Bài giảng Công cụ Multimedia: Chương 3 - Trần Nguyên Ngọc

Chương 3 - Các kỹ thuật trong đa phương tiện. Những nội dung chính trong chương này gồm có: Các kỹ thuật điều khiển, các kỹ thuật thu nhận, các kỹ thuật lưu trữ, các kỹ thuật xử lý, các kỹ thuật hiển thị, các kỹ thuật truyền dữ liệu.

3 Các kỹ thuật trong đa phương tiện

 Các kỹ thuật điều khiển

Quá trình xử lý thông tin Multimedia

 Quá trình Multimedia thực hiện thao tác trên các đổi

 Quá trình xử lý thông tin Multimedia

 Thu nhận thông tin: thông qua các thiết bị đầu vào

 Xử lý thông tin: thông qua bộ xử lý

 Lưu trữ thông tin: các thiết bị lưu trữ

 Hiển thị thông tin: các thiết bị ra

 Bàn phím chuẩn: 101-key US hay 104-key Windows gồm các chữ, số

và một vài biểu tượng đặc biệt.

 Gaming and Multimedia: Bàn phím có một số nút mở rộng phục vụ cho mục đích nghe nhạc, lướt web v.v…

3.1 Các kỹ thuật điều khiển

 Bàn phím

 Menbrane keyboard

 Hoạt động dựa trên tiếp xúc của lớp bề mặt với mạch điện phía dưới

 Sử dụng từ những năm 1980 trong các máy tính gia đình như Z80, Z81, Atari 400

 Giá thành tốt, có khả năng chống bụi và chất lỏng, tuy nhiên khả năngtạo cảm giác kém  gây khó khăn cho người dùng

 Thích hợp các thiết bị nút như remote điều khiển từ xa, lò vi sóng hay điện thoại di động

 Được sử dụng trong nhiều thiết bị điều khiển cầm tay như video game console

 Scissor-switch keyboard

 Là trường hợp đặc biệt của dome-switch

 Phím được đưa vào giữa hai miếng nhựa giống như một cái kéo

 Có các nút hình cao su ngắn so với trường hợp dome-switch, khoảngcách di chuyển của các phím chỉ vào 2 mm

 Được sử dụng làm bàn phím laptop

3.1 Các kỹ thuật điều khiển

 Không chỉ có các bộ chuyển mạch giống nhu dome-switch mà còn có bộ

vi xử lý thường là chip 8048 cho phép bàn phím có thể cung cấp nhiềutính năng đặc biệt Nó xử lý các tín hiệu đến và các đèn caps lock, num lock, scroll lock

 Vấn đề:

 Nhấn một phím có thể tạo cảm giác đóng mạch nhiều lần.

3.1 Các kỹ thuật điều khiển

 Chuột

 Chuột bi

 Bill English phát minh năm 1972

 Cấu tạo gồm 1 viên bi cao su và hai con lăn ở hai bên xác định vị trí lênxuống, sang trái phải

 Chuyển động biến thành tín hiệu và truyền tới máy tính thông qua dâydẫn và chuyển thành tọa độ x, y trên màn hình hiển thị

3.1 Các kỹ thuật điều khiển

 Chuột

 Chuột kết nối qua cổng PS/2 gồm 6 chân mini-DIM, ở chế độ bình thường chuột PS/2 sẽ truyền tín hiệu truyền động và trạng thái của các nút bấm bằng một gói tin 3 bytes, có dạng như sau

923.1 Các kỹ thuật điều khiển

3.1 Các kỹ thuật điều khiển

 Bút quang học

 Hỗ trợ vẽ trên máy tính và có khả năng hoạt động như chuột, nhưng

có yêu cầu đặc biệt về bàn để.

 Kết nối với máy tính thông qua cổng USB.

 Nhược điểm: khó sử dụng và giá thành tương đối cao.

 Touchscreen

 Có tác dụng tương tác trực tiếp với vật hiển thị.

 Được thiết kế chủ yếu cho các thiết bị PDA, mobile phone hoặc video game.

 Đặc tính của nó là có thể nhận được tay người ấn lên và chuyển thành lệnh thực thi.

Phân loại:

 Thay đổi vị trí trái – phải: dịch theo trục X.

 Thay đổi vị trí trước – sau: dịch theo trục Y.

 Quay vòng theo hoặc ngược chiều kim đồng hồ: dịch theo trục Z.

 Một số loại Joystick có khả năng force feedback, cho phép máy tính

có thể trả tín hiệu ngược lại gây ra rung động trên joystick.

 Joystick được kết nối với máy tính thông qua cổng USB.

 Hat switch: để điều khiển một số loại joystick, trong nhiều trường hợp

nó cho phép nhìn xung quang khi người chơi tham gia vào thế giới ảo như trong các chương trình mô phỏng lái máy bay…

3.2 Các kỹ thuật thu nhận

 Máy scanner

 Máy quét scanner là thiết bị cho phép chụp ảnh quang học các văn bản, chữ viết tay hay ảnh và chuyển nó sang dạng ảnh số, lưu trữ trong máy tính.

 Sử dụng công nghệ:

 CCD (Charge-coupled device)

 CIS (Contact Image Sensor)

 Về nguyên tắc hoạt động CCD có thể chia ra làm hai miền: miền quang hoạt và miền truyền.

 CCD được sử dụng trong máy ảnh kỹ thuật số, camera, scanner quang như các thiết bị cảm biến ánh sáng

 CCD tương đối nhạy với tia hồng ngoại, gây ra hiện tượng mắt đỏ trên ảnh.

 CIS

 Được sử dụng trong các máy desktop scanner, CIS sử dụng hệ thống đèn LED đỏ, lục, lam để chiếu sáng.

 CIS thường sử dụng ít năng lượng hơn cho nên có thể áp dụng cho một số scanner

có nguồn cung điện thế thấp.

 CIS cho chất lượng ảnh kém hơn, nhưng lại cho cấu trúc tương đối nhỏ gọn, tất cả các thành phần cần thiết đều có thể tích hợp trong một môđun duy nhất.

 CIS được sử dụng trong đọc mã vạch và một số các thiết bị nhận dạng.

3.2 Các kỹ thuật thu nhận

 Máy ảnh số

 Máy ảnh số thường gọi là máy ảnh kỹ thuật số là một thiết bị điện tử dùng để thư và lưu giữ hình ảnh một cách tự động thay vì dùng phim ảnh giống như máy chụp ảnh thường.

3.2 Các kỹ thuật thu nhận

 Máy ảnh số

 Độ phân giải ảnh

3.2 Các kỹ thuật thu nhận

 Máy ảnh số

 Các phương pháp thu ảnh

 Phương pháp chụp một lần

 Phương pháp thứ hai gọi là chụp nhiều lần

 Phương pháp thứ ba là quét ảnh giống như desktop scanner

 Lưới lọc màu, nội suy, chống răng cưa

3.2 Các kỹ thuật thu nhận

 Camera số và Webcam

 Camera số:

 Nhận trực tiếp thông tin video số

 Lưu trữ thông tin video dạng số

 Ưu điểm của video số:

 Dễ dàng đưa vào máy tính và xử lý

 Nén video là nén mất mát thông tin

 Không sử dụng băng từ, do đó làm thu nhỏ thiết bị

 Nhìn trực quan video thu được

 Không giảm chất lượng khi sao chép

 Gắn trực tiếp vào máy tính

 Cho phép tương tác trực tiếp với Internet

 Độ phận giải thấp – 640 x 480  300.000 pixel

3.3 Các kỹ thuật lưu trữ

 Đĩa CD

 Đĩa CD là một trong những loại đĩa quang học, chúng thường được chế tạo bằng chất dẻo có đường kính là 4,75 inch, dùng phương pháp ghi quang học để lưu trữ khoảng 80 phút âm thanh hoặc 700

MB dữ liệu máy tính đã được mã hóa theo kỹ thuật số.

 Bán kính trong của vùng lưu trữ: 25 mm

 Bán kính ngoài của vùng lưu trữ: 58 mmĐường kính lỗ trục: 15 mm

3.3 Các kỹ thuật lưu trữ

 Đĩa CD

 Cấu trúc dữ liệu

 Đơn vị lưu trữ nhỏ nhất trong CD là frame gồm 33 byte:

 6 mẫu 16 bit stereo (2 byte x 2 kênh x 6 mẫu = 24 byte)

 8 byte sửa lỗi CIRC (Cross-interleaved Reed-Solomon coding)

 1 byte lưu thông tin điều khiển và hiển thị

 Mỗi byte được chuyển thành 14 bit theo phương pháp điều chế fourteen + 3 bit bổ trợ tạo thành 17 bit Như vậy tổng cộng có 33 x (14+3) = 561 bit + 27 bit đồng bộ = 588 bit cho một frame

eight-to- Các frame được nhóm lại tạo thành sector: Mỗi sector có 98 frame tươngđương 2352 (98x24) byte âm nhạc Đầu đọc CD có khả năng quét 75 sector/s ~ 176.400 byte/s Chia cho hai kênh và hai byte cho một mẫuchúng ta có tốc độ là 44,100 mẫu/s

 Như vậy thời gian tối thiểu để xảy ra bước chuyển là 3T (T = 231.4 ns)

 Thời gian tối đa xảy ra bước chuyển

là 11 T (chuỗi 14 bit có hơn 10 bit 0 nằm giữa hai bit 1)

3.3 Các kỹ thuật lưu trữ

 Đĩa CD

 CD-DA

 Được giới thiệu lần đầu tiên vào những năm 1980 bởi Sony và Philips

 Lưu trữ âm thanh số: 44.1 KHz và 16 bit

 Một sector (block) chứa 98 dải 24 octect tương được bới 2.352 octet (1/75 giây âm nhạc): là đơn vị nhỏ nhất trên đĩa CD-DA

 CD-DA: 747 MB, 1-99 rãnh, mỗi rãnh chứa 300 sector

 Tốc độ dữ liệu: 44.1 KHz tần số lấy mẫu, 16 bit mã hóa, 2 kênh

 44100 x 16 x 2 = 1411200 bit/s

 Dung lượng: 1411200 x 60 x 70 = 747 MB

 Kiểm soát lỗi bằng CICR và EFM

3.3 Các kỹ thuật lưu trữ

 Đĩa CD

 CD-ROM

 Dược giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1983 bởi Sony và Philips

 Mỗi khối thông tin chứa 98 khung dữ liệu, mỗi khung dài 24 octet, cho ta2.352 octet dữ liệu

 Có hai chế độ: chứa dữ liệu tin học và âm thanh

 Trong chế độ thứ nhất: các dữ được tăng thêm tính sửa lỗi và phát hiệnlỗi: tỉ lệ bit lỗi: 10-15 Khuôn dạng dữ liệu có: 12 byte Sync, 4 byte Hearder, 8 byte dự phòng, 2048 byte dữ liệu, 276 byte sửa lỗi và 4 byte phát hiện lỗi

 Trong chế độ thứ 2: toàn bộ 2336 byte dữ liệu, 16 byte đầu giống chế độthứ nhất

 Tốc độ đọc khối: 75 khối/s; data rate: chế độ thứ nhất: 150 KBps, chế độ

 Phân loại

 DVD-5: có một mặt và một lớp lưu thông tin, khả năng lưu trữ 4.7 GB

 DVD-9: có một mặt và hai lớp lưu thông tin, khả năng lưu trữ là 8.5 GB

 DVD-10: có hai mặt và mỗi mặt có một lớp lưu thông tin, khả năng lưu trữ9.4 GB

 DVD-9: có hai mặt và mỗi mặt có hai lớp lưu thông tin, khả năng lưu trữ

3.3 Các kỹ thuật lưu trữ

 Hard disk driver

 HDD là thiết bị lưu trữ dữ liệu trên bề mặt các tấm đĩa hình tròn phủ vật liệu từ tính, thuộc dạng bộ nhớ “không thể xâm phạm”, có nghĩa

là chúng không bị mất dữ liệu khi ngừng cung cấp nguồn điện.

 Cấu tạo

3.3 Các kỹ thuật lưu trữ

 Hard disk driver

 Hoạt động

 Head: Đầu đọc/ghi di chuyển trên bề mặt đĩa

 Grain: Các thành phần hạt từ và phương của chúng sắp xếp đồng hướngtrong một khoảng

 R, N: vị trí từ ngược/thuận (theo quy ước)

 Magnetic Field lines: Đường sức từ (khi không có đầu đọc/ghi)

 Binary value encoded: Giá trị tín hiệu nhị phân (0101…) nhận được

3.3 Các kỹ thuật lưu trữ

 Hard disk driver

 Một số thông số của ổ đĩa

 Dung lượng và tốc độ

 Thời gian tìm kiếm trung bình: là khoảng thời giant rung bình (đơn vi ms)

mà đầu đọc có thể di chuyển từ một cylinder này đến cylinder khác ngẫunhiên

 Thời gian truy cập ngẫu nhiên: là thời giant rung binh để đĩa cứng tìmkiếm một dữ liệu ngẫu nhiên, tính băng ms (số liệu năm 2007 là từ 5-15 ms)

 Thời gian làm việc tin cậy: MTBF (Mean time between failures) có thểhiểu là tuổi thọ của ổ đĩa cứng tính theo đơn vị giờ

 Bộ nhớ đệm: giống như RAM trong máy tính, đầu đọc ghi đọc dữ liệu vàlưu vào trong bộ nhớ tạm

3.3 Các kỹ thuật lưu trữ

 Hard disk driver

 Chuẩn giao tiếp vật lý

 SCSI (Small Computer System Interface)

 ATA (Advanced Technology Attactment) tốc độ truyền dữ liệu tối đa là

133 MB/s

 SATA (Serial ATA) tốc độ truyền theo chuyền 150 MB/s, tuy nhiên ATA II cho phép tốc tộ lên đến 150 MB/s còn ATA III, tốc độ có thể đạt được là

600 MB/s

3.4 Các kỹ thuật xử lý

 CPU – Central Processing Unit

 Intel 4004 ra đời vào năm 1970, nâng cấp lên thành Intel 8080 và ứng dụng trong máy tính cá nhân và mainframe.

 Định luật Moore: số lượng transistor trên một bo mạch tăng lên gấp đôi cứ sau 1 năm.

 Máy tính đời mới như máy tính lượng tử, máy tính được tăng cường khả năng tính toán song song.

 Cấu tạo:

 Bộ điều khiển: điều khiển hoạt động xử lý, được điều tiết chính xác bởixung nhịp đồng hồ

 Thanh ghi: phần tử nhớ tạm trong bộ vi xử lý

 Bộ số học – logic: thực hiện các phép toán logic và số học

 CPU phát tín hiệu điều khiển đọc bộ nhớ

 Lệnh từ bộ nhớ được đặt lên bus dữ liệu và được CPU copy vào thanhghi lệnh IR

 CPU tăng nội dung PC để trỏ sang lệnh kế tiếp

3.4 Các kỹ thuật xử lý

 CPU – Hoạt động

 Giải mã lệnh

 Lệnh từ thanh ghi lệnh IR được đưa đến đơn vị điều khiển

 Đơn vị điều khiển tiến hành giải mã lệnh để xác định các thao tác phảithực hiện

 Giải mã lệnh xảy ra bên trong CPU

 Nhận toán hạng

 CPU đưa địa chỉ của toán hạng ra bus địa chỉ

 CPU phát tín hiệu điều khiển đọc

 Toán hạng được đọc vào CPU

 Tương tự như nhận lệnh

 Thực hiện lệnh

3.4 Các kỹ thuật xử lý

 CPU – Hoạt động

 Ghi toán hạng

 CPU đưa địa chỉ ra bus địa chỉ

 CPU đưa dữ liệu cần ghi ra bus dữ liệu

 CPU phát tín hiệu điều khiển ghi

 Dữ liệu trên bus dữ liệu được copy đến vị trí xác định

3.4 Các kỹ thuật xử lý

 CPU – Hoạt động

 Ngắt

 Nội dung của bộ đếm chương trình PC được đưa ra bus dữ liệu

 CPU đưa địa chỉ ra bus địa chỉ

 CPU phát tín hiệu điều khiển thanh ghi bộ nhớ

 Địa chỉ trở về trên bus dữ liệu được ghi vào vị trí xác định ở ngăn xếp SP

 Địa chỉ lệnh đầu tiên của chương trình con điều khiển ngắt được náp vàoPC

3.4 Các kỹ thuật xử lý

 Sound Card

 Trong máy tính Sound Card là một bo mạch mở rộng các chức năng

về âm thanh, thông qua các phần mềm nó cho phép ghi lại âm thanh (đầu vào) hoặc trích xuất âm thanh (đầu ra) thông qua các thiết bị chuyên dụng khác.

 Xử lý và phát lại âm thanh từ các thiết bị khác: Phát âm thanh trực tiếp

từ các ổ đĩa quang, thiết bị phát MIDI

 Kết nối các bọ điểu khiển game như joystick

 Phân loại

 Sử dụng bus ISA

 Sử dụng bus PCI

 Sử dụng bus USB

3.4 Các kỹ thuật xử lý

 Sound Card

 Các đặc điểm

 Nhiễu (Noise): nhiễu cho phép trong khoảng -90 dB

 Distortion: nguyên nhân là do sự xuất hiện của những tần số âm thanhkhác trên tần số âm thanh phát ra và gây nhiễu, được tính ra đơn vị % THD (Total Harmonic Distortion): 0.005%

 Nhiễu xuyên kênh: xuất hiện do có nhiều kênh âm thanh phát ra cùngmột lúc Nhiễu cho phép là khoảng -90 dB

 Dynamic range và SNR (Signal-to Noise Ratio): được tính bằng tỉ số của

âm thanh to nhất không bị méo và nhiễu, giá trị cho phép là 90 dB

 CRT 15” với độ phân giải 800x600

 CRT 17” với độ phân giải 1024x768

 CRT 19”-21” với độ phân giải 1280x1024 - 1600x1200

 Dot pitch: là khoảng cách giữa hai pixel, giá trị thông thường của nótrong khoảng từ 0.22 – 0.3 mm

 Tần số quét: tương đương số lượng hình ảnh hiển thị trong một đơn vịthời gian, với tần số > 75 Hz thì mắt người sẽ không cảm nhận thấy mànhình nháy

 Hai dạng quét: là progressive và interlace

 Màn hình thường xuất hiện hiện tượng một bên sáng hơn và một bên tối hơn.

3.5 Các kỹ thuật hiển thị

 Màn hình TFT

 MVA/PVA

 Ưu điểm:

 Có thời gian trả lời lớn.

 Góc nhìn thấp hơn so với màn hình IPS và có độ tương phản khoảng 1:300.

 TFT có góc nhìn kém như trường hợp của TN+film, góc nhìn là 140o.

 TFT có thời gian trả lời lâu hơn.

 Màn hình Plasma

 Màn hình này gồm khí trong đó có các hạt ion và electron Khi hai hạt này va chạm với nhau nó sẽ tạo ra tia sáng, thường là các tia cực tím

 Màn hình này có độ tương phản tốt, có thời gian sử dụng là khoảng 60.000 giờ.

 Màn hình Panasonic TH-65PHD7E, 65” có độ phân giải 1366x768,

sử dụng 30 bit cho một kênh Độ tương phải là 1:3000 và góc nhìn khoảng 160o

3.6 Các kỹ thuật truyền dẫn

 Modem không đồng bộ:

 Modulation and Demodulation.

 Nhận và gửi thông tin thông qua mạng điện thoại công cộng.

 Khi gửi thông tin từ máy tính: phải chuyển đổi thông tin từ dạng số sang dạng tương tự

 Khi nhận thông tin từ mạng điện thoại: phải chuyển đổi thông tin từ dạngtương tự sang dạng số

3.6 Các kỹ thuật truyền dẫn

 Mạng ISDN

 Mạng ISDN – Intergrated Services Digital Network

 ISDN là mạng truyền thông số

 Là công nghê truyền thông hoàn toàn dạng số được xây dựng trên cơ sở

hạ tầng của mạng điện thoại công cộng

 Mạng điện thoại tương tự:

 Dịch vụ điện thoại tương tự chỉ cho phép sử dụng từng đường điện thoại độc lập cho thiết bị

 Khối lượng thông tin được truyền hạn chế: hiện nay với kỹ thuật tương tự, tốc

độ truyền thông tin chỉ đạt 56Kbps.

 ISDN:

 Cho phép sử dụng đường điện thoại tiêu chuẩn và chuyển thành đườngtruyền số cho phép truyền tải đồng thời dữ liệu âm thanh, hình ảnh vàcác dạng dữ liệu khác

 Cung cấp nhiều kênh dữ liệu trên cùng một dây điện thoại tiêu chuẩn Mỗi kênh có tốc độ truyền 64Kbps

 Đường truyền số cho phép giảm nhiễu và sự giao thoa của sóng điện từtrên các kênh mang

3.6 Các kỹ thuật truyền dẫn

 Các kênh ISDN

 Giao diện ISDN

3.6 Các kỹ thuật truyền dẫn

 ASDL (Asymmetric Digital Subriber Line)

 Công nghệ bất đối xứng  tốc độ tải xuống > tốc độ tải lên

 Mạch ADSL được kết nối với một modem ADSL bằng đường dây cáp xoắnthao tạo ra 3 kênh khác nhau:

 Kênh tải xuống tốc độ cao (1.5 – 9 Mbps)

 Kênh song công tốc độ trung bình (16-640 kbps)

 Kênh cơ bản đề truyền dịch vụ thoại.

 ADSL modem truyền tốc độ tương thích với chuẩn Bắc Mỹ T1 – 1.544 Mbps

và Châu Âu E1 – 2.048 Mbps (cho tốc độ tải xuống 6.1 Mbps và 64 kbps kênhsong công)

R

V

USER SIDE Đường kết nối Tổng đài số