Sisteme și Tehnici Multimedia

1 Introducere

Multimedia a deschis noi servicii care asigura o mai convenabila si usoara folosire a mediilor, precum realitatea virtuala pentru sistemele complexe si pentru sistemele educationale, serviciile de televiziune interactiva cu utilizatori multipli, teatrul tridimensional la domiciliu. Nu este exagerat sa afirmam ca intrarea in lumea comunicatiilor, a calculatoarelor si a radiodifuziunii a audioului si a videoului inseamna inceputul multimediei. Adaugind mediile audio si video la serviciile conventionale bazate pe text ele devin mai atractive pentru multi utilizatori. Prin urmare, realizarea unei conexiuni si/sau fuziuni intre lumea calculatoarelor, a comunicatiilor si a radiodifuziunii asa cum este prezentat in Fig. 1.1 conduce la schimbari dramatice in viata noastra. Functia cheie aici este digitizarea eficienta pentru video si audio, pentru ca in acest format informatiile video si audio pot fi folosite in calculatoare si in retelele digitale de comunicatii.

Totusi aceste trei lumi impun cerinte diferite pentru digitizarea informatiilor video si audio, datorate evolutiilor diferite in cele trei lumi. De asemenea, digitizarea directa a informatiilor audio si video conduc la fisiere de date mult mai mari decit fisierele conventionale bazate pe text. In consecinta capacitatea mare de stocare, retelele de mare viteza si tehnologiile de compresie pentru audio si video joaca un rol importanta in lumea multimedia.

Prin urmare, pentru dezvoltarea domeniului multimedia este necesaradezvoltarea elementelor hardware ieftine pentru compresie si transmisie/stocare. In acest sens dezvoltarea metodologiilor de proiectare VLSI pentru circuite de consum redus si la un pret de cost redus a avut un rol important. In continuare vor fi analizate prelucrarile semnalelor multimedia si implementarile hardware pentru acestea.

2 Digitizarea audio si video

2.1 Cantitatea de informatie

Problema esentiala la prelucrarile audio si video este legata de catitatea mare de informatie pe care o cer. Sa analizam cantitatea de informatie pentru fiecare mediu. O litera a alfabetului este reprezentata cu un octet in cod ASCII. Atunci o pagina continind 60 litere x 50 rinduri necesita 3 Kbytes. Deci pentru stocarea unei carti de 300 pagini text este necesara o capacitate de stocare de 1 Mbyte. Deci o carte poate fi stocata pe o discheta floppy de 1,44 Mbytes. Din contra, un document audio Hi-Fi este compus din doua canale de semnal pentru redare stereo. Fiecare canal este esantionat la o rata de 44,1 kHz, pentru inregistrarea pe CD, sau la o rata de 48 kHz la inregistrarea pe banda magnetica digitala. Aceste esantioane asigura reconstructia semnalelor din benda audio de pina la 20 kHz. Fiecare esantion este reprezentat digital pe 16 biti, deci cite doi octeti pentru un esntion. Prin urmare pentru o secunda de redare stereo sunt necesari 200 Kbytes de informatie. Aceasta inseamna ca la fiecare 5 secunde este necesara tot atita informatie cit este continuta intr-o carte cu 330 file de text. Sa consideram acum semnalele video. In fiecare secunda televiziunea NTSC prelucreaza 30 de cadre de imagine. Un cadru in formatul NTSC este constituit din 720x480 pixeli. Fiecare pixel este reprezentat cu 24 de biti (cite opt biti pentru fiecare culoare) sau 16 biti pentru luminanta/crominanta. Drept urmare, informatia NTSC pentru o secunda contine cel putin 20 Mbytes. Deci continutul a 20 de carti pentru o secunda de semnal video. Mai mult, semnalele HDTV in ATV contin 1920x1080 pixeli per cadru, la o frecventa de cadru de 60 Hz. In acest caz cantitatea de informatie pe secunda este de 240 Mbytes.