico a cada segundo". ◦ Para que seja possível captar os sons mais agudos, é preciso

usar taxas de amostragem bem altas. Para obter um som digitalizado de alta fidelidade, são usadas, por exemplo, 44.000 amostras por segundo (taxa de amostragem = 44 kHz).

◦ É aceitável usar taxas de amostragem menores, desde que seja tolerável um som de menor qualidade (em torno de 10 kHz).


Placa de Som - Digitalização com 8 ou 16 bits

◦ Antigamente as placas de som usavam conversores A/D e D/A de 8 bits.

◦ Para efeitos práticos, o resultado era uma distorção sonora da ordem de 0,5%, manifestada na forma de um ruído que acompanhava o som.

◦ Placas de som modernas possuem conversores de pelo menos 16 bits, e são muito mais precisas. O ruído também existe em placas desse tipo, mas é praticamente imperceptível ao ouvido humano.


Placa de Som - Digitalização em mono ou estéreo

◦ As placas de som atuais possuem dois canais sonoros independentes, podendo portanto operar em estéreo e mono.

◦ Esta característica (estéreo), em uma digitalização em 16 bits feita com uma taxa de 44 kHz, resulta em um som com a mesma qualidade dos CDs de música.


Placa de Som - Mixer

◦ As placas de som podem captar sons vindos de várias entradas analógicas. Cada um desses sons, pode ser digitalizado ou enviado para os alto-falantes.

◦ As entradas analógicas são: CD-Áudio, Microfone e Line In. ◦ Através do circuito Mixer, os sons podem ser reunidos seletivamente. ◦ O Mixer também é capaz de enviar o som para as caixas (passando pelo

amplificador existente na placa de som). ◦ Os sons também podem ser provenientes do Sintetizadores FM e

Conversor D/A, por exemplo.


Placa de Som - Estereofonia

Fonte: http://www.filmebase.pt/Aplic/estereo.html

imagem estereofônica


Placa de Som - Estereofonia ...

◦ As placas de som são capazes de reproduzir sons mono e estéreo. Para isso, são utilizados 2 canais de áudio independentes.

◦ Efeito da estereofonia: possibilita obter-se a sensação de que os sons são gerados no mesmo recinto onde o computador e o usuário estão.

◦ A desvantagem neste caso, é que o espaço necessário para armazenar esses sons será pelo menos duas vezes maior.


Placa de Som - Estereofonia

◦ O som considerado de melhor qualidade é aquele obtido com uma amostragem de 44 kHz, 16 bits e estéreo. Essa é a configuração usada nos CDs de música. Cada segundo de som neste caso, usa 170 KB para seu

armazenamento. ◦ O som de menor qualidade é aquele que usa uma configuração

de digitalização feita a 8 kHz, com 8 bits e em mono. Cada segundo de som ocupa 8 KB e se assemelha ao som de uma voz

no telefone ou uma rádio AM.


Placa de Som

◦ Apesar das placas de som serem produzidas por diversos fabricantes seguindo uma padrão, diferenças podem ser encontradas em vários modelos, tais como Configuração interna (especificações técnicas da placa) Disposição de entradas, tanto na parte traseira como na parte interna.

◦ Existem placas que podem ser instaladas em slots ISA (placas antigas) e PCI (placas mais atuais).

◦ Algumas placas são tão sofisticadas que vêm com uma painel de controle que pode ser encaixado na parte frontal do gabinete do computador.


Tópico

Características do Hardware para Multimídia (cont.)


Placa de Vídeo - exemplos

Parte traseira: conector DB-15 fêmea, usado para a conexão com o monitor.

Placas de vídeo de alto desempenho: normalmente dissipam muita potência elétrica - chip gráfico principal é em geral acoplado a um cooler.

Placa de vídeo AGP


Placa de Vídeo - exemplos

Existem placas de vídeo com múltiplas funções.

Outras conexões: entrada e saída de vídeo

composto e S-Video; entrada para antena; As placas de vídeo que

possuem entradas são digitalizadoras de vídeo, ou sintonizadoras de TV.

Placa de vídeo AGP


Placa de Vídeo - Outras funções

Aceleração 2D Aceleração 3D Descompressão de vídeo Reprodução de DVD


Placa de Som - Exemplos

Placa Sound Blaster PCI 128 Hoje é uma das placas de som

mais simples. Apesar de compartilhar a

memória principal com o processador, não produz queda de desempenho perceptível, já que as freqüências de áudio são muito menores que as freqüências nas quais o processador requisita dados da memória.



Placa Sound Blaster Live! Recursos:

Som 3D com diversos efeitos de realismo Quadrifonia Conector auxiliar com entradas e saídas

digitais Compatibilidade com a Sound Blaster 16 Diversas entradas sonoras adicionais 256 canais polifônicos Síntese por Wave Table Mixer totalmente digital de 32 bits

Conectores da parte traseira: Line IN, MIC, Front Out, Rear Out



Placas Sound Blaster Audigy Opera com 64 canais polifônicos

sintetizados por hardware Um dos inúmeros efeitos suportados:

Audio Clean-up. Permite remover chiados e estalos resultantes de gravações de discos de vinil e fitas K-7.

Recurso introduzido nesta placa: interface IEEE-1394 (firewire).

Permite conectar câmeras, aparelhos de som e outros dispositivos de áudio, vídeo e imagem, baseados no barramento Firewire.


Alto-falante Transforma a corrente elétrica em vibração

mecânica do ar – o som.


Alto-falante Utiliza uma bobina, um diafragma (cone

circular ou elíptico, geralmente de papelão por ter peso menor ou polipropileno, um plástico), um imã permanente (ou eletroímã) e uma suspensão chamada "aranha".

O som produzido pelo alto-falante nada mais é do que a turbulência ritmada no ar provocada pela vibração do diafragma.


Alto-falante

Para melhorar a reprodução o alto-falante passou a ser montado em uma caixa acústica.

As caixas acústicas normalmente possuem mais de um alto-falante no intuito de cobrir melhor todas as faixas de freqüências audíveis (em torno de 20 a 20kHz para seres humanos).


Alto-falante

◦ Unidades pequenas (tweeters) - responsáveis pelos sons agudos.

◦ Unidades de média freqüência (mid-ranges)◦ Unidades de freqüências graves (woofer).

Para otimizar o funcionamento de cada tipo de alto-falante, o sinal que chega à caixa passa por um circuito divisor de freqüências (crossover) - espécie de filtro eletrônico que distribui o espectro sonoro adequadamente entre as diversas unidades.

Após o filtro somente os agudos são enviados para os tweeters, os médios para os mid-ranges e os graves para os woofers.


Alto-falante

Para audição em aparelhos de som de alta fidelidade são usadas caixas acústicas aos pares para obter o efeito da estereofonia.

Em cinemas e home-theaters são usados múltiplas caixas acústicas para obter o efeito de surround.


Microfone O microfone é um transdutor, dispositivo

que converte um sinal sonoro em um sinal elétrico.

Transforma a vibração mecânica do ar – o som – em corrente elétrica.

Existem vários métodos para converter vibrações mecânicas em sinais elétricos.

Microfone de indução.


Exemplo de Microfone: Microfone Dinâmico de Bobina Móvel

◦ Há um conjunto de bobinas ligadas ao diafragma, que se movem com ele; a parte fixa do microfone inclui um ímã, que cria um campo magnético (que não é constante no espaço).

◦ O movimento do diafragma faz com que as bobinas se afastem ou se aproximem do ímã, e o fluxo do campo magnético através das bobinas varia no tempo; assim, pelo fenômeno de indução eletromagnética (Faraday), a corrente que circula pelas bobinas também varia.

◦ Dado que o movimento do diafragma (logo, das bobinas) é controlado pelo som que lá chega, a corrente recolhida é função do som recolhido (é uma imagem elétrica do sinal sonoro).


Exemplo de Microfone

O microfone de carvão apresenta uma construção simples e robusta e um funcionamento elementar. As suas principais características são:

◦ sensível, exceto abaixo de um certo valor (limite de excitação)

◦ resposta em freqüência pouco linear◦ distorção elevada, sobretudo para elevadas

amplitudes (relação não linear entre a resistência microfônica e a pressão acústica).


Exemplo de microfone:

Microfone Piezoelétrico◦ O efeito piezoelétrico foi descoberto por Pierre e Jacques

Curie: certos materiais (cristais, cerâmicas e polímeros especiais), quando deformados, adquirem carga; o efeito é reversível, sendo fornecida carga eles deformam-se!

◦ O diafragma está ligado a um cristal piezoelétrico, de tal forma que o seu movimento origina tensões neste e, dadas as características piezoelétricas, essas tensões originam cargas.

◦ Da mesma forma anterior, como é o som que chega ao diafragma que faz com que este se movimente, as cargas que se apresentam no cristal variam no tempo da mesma forma que o som.


Considerações Finais

◦ O microfone transforma os sinais sonoros em sinais elétricos, que podem ser tratados de forma a melhorar a sua qualidade (através de filtros e amplificadores, por exemplo), e depois novamente transformados em som mediante o uso de alto-falantes;

◦ O sinal elétrico fornecido pelo microfone pode ser decomposto nas suas várias freqüências (pode ser visto a partir da Transformada de Fourier), para serem trabalhadas individualmente e depois reunidas num sinal que é enviado para um alto-falante, sendo o som inicial alterado;


Considerações Finais

◦ O sinal elétrico pode ser gravado, por exemplo numa fita magnética, para posterior reprodução;

◦ Pode-se sintetizar um som através de uma soma ponderada de vários sinais elétricos de freqüências diferentes, criados por um gerador de sinais, e ouvir através de um alto-falante esse som artificial;

◦ dentre outras aplicações …………..


Tópico

Suporte para Hardware


Ferramentas de Suporte (Hardware)

Conexão

SCSI (Small Computer System Interface) Padrão em Macintosh, pode ser instalado em

Windows. Cabeamento sensível ao tamanho e Interface rápida.



Conexão

IDE (Integrated Drive Eletronics)

Padrão em Windows. Robusto, porém com menos velocidade e

capacidade que o anterior.



Conexão

MCI (Media Control Interface)

Provê um método orientado a comandos para que softwares possam controlar dispositivos multimídia (Windows).


Suporte (Hardware)

Barramentos seriais: IEEE 1394 (Firewire) - câmeras de vídeo; USB (Universal Serial Bus) - vários

dispositivos (impressora, teclado, ...)

Recursos: plug-and-play, hot-plugging


Suporte (Hardware)

Memória e Dispositivos de Armazenamento (RAM, HD, CD, DVD, etc.).

Dispositivos de entrada (teclado, mouse, touch screen, leitora de cartões magnéticos, scanner, OCR, reconhecimento de voz, câmeras digitalizadoras, etc.).

Dispositivos de saída (dispositivos de áudio, monitor, vídeo, projetores).

Dispositivos de comunicação (modem).

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