A multimédia alapjai I.

Átírás

1 Témák A multimédia alapjai I. webprogramozó A multimédiarendszerek m ködésem és összeállítása Optikai tárolt rolók: CD, DVD Szöveges alkalmazások: OCR, hypertext, hypermédia Világh gháló: : Internet Digitális hangtechnika: digitalizálás, tömörítés, környezeti k hangtér, MIDI Témák Grafikus alkalmazások: számítógépes grafika, képek k digitalizálása, tömörítése, t animáci Digitális videotechnika: videoanyagok digitalizálása, mérete, m tömörítése, t lejátsz tszásasa Videokonferencia: rendszerek, adatátvitel, tvitel, tömörítés Témák Tömörítések: redundanciák, veszteségmentes és s veszteséges tömörítések Multimédiaterm diatermék-fejlesztés: s: célok, c specifikáci k összeállítása, tervezés, tesztelés, s, multimédiaterm diatermék k videón CD és s DVD gyárt rtás: el kész szület, mesterlemez, présszersz sszerszám, présel selés, s, min ség g ellen rz rzés Multimédia Szövegek, állóképek, hangok, animáci k és s videofilmek számítógépen törtt rtén használata. Bevezetés Hangokkal, animáci kkal és s videofilmekkel korábban a szórakoztat rakoztató elektronika foglalkozott analóg g alkalmazások Ma a szórakoztat rakoztató elektronikában terjed a digitális technika a szórakoztat rakoztató elektronika és s a számítástechnika stechnika közeledik k egymáshoz 1

2 Bevezetés A szórakoztat rakoztató elektronika digitalizálása az audió CD lemezzel kezd dött 1982-ben Az audió CD továbbfejlesztett változatait: v a CD-ROM, Video CD, stb. lemezeket a számítástechnika stechnika használja Ma már m r PC-ken is lehet t t CD lemezre írni. Bevezetés A CD lemezek közel k 750 Mbájt kapacitása sokszor kevés, ha hangokat, állóképeket, animáci kat vagy videofilmet akarunk a lemezre rögzr gzíteni a nagyméret ret fájlok tárolt rolása, mozgatása nehéz, ezért tömörítési t eljárásokkal csökkentik a nagyméret ret fájlok méretm retét. t. Tömörítés A tömörítési t eljárások a fájlokban f tároltt redundanciájának nak csökkent kkentésével csökkentik a fájlmf jlméretet. Egy fájl f akkor redundáns, ns, ha tartalmaz olyan adatokat, melyeknek elhagyása esetén n nem változik a fájl f tartalma vagy megjelenése. A redundancia visszavezethet az adatszerkezetekre, és s az emberi érzékszervek korlátozott voltára. Veszteségmentes tömörítést Ha a fájlf úgy módosm dosítjuk, hogy szerkezete megváltozzon, de ne változzonv meg az tartalma, akkor méretem csökkenni fog. Az így tömörített t tett fájlbf jlból l az eredeti fájlf visszaáll llítható. Veszteséges tömörítést Ha a fájlbf jlból l eltávol volításra kerül l mindaz, amit az ember nem érzékel, akkor a fájl f tartalma megváltozik, és s mérete m csökken Az így tömörített t tett fájlbf jlból l az eredeti fájl f nem állítható vissza. akkor jelent gondot, ha erre a m veletrem korlátozott id tartam áll rendelkezésre Videokonferencia rendszerekben egy képkockak tömörítésére re a használt képvk pváltási frekvencia függvényében (15 30 Hz) 66 msec vagy ennél kevesebb id áll rendelkezésre Kibontás A tömörített t tett fájlokat f felhasználás s el tt ki kell bontani akkor jelent gondot, ha erre a m veletrem korlátozott id tartam áll rendelkezésre egy képkocka k kibontására a film képvk pváltási frekvenciájának nak függvf ggvényében msec áll rendelkezésre. 2

3 Adatátvitel tvitel Az Interneten gyorsan és s könnyen k lehet t t tovább bbítani a nagyméret ret fájlok tovább bbítása sokáig tart, ezért a nagyméret ret fájlokat tömörítenit teni kell. az Interneten használt adatátviteli tviteli közegekk sávszélessége kicsi. Médium Eszköz z az k k terjesztésére, re, bemutatására Média A médium m többes t száma. Magyarországon gon azonban a média m a médium szinonimájak jaként terjedt el. Multimédia Sok független f médium m számítógépes környezetben Független elemek számítógép által vezérelt, integrált el áll llítása, célorientált lt feldolgozása, bemutatása, tárolása és s tovább bbítása Multimédiarendszer olyan számítógéprendszer, ami képesk több médium m független f feldolgozására A médiumok m függetlensf ggetlensége ge azt jelenti, hogy ezeket egy adott alkalmazás számára tetsz legesen lehet kombinálni és s vezérelni A multimédiarendszerben multimédiaalkalmaz diaalkalmazások futnak A multimédiaalkalmaz diaalkalmazások alkotóelemei Szövegek Állóképek, animáci k Hangok Videofilmek Videokonferencia 3

4 Szöveg a közlk zlésre kerül írásbeli megjelenési formája korlátlan ideig lehet a képernyk perny n sztatikus, id független ggetlen,, diszkrét. A szövegf vegfájlok rövidr állományok Szövegf vegfájl a TXT, DOC, stb. kiterjesztés állomány Képek a közlk zlésre kerül grafikus megjelenési formája Az állókép p korlátlan ideig lehet a képerny n sztatikus, id független ggetlen,, diszkrét t grafikus állományokban tároljukt hosszú állományok a grafikus állományokat tömöríteni t teni szokták Képek A legelterjedtebb formátumok a BMP, TIF, EPS, GIF, JPG A BMP, TIF és s EPS nem tömörítettt tett formátum, míg m g a GIF és s JPG tömörítettt tett formátum Fontos adatok: vízszintes és s függf gg leges kiterjedés s (méret) egy képpontban k használhat lható színek száma (színm nmélység) Animáci állóképsorozat, ami megfelel sebesség lejátsz tszás s esetén mozgásszimul sszimulát valósít t meg A mozgássimul ssimulához 15 kép/seck lejátsz tszási si sebesség g elegend. id függ gg,, folyamatos Animáci A legelterjedtebb formátumok az FLC és FLI formátumok Az FLC formátumban a képekben k 64 szín használhat lható,, míg m g az FLI formátumban 256 szín n használata megengedett viszonylag hosszú állományok. Hang a multimédiaalkalmaz diaalkalmazások hangos alapeleme id függ gg,, folyamatos kétféle hangállom llomány WAV MIDI 4

5 WAV a hangok digitálisan kódolt k formában Az állomány mérete m függ f a digitalizálás paramétereit tereit l, tovább bbá a csatornák számától viszonylag hosszú állományok MIDI szintetizátor tor parancsok Az állomány lejátsz tszásakor sakor a parancsok vezérlik a szintetizátort, tort, ami hangokat állít el viszonylag rövidr állományok MID kiterjesztés Videofilm a szórakoztat rakoztató elektronika egyik fontos eleme mozgóképeknek és s hangoknak az együttes megjelenítése képkockákból áll ezeknek meghatározott id pontokban, periodikusan kell megjelenni a képernyk perny n, n, és s korlátozott ideig ott maradni. Videofilm id függ gg,, folyamatos Ha a videofilm feliratos film, akkor a szöveg is id függ gg,, folyamatos nagyméret ret állományok, melyeket tömöríteni teni kell MPEG1, MPEG2 és s MPEG4 (DivX( DivX, Xvid) Videokonferencia számítógép p segíts tségével megvalósított TV közvetítés a képeketk és s a hangot adatátviteli tviteli vonalon tovább bbítják mindegyik helyszínen készk szül l felvétel, és történik lejátsz tszás folyamatos, id függ gg A multimédiarendszerek alapvet jellemz i Több médium m megléte Id függ gg és id független médiumok Egymást stól l független f médiumokm Számítógépes integráci Interaktivitás 5

6 Valósidej sidej rendszerek Azok a számítógéprendszerek, melyekben lényeges az knak az el írt id n n belül történ feldolgozása, megjelenítése, tovább bbá lényeges a feldolgozás s id ig igénye csak azok a feldolgozási eredmények helyesek, melyek a kívánt k id pontban rendelkezésre állnak Feldolgozási hibát t a hardver és s szoftver mellett a késedelmes k feldolgozás s is okozhat Valósidej sidej rendszerek Nagy hibat rési igény Tilos a garantált válaszidv laszid túllépése Véletlenszer en en jelentkez feldolgozási igények Nagy teljesítm tmény szüks kséglet A multimédiarendszerekkel szemben támasztottt követelmények Hibat rési igény kicsi Elfogadható az id korl korlátok esetenkénti nti túllépése Periodikus feldolgozási igények A terhelés és s a rendelkezésre álló feldolgozási kapacitás öszszeegyeztethet Átbocsátóképesség a folyamatos adatfolyamokban egy másodperc alatt tovább bbított bitek vagy bájtok száma bit/sec, kbit/sec sec, Mbit/sec sec,, illetve bájt/sec, b kbájt jt/sec, Mbájt jt/sec lokális lis Késleltetés a rendszer bels késleltetésének id tartama Globális lis a rendszerek közötti k teljes késleltetk sleltetés id tartama Szórás az egyes adatok megjelenésének nek feltételezett telezett és s tényleges t id pontja közöttk el fordul forduló eltérések nagysága ga 6

7 Megbízhat zhatóság a hiba el fordul fordulás s gyakoriságától és s az el fordul forduló hibák k megszüntet ntetését l l függf gg érték Nagy megbízhat zhatóságú rendszer általában hibátlanul m ködikm ezt a rendszer szerkezete biztosítja tja nincs hibaellen rz rzés és s hibajavítás Megbízhat zhatóság Az adatátviteli tviteli hálózat h nem nagy megbízhat zhatóságú rendszer el fordulhatnak hibák van hibaellen rz rzés és s hibajavítás A vev a vett adatok helyességér l l akkor tud meggy z dni, ha az adó hibaérz rzékel adatokkal egész szíti ki a tovább bbított adatokat viszonylag kevés s adattal kell kiegész szíteni a tovább bbított adatokat Hibajavítás - 1 A vev kéri az adót t a hibásan vett adatcsomag újbóli tovább bbítására az adó és s a vev között párbeszp rbeszéd szüks kséges id kell a csomag újbóli tovább bbításához Hibajavítás - 2 A tovább bbított adatok között k vannak hibajavító adatok a vev képes kijavítani a hibásan vett adatokat A többlet t adatmennyiség g nagysága ga függ f a javíthat tható hibák k számától Adat Minden érték, ami az adathalmazban, fájlban találhat lható 7

8 Informáci Az adatok által hordozott ismeret Tömörítéskor eltávol volításra kerülnek az t t nem hordozó,, felesleges adatok Multimédia PC specifikáci k 1990: Multimédia Personal Computer (MPC) specifikáci 1994: MPC2 specifikáci 1996: MPC3 specifikáci További MPC specifikáci nem készk szült, mert minden gyártott PC hatékony, multimédia célokra c használhat lható. MPC 3 specifikáci Processzor: 75 MHz-es Pentium vagy 100 MHz-es Pentium 256 kbájt bels gyorsítótárral rral Memória: min. 8 Mbájt Merevlemez: min. 540 Mbájt jt,, ebb l l 500 Mbájt legyen szabad CD ROM meghajtó: : min. 4 sebesség MPC 3 specifikáci Hangrendszer: mintavételi teli frekvencia 8, 11,025, 16, 22,05, 44,1 KHz, kvantálási hossz 8, 16 bit, sztereó.. OPL3 szintetizátor. tor. Audio CD lejátsz tszásisi lehet ség. 2 db hangszóró. Grafikus kártya: k PCI interfész, legalább szín n színm nmélység Videó támogatás: közvetlen k hozzáférés s a képkocka pufferhez MPEG1 fájlok f lejátsz tszására. MPC 3 specifikáci Soros port: 28 kbit/sec átvitel, MIDI port (aszinkron) Szoftver: Windows 95 Az MPC3 specifikáci k k elavultak értelmezésük k a multimédiarendszerek m ködésének megért rtését t segítik Példa: MPEG1 fájl f feldolgozása MPC3 specifikáci val Az MPEG1 fájl f beolvasása sa a hátth ttértárból A tömörített t tett fájl f kibontása, megjeleníthet thet kép- és s hang el áll llítása. A kép-k és s hang megjelenítése 8

9 Az MPEG1 fájl f szerkezete A fájlban f a hang- és s képinformk pó váltakozva találhat lható A képinformk pó 15 képkockk pkockából álló képcsoportokból áll Aképkocka méret: képpont, k minden képpont k 16 bit színinform nót t tartalmaz. A videofilmben a képvk pváltási frekvencia 25 Hz. A hangok digitalizálásánál l a mintavételez telezési frekvencia Hz, a kvantálási hossz 16 bit. Példa: képkocka, k képcsoport k méretm Egy képkocka k mérete: m [képpont] 16 [bit] 8 = bájt Egy képcsoport k mérete: m bájt b = bájt b = kbájt = 2,9 Mbájt Egy képcsoport k lejátsz tszási si ideje: 15 [képkocka] 40 msec = 600 msec = 0,6 sec Állományméretek 0,6 sec hosszú hangállom llomány mérete: m 2 [csatorna] Hz 16 bit 0,6 sec = bájt = 206,7 kbájt A memóri riában a kép-k és s hangállom llomány mérete: m kbájt + 206,7 kbájt = 3.167,7 kbájt = 3,09 Mbájt = 24,75 Mbit Az MPEG1 fájlban f a tömörítés t s 24,75 Mbit 1,5 Mbit = 16,5.. A beolvasandó képcsoport (képés s hangadatok) mérete: m 3,1 Mbájt 16,5 = 0,188 Mbájt = 193,4 kbájt Párhuzamos m ködésm Két t memória tartomány a képónak (K1, K2) illetve a hang nak (H1, H2) M veletek A tömörített t tett beolvasása sa a gyorsítótárba rba A tömörített t tett kibontása. A képó elhelyezése a memória K1, a hang a memória H1 tartomány nyába. A képinformk pó megjelenítése a memória K2 tartomány nyából, a hang pedig a memória H2 tartomány nyából. A feladat megoldásához virtuális tárkezelt rkezelés szüks kséges. Memória méretm A Windows 95 operáci s s rendszer a Médialejátszóval: 8,0 Mbájt jt. Az MPEG1 kibontó szoftver: 6,0 Mbájt jt. Adatok: 6,2 Mbájt jt. 8 Mbájt + 6 Mbájt + 6,2 Mbájt = 20,2 Mbájt 9

10 adatsín n sebesség Adatbeírás: 3,1 Mbájt jt/0,6 sec = 5,17 Mbájt jt/sec Adatmegjelenítés: 3,1 Mbájt jt/0,6 sec = 5,17 Mbájt jt/sec 5,17 + 5,17 Mbájt jt/sec = 10,34 Mbájt jt/sec Mivel a sínfoglaltss nfoglaltság g csak 25% lehet, az igényelt átbocsátóképesség: 4 10,34 Mbájt jt/sec = 41,36 Mbájt jt/sec Merevlemez méretm A példa p szerinti MPEG1 fájl f a merevlemezen találhat lható.. 1 sec hosszú tömörítetttett állomány mérete: m 193,4 kbájt jt/0,6 sec = 322,3 kbájt jt/sec = 0,314 Mbájt jt/sec 1 perc hosszú MPEG1 fájl f mérete: m 60 sec 0,314 Mbájt jt/sec = 18,8 Mbájt MPC3 értelmezés Processzor: Gyors processzor szüks kséges. Gyorsítótár megléte ajánlatos. Memória: nagy memória ajánlatos. Monitor és s grafikus kártya: k SVGA, közvetlenk memória hozzáférés, PCI busz. Adatbusz: mivel több t mint 40 Mbájt adatátviteli tviteli sebesség g kell, PCI busz szüks kséges. Merevlemez: A videofájlok miatt nagy merevlemez kapacitás s kell. CD-ROM meghajtó: : Az MPEG1 fájlok f miatt kétszeres sebesség g kell. Miért nincs új j MPC el írás Processzor: Napjaink processzorai sokkal gyorsabbak az évek processzorjainál. Memória: a félvezetf lvezet memória chipek kapacitása megn tt, nagy memóri riát t nem nehéz z csinálni. Monitor és s grafikus kártya: k min SVGA, közvetlenk memória hozzáférés, AGP vagy PCI4 busz. Adatbusz: több t mint 40 Mbájt adatátviteli tviteli sebesség, PCI busz szüks kséges. Merevlemez: Az új j merevlemez generáci knál l többt Gbájt kapacitású merevlemezek vannak, átlagos elérés jóval 10 msec alatt. CD-ROM meghajtó: : min 48 sebesség általános. Monitorok Képátmér : : 14", 15", 17", 21" < Felbontás: A vízszintesv és s függf gg leges irányban megjeleníthet thet képpontok száma Képalkotási mód: m VáltV ltósoros (Interlaced( Interlaced), Sorfolytonos (Not( interlaced) Csökkentett sugárz rzású monitor (Low( Radiation). Interlaced minden kép k p kétk félképként jelenik meg a képerny n. n. Az els félképnél a páratlan p sorok jelennek meg 1/50 másodpercenkm sodpercenként, nt, a másodikm félképnél pedig a páros p sorok. Így a teljes kép k p másodpercenkm sodpercenként nt 25-sz ször jelenik meg a képernyk perny n. n. 10

11 Not Interlaced progresszív v letapogatás minden egyes képkocka k minden egyes pixele megjelenítésre kerül l 1/50 másodpercenkéntnt a sorok egymás s után n jelennek meg a képerny n Összehasonlítás A progresszív v formában könnyebb k tömörítenit teni és alacsonyabb sávszs vszélességet lehet használni. A mozgás s megjelenítése jobb progresszív esetben, hiszen a váltottsoros letapogatáshoz képest kétszer k annyi vizuális jel kerül l a képerny re re ugyanannyi id alatt. Ez, a jelenleg használt kijelz kön n (LCD, plazma stb.) szebb képet produkál. A progresszív v módszerm állóképe kevésb sbé részletgazdag. Korábbi grafikus kártya k szabványok Mai grafikus kártya k szabványok Elnevezés Felbontás Max Színm nmélység Elnevezés Felbontás Max Színm nmélység Hercules 720X348 2 VGA 640X CGA CGA EGA 640X X X SVGA XGA SXGA UXGA 800X X X X millió 16 millió 16 millió 16 millió Színm nmélység Színm nmélység A megjeleníthet thet színek száma a színm nmélység g függ f a grafikus kártyak összeállításától A grafikus kártyk rtyán n a videomemória tárolja a képpontok k színinform nóitit A színinform nó leggyakrabban képpontonként 1, 2, 4, 8, 15, 16 vagy 24 bit hosszú Színm nmélység 1 bit 2 bit 4 bit 8 bit 16 bit 24 bit Színek száma ,7 millió Elnevezés High Color True Color 32 bit 4,3 milliárd True Color 11

12 Hangkárty rtyák M ködési módm Kvantálási hossz szerint (8 bit, 16 bit, 32 bit) Mintavételi teli frekvencia szerint (11,025 KHz - 44,1 KHz) MIDI vezérl rlés s (FM szintézis zis vagy hullámt mtáblázat használat) Mono ill. sztereo lejátsz tszás MIDI eszközök Musical Instrument Digital Interface digitális hangszercsatoló interfész Elektronikus hangszerek (MIDI eszközök), k), és s a számítógép p közötti k adatcserét biztosítja tja MIDI eszközök MIDI billenty zet (MIDI keyboard) szintetizátor tor dobgép, gitár effektuskelt eszköz z (teremhangzás, kórusgenerátor stb.) világítás, és s egyéb b színpadi eszköz Összekötés: s: MIDI csatlakozón n MIDI kábelekkel. k Adatátvitel: tvitel: aszinkron Videoilleszt és overlay kártyák TV kép k p megjelenítése a monitoron A TV és s a számítógép p eltér képalkotási módja miatt vezérl rlés, átalakítás szüks kséges Valósidej sidej digitalizálás, A/D konvertálás Másodpercenként nt képkockak digitalizálása többt MHz-es mintavételez telezési frekvenciával val Videoilleszt és overlay kártyák A szính nh ség g miatt 24 bites színinform nó Nagy mennyiség adat A buszrendszer nem elég g gyors az adattovább bbításhoz A digitális képatok csak az overlay kártya memóri riájába kerülnek, ahonnan egyes képkockák k elmenthet k Optikai lemezek CD és s DVD Az rögzítés s digitálisan, egy spirálison belülr lr l l kifelé Letapogatás s lézer l sugárral CD lemez: egy oldalas egy rétegr teg. DVD lemez: egy oldalas egy rétegr teg,, egy oldalas két k t rétegr teg,, két k t oldalas egy rétegr teg, két t oldalas két k t rétegr teg Méret: 120 mm átmér,, 1,2 mm vastag 12

13 A CD lemez keresztmetszete A CD-ROM meghajtók k paraméterei csatlakozhat SCSI kártyk rtyához, IDE lemezmeghajtóhoz, hoz, speciális interfészhez vagy hangkárty rtyához. Adatátviteli tviteli mód: m CLV (Constant( Linear Velocity) ) vagy CAV (Constant( Angular Velocity) Egységnyi gnyi sebesség: CD-ROM lemez: 150 kbájt jt/sec, tipikus sebességek: 24,, 32,, 40 CD-DA DA lemez: bájt/sec b = 172,2 kbájt jt/sec Átlagos elérési id : : msec,, CAV adatátviteli tviteli mód m d esetén n kisebb. CLV-CAV CAV CLV = Constant Linear Velocity A régebbi r meghajtók k a korongot változv ltozó szögsebess gsebességgel ggel forgatták, abból l a célbc lból, l, hogy az olvasófej mindig azonos sebességgel haladjon a lemez fölöttf CAV = Constant Angular Velocity A korszer bb, magas átviteli rátával r dolgozó meghajtók állandó szögsebess gsebességetget használnak A CD-ROM meghajtó optikai rendszere DVD lemeztípusok DVD meghajtók k optikája 13

14 DVD-ROM meghajtó a PC-ben DVD-ROM meghajtók A DVD-ROM meghajtó csatlakozhat SCSI kártyához vagy IDE lemezmeghajtóhoz. hoz. Egységnyi gnyi adatátviteli tviteli sebesség: 1250 kbájt jt/sec, lehetséges sebességek: 1, 1, 2, 2 3,, 4, 4, 8. 8 Átlagos elérési id : : msec. Állománykezelés s az optikai lemezeken CD lemezeken: A merevlemezekhez hasonlóan an a CD lemez bels sajátoss tosságainak figyelembevétel telével. Egy fájl elérése a tartalomjegyzéken keresztül. DVD lemezen: Új állománykezelés s a DVD lemezek egyedi bels szerkezete miatt. Állománykezel rendszer UDF/ISO 9660 hídformah nincs 8.3 név n v konven a név n v 256 karakter hosszú lehet a névben n keverhet a kis- és s nagybet nincsenek tiltott karakterek, használhat lhatók k a nemzeti karakterek az állomány több t különállk lló részben tárolható Állománykezelés s a DVD lemezeken navigáci s s : : a lemezen találhat lható állományokra mutat, (a FAT táblat bejegyzéseihez hasonló feladatokat lát l t el) megjelenítési : : az adatok Az optikai lemezek szerkezete 14

15 Az optikai lemezek m szaki m adatai Az optikai lemezek informatikai szerkezete Az letapogatása közben k lehetnek hibák. Csak valósidej sidej hibajavítás s lehetséges. A letapogatott ban biztosítand tandók hibaérz rzékel és s hibajavító adatok. Az optikai lemezek elejére olyan kat kell elhelyezni, amib l l a meghajtó meg tudja állapítani, hogy a letapogatásra kerül lemezen hol, milyen szerkezet lesz találhat lható. CD szabványk nykönyveknyvek Rainbow Books: : A Sony és s a Philips cégc által közösen kidolgozott szabványok. Red Book: : 1982, CD-DA DA Yellow Book: : 1984, CD-ROM kiegész szítés: s: 1988, CD-ROM XA (kiterjesztett architektúrájú) Green Book: : 1987, CD-I I (interaktív) Orange Book: : 1990, CD-R, CD-MO (magnetooptikai), CD-RW White Book: : 1993, Video CD Informáci tárolás s CD lemezeken Informáci tárolás s szektorokban.. A tároltt felhasználása sa Lead In (Bevezetés): CD adatok: sávok s száma, sávok kezdetének, végének v a címe, c stb. Table Of Content (TOC) (Tartalomjegyzék): A lemezen találhat lható fájlok adatai (kezd cím, méret, stb.) Programterület: Felhasználói i adatok Lead Out (Kivezetés): Lemez, szek végjel CD-DA DA szektorstruktúra ra Hibajavítás: Egyszint CIRC (Cross( Interleaved Reed-Solomon Code) EDC: Hibaérz rzékel kód d (Error( Detection Code) ECC: Hibajavító kód d (Error( Correction Code) CB: Vezérl rl bájt (Control( Byte A CD-DA DA lemezek informatikai szerkezete A CD-DA DA lemezen az CD-DA DA sávokban helyezkedik el. A CD-DA DA sávs szektorokból áll. Egy szektorban találhat lható összes adat 3234 bájt, b ebb l l 2352 bájt b hangadat, 882 bájt b pedig hibaérz rzékelést és s hibajavítást szolgáló adat. 1 másodperc m alatt 75 szektor, 1 perc alatt 4500 szektor kerül l beolvasásra. sra. 74 perc alatt beolvasott szektorok száma: = szektor, ebben bájt b adat van. Ebb l l csak bájt b felhasználói i adat (72,7%). 15

16 CIRC hibajavítás: keresztkódol dolás az t t hordozó jelsorozatot úgy helyezik el a lemezen, hogy ha az olvasáskor skor a jelsorozat egyik bitje hibás, akkor ez egyrészt megállap llapítható, másrészt szt kijavíthat tható legyen a szektorokban találhat lható t t 32 bájt hosszú blokkokra bontják, és s a blokkokat egy vezérl rl bájttal kiegész szítve tárolják k a lemezen CIRC hibajavítás: keresztkódol dolás A lemez megbízhat zható letapogatása érdekében (az olvasási si hibák k felderítésére re és s kijavítására) EDC (hibaérz rzékel kód) és ECC (hibajavító kód) kóddal k egész szítik ki a szektorokat. CIRC hibajavítás: átszövés (interleave) A lemezre a blokkokat nem folytonosan, hanem valamilyen algoritmus szerint kevert sorrendben írják k fel. Csoportos hiba esetén n az átszövés visszaalakítása sa után n a hibás s blokkok egymást stól l távolra t kerülnek. 1. szint hibajavítás Hibajavítást a beépített redundancia teszi lehet vé. Nyers hibaarány (BER) a lemezen: , azaz 1 hiba minden 10 6 bitre Hibaarány hibajavítás s után: 10-9, azaz 1 hiba minden 10 9 bitre Blokk hibaarány (BLER): 220 blokk hiba / sec 1 sec alatt beolvasott blokkok száma: = 7350 blokk 220 hibás s blokk az 3%-os hibaarány (elég g sok). Egy CD-DA DA lemezen elvileg bájt b azaz bit találhat lható,, ezért hibajavítás s után n is maradhat a lemezen hiba Adatkódol dolás A lemezen rögzr gzített nak változatosabbv kódot biztosít t az EFM (Eigh( to Fourteen Modulation). Olvasáskor skor a letapogatott jel nagyobb frekvenciás s jellé változik. 8 bit 14 bit + 3 összeköt bit = 17 bit 14 2 = variáci közül l azokat használj lják, melyekben legalább 3 darab, de legfeljebb 11 darab "0" találhat lható. A variáci k k száma 267, közülük k k 256-ot használnak. CD-DA DA lemez technikai adatok Egy szektorban bájt b találhat lható,, amit bájtonként nt 17 csatornabit rögzr gzít t a lemezre. Egy szektort = csatornabit alakít ki. Egy szektorban adatbájt találhat lható,, amit = csatornabit alakít t ki. A lemezen tárolt t nak = 34,2%-a a felhasználói i adat. A hibaérz rzékelés és s hibajavítás s miatt az adathalmaz nagyon redundáns. ns. 16

17 CD-ROM szektorstruktúrák Hibajavítás: KétszintK tszint CIRC (Cross( Interleaved Reed- Solomon Co-de de) CD-ROM lemez informatikai szerkezete A CD-ROM lemezen az CD-ROM Mode 1 vagy CD-ROM Mode 2 sávokban s helyezkedik el. Egy lemezen belül l a sávok s nem keverhet k. k. A sávokbans szektorok vannak. Egy szektorban találhat lható összes adat 3234 bájt, b ebb l 2048 bájt b (Mode( 1) illetve 2336 bájt b (Mode( 2) felhasználói i adat bájt b (Mode( 1) illetve 882 bájtb (Mode 2) hibaérz rzékelést és s hibajavítást szolgáló adat. A lemezen szektor lehet, amiben bájt van. Ebb l l felhasználói i adat bájtb (Mode 1) (63,3%) illetve bájt b (Mode( 2) (72,2%). CD-ROM lemez adatkódol dolása és hibajavítása Adatkódol dolás: A CD-DA DA lemezhez hasonló EFM moduláci. Hibajavítás: Keresztkódol dolás és átszövés s a CD-DA DA lemezhez hasonló CD-ROM lemez adatkódol dolása és hibajavítása Az 1. szint hibajavítás s után n maradhatnak a lemezen hibák. Ez a CD-ROM lemeznél esetenként nt megengedhetetlen. A megmaradó hibákat a 2. szint hibajavítással javítj tják. A 2. szint hibajavítás s után n a hibaarány értékre csökken azaz minden 100 milliárd bitre esik egy hiba. A CD-ROM Mode 1 lemezen bájtb = bit van, ezért Mode 1 sávs használat esetén n a hiba el fordul fordulásának valósz szín sége = 8,615% CD-ROM lemez technikai adatok Egy szektorban bájt b találhat lható,, ezt bájtonkb jtonként nt 17 csatornabit rögzr gzíti a lemezre. Egy szektort = csatornabit alakít t ki. Mode 1 sáv: s Egy szektorban bájt b adat találhat lható,, amit = csatornabit alakít t ki. A lemezen tárolt t nak = 29,8%-a a felhasználói i adat. A nagyobb redundancia miatt kevesebb a hiba. Mode 2 sáv: s Egy szektorban bájt b adat találhat lható,, amit = csatornabit alakít t ki. A lemezen tárolt t nak = 34%-a a felhasználói i adat. A CD-DA DA lemezhez hasonló redundancia. CD-ROM Mode 2 XA szektorstruktúrák /70 17

18 CD-ROM XA lemez informatikai szerkezet A CD-ROM XA lemezen az CD-ROM XA sávokban Form1 és s FORM 2 szektorokban találhat lható. Egy lemezen belül l a két k t szektor típus t keverhet. Egy szektorban találhat lható összes adat 3234 bájt, b ebb l 2048 bájt b (Form( 1) illetve 2324 bájt b (Form( 2) felhasználói adat bájt b (Form( 1) illetve 886 bájt b (Form( 2) hibaérz rzékelést és s hibajavítást szolgáló adat. A lemezen szektor lehet, amiben bájt van. Ebb l l felhasználói i adat bájt b (Form( 1) (63,3%) vagy bájt b (Form( 2) (71,9%). CD-ROM XA lemez adatkódol dolása és s hibajavítása Adatkódol dolás: A CD-DA DA lemezhez hasonló EFM moduláci. Hibajavítás: Keresztkódol dolás és átszövés s a CD- DA lemezhez hasonló. A Form 1 szektorokban az 1. szint hibajavítás után n megmaradó hibák k a 2. szint hibajavító adatokkal kijavíthat thatók. A hiba valósz szín sége néhány ny %. Nagy megbízhat zhatóságú szektorokat (Form( 1) és nagykapacitású szektorokat (Form( 2) egyidej leg lehet használni, ezért programok tárolásárara és s multimédia célokra c kiválóan alkalmas. CD-ROM XA lemez technikai adatok Egy szektorban bájt b találhat lható,, amit bájtonkb jtonként nt 17 csatornabit rögzr gzít t a lemezre. Egy szektort = csatornabit alakít t ki. Form 1 szektor: Egy szektorban bájt b adat találhat lható,, amit = csatornabit alakít t ki. A lemezen tárolt t nak = 29,8%- a felhasználói i adat. A nagyobb redundancia miatt kevesebb a hiba. Form 2 sáv: s Egy szektorban bájt b adat találhat lható,, amit = csatornabit alakít t ki. A lemezen tárolt t nak = 33,8%- a felhasználói i adat. A CD-DA DA lemezhez hasonló redundancia. Írható CD lemezek CD-MO (CD( CD-Magneto-Optical) írható, törölhet, újraírható CD-R R (CD( CD-Recordable) ) egyszer írható CD-RW (CD( CD-ReWritable) írható,, törölhett lhet, újraírható A CD-MO lemeznél l használt fizikai jelenségek 1. A fény f hulláms msíkjainak tulajdonságát t mágnesesm térben befolyásol soló Kerr-hat hatás.. A Kerr-hat hatás egy kicsit modulálja lja a fényerf nyer t. 2. A mágneses m térert rer vel rendelkez átlátszó anyagok és s a fény f kapcsolatára vonatkozó Faraday-hat hatás. A Faraday-hat hatás s egy kicsit modulálja lja a fényerf nyer t. A Kerr-hat hatás és s Faraday- hatás s együttesen márm érzékelhet fénymodulát okoz A mágneses m anyag melegítésekor észlelhet Curie pont. Ennél l a h mérsh rsékletnél l megsz nik az anyag mágnesezettsm gnesezettsége. ge. A CD-MO lemezek szerkezete 18

19 A CD-MO lemezekre vonatkozó ajánl nlások ISO/IEC ajánl nlás: Kétoldalasan írható/olvasható CD-MO lemez 130 mm átmér vel, kapacitás s Mbájt jt. ISO/IEC ajánl nlás: Kétoldalasan írható/olvasható duplas r ség CD-MO lemez 130 mm átmér vel, kapacitás s Mbájt jt. ISO/IEC ajánl nlás: Egyoldalasan írható/olvasható CD-MO lemez 90 mm átmér vel, kapacitás s Mbájt jt. A CD-R R lemez szerkezete A CD-R R lemez szerkezetét úgy alakítj tják k ki, hogy üres lemezen legyen az írófej megvezetve íráskor. Az üres lemez tartalmazza a sávoks modulált lt nyomvonalát, ez vezeti az írófejet. Az CD író a CD lemez teljes szerkezetét felírja a lemezre. A CD-R R lemez szerkezete A lemez a Lead In és s TOC területtel kezd dik. dik. Ebbe a részbe r olyan adatok kerülnek, melyek csak a Programterület felírása után n válnakv ismertté. Ezért a CD író a Lead In és s TOC részr szére üresen hagy szektort, majd felírja az adatokat a Programterületre, és s kialakítja a Lead Out területet. A CD író az adatrögz gzítés s végén v n tölti t ki a Lead In és s TOC területet. Több szeks s CD-R R lemez Az egyszeks s CD-R R lemez szerkezete hasonlít a gyárilag készk szített CD lemezekhez. Többszeks s CD-R R lemezre többszt bbször r lehet t t rögzr gzíteni. Minden szekban van Lead In,, TOC, Programterület és s kisebb méretm ret Lead Out (6750 szektor helyett 2200 szektor). Az els Lead In területen lév l jelzi, hogy a lemez többszekcit bbszeks s CD-R R lemez. Egy többszekcit bbszeks s lemez több t egyszeks lemeznek tekinthet. A CD-R R lemez keresztmetszete Egyszeks s CD-R R lemez 19

20 Többszeks s CD-R R lemez PCA Az íróáram beáll llítására szolgáló tesztterület. Valahányszor behelyezik a CD-R R lemezt a CD íróba, a meghajtó meghatározza az optimális íróteljesítményt. Az íróáram értéke függ f a lemez típust pusától, korától, az írás s sebességét l és s környezetik paraméterekt terekt l. Ez a folyamat csak 99 alkalommal hajtható végre. PMA A felírt sávok s számának, a sáv s v kezd - és végpontjához tartozó címek átmeneti tárolására ra van szolgál. l. Minden sáv s v felírásakor a PMA aktualizálódik. Csak 99 sávot s lehet a lemezre írni. A CD író az adatrögz gzítés s végén v n a TOC területre másolja m a PMA tartalmát. t. A CD lemezek élettartama Az el írások az IEC 908 szabványban találhat lhatók. Fontos paraméter a reflexió nagysága ga és s stabilitása. sa. A reflexiócs csökkenés s jel/zaj viszony romlást okoz. N N a blokk hibaarány (BLER). Környezeti el írások: H mérséklet: -40 C C Relatív v páratartalom p (kondenzáci nélkül): l): 10% - 90% Élettartam: normál l CD legalább 100 év CD-R R legalább 15 év CD-MO kb. 40 év DVD m szaki m követelmk vetelmények DVD szabványok Egyetlen lemezre férjen f el egy teljes film (135 perc) A kép k p legyen jobb min ség a VHS (Video( Home System) ) rendszereknél A hang legyen kompatibilis a környezeti k hangtér hangrendszerrel Legalább 3 nyelv szöveg kísérhesse k a képetk Legyen másolm solás s ellen védhetv dhet Ismerjen több t képmk pméret arányt (aspect( ratio) A tartalomnak lehessen több t változatav Legyen korhatárhoz rhoz köthetk thet a film megnézése 20