2. Hardware Multimédia

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1 Sistemas e Conteúdos Multimédia 2. Hardware Multimédia Nuno Miguel Gil Fonseca nuno.fonseca@estgoh.ipc.pt

2 Computadores multimédia Multimédia PC Marketing Council Criado em 1990 Integrava a Microsoft e os construtores mais importantes Efectuou a definição das características mínimas para que um PC se considerasse multimédia ( Certified Multimedia PC ) (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 2

3 MPC Level 1 (1990) 386 SX a 16 Mhz 2 MB RAM 30 MB Disco CD-ROM VGA (16 cores) Placa de som de 8 bits Colunas Windows (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 3

4 MPC Level 2 (1993) 486 SX a 25 Mhz 4 MB RAM (8 MB recomendados) 160 MB Disco Drive de disquetes de 3.5 (1.44 MB) CD-ROM capaz de vel. de transf. de 300K/s (2x) com saída de som e controle de volume Monitor capaz de 640x480 e 64 K cores Placa de som de 16 bits com microfone Colunas Windows (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 4

5 MPC Level 3 (1996) CPU deve passar um conjunto de testes de comparação com um Pentium a 75 Mhz 8 MB RAM 540 MB Disco CD-ROM capaz de vel. de transf. de 600K/s (4x), tempo médio de acesso de 250ms; CD-ROM XA Placa gráfica capaz de suportar gráficos (ou vídeo MPEG1 com resolução de 352x240 a 30 fps (ou 352x288 a 25fps) a 15 bits/pix Placa de som de 16 bits, execução MIDI, colunas com pelo menos 3 w/canal (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 5

6 Hoje em dia... O mercado está em constante mudança e evolução, pelo que não é fácil definir o computador multimédia... Este deverá ter, pelo menos: um bom processador grande quantidade de memória RAM grande quantidade de espaço em disco uma boa placa gráfica uma boa placa de som sistema de som leitor/gravador de CDs e DVDs... e um bom monitor, de LCD para ocupar pouco espaço! (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 6

7 Monitores Factores a ter em conta aquando da escolha Tecnologia Plasma, LCD (Liquid Crystal Display) ou CRT (Cathode Ray Tube), TFT (Thin Film Transistor) Tipos de varrimentos Entrelaçado consiste em cada imagem completa ser mostrada em dois varrimentos consecutivos (1º linhas pares, 2º ímpares) Progressivo consiste em fazer apenas um varrimento de cada moldura de imagem e mostrá-la completa Frequência de varrimento (CRT) Número de vezes por segundo que o ecrã inteiro pode ser desenhado e a ficar pronto para desenhar o seguinte Medida em Hz Valores usuais de 60Hz a 100 Hz (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 7

8 Monitores (cont.) Factores a ter em conta aquando da escolha (cont.) Tempo de resposta (LCD) Tempo que uma célula de cristal líquido leva para ir do estado activo (preto) para o estado inactivo (branco) e voltar para o estado activo novamente Medido em milissegundos. Quanto mais baixo melhor Valores usuais: 12 ms, 16 ms Dimensão de 12 a 21 polegadas medidas na diagonal 1 polegada = 2,5 cm (aprox.) Resolução Número de pixels (linhas x colunas) 640 x 480, 800 x 600, 1024 x 768, 1280 x 1024, 1600 x 1200 quanto maior a dimensão do monitor, maior deverá ser a resolução (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 8

9 Monitores (cont.) Factores a ter em conta aquando da escolha (cont.) Dot pitch Distância entre pontos adjacentes no monitor (LCD e CRT) medida em milímetros Valores usuais entre 0.20mm e 0.31mm Profundidade de cor número de cores que é possível visualizar normalmente depende da placa de vídeo e dos drivers desta O preço! Número de bits Número de cores 2 (monocromático) 4 (CGA) 16 (EGA) 256 (VGA) 65,536 (High Color, XGA) 16,777,216 (True Color, SVGA) 16,777,216 (True Color + Canal Alfa) (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 9

10 Monitores (cont.) (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 10

11 Placas gráficas (cont.) Dispositivo de hardware que permite ao computador enviar imagem para o monitor Transforma a imagem digital (0s e 1s) no sinal analógico necessário para comandar os feixes de electrões dos monitores CRT, controla a resolução, realiza efeitos especiais, armazena a imagem... Pode ser encontrada como equipamento à parte ou acoplado à motherboard Tem como principais constituintes: processador (chipset), memória, conversor digital-analógico, driver de software Principais fabricantes de chipsets: ATI e nvidia (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 11

12 Placas gráficas (cont.) Memória VRAM (pode ser lida e escrita em simultâneo) Capacidade (8, 16, 32, 64, 128, 256, ) Mb Tipos de memória: SDRAM, DDR, DDR II, Velocidades: 300 e 900 MHz A memória existente numa placa gráfica condiciona directamente a resolução e a profundidade de cor com que é possível visualizar-se num monitor. Exemplo: para operar um monitor a uma resolução 1024 x 768 em true color é fundamental que a placa gráfica disponha pelo menos de 1024 x 768 x 3bytes = 2.25 MBytes Poderão ter memória dedicada, partilhada, ou hyper-memory (alguma dedicada e alguma partilhada) (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 12

13 Placas gráficas (cont.) Tipos de barramento PCI (já não usado) AGP (em desuso) PCI Express (standard) SLI (para múltiplos GPUs) Interfaces Video-in VGA DVI TV-Out S-Video HDMI (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 13

14 Placas de som Dispositivo de hardware que permite ao computador reproduzir som, enviado para o exterior por meio de colunas ou headphones Pode ser encontrada como equipamento à parte ou acoplado à motherboard. Pode ser interna ou externa O líder do mercado é a Creative No entanto, existem outros fabricantes como a Yamaha, TerraTec, etc. (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 14

15 Placas de som (cont.) Principais características a ter em conta aquando da compra Número de canais 5.1, 6.1, 7.1 Conversão digital-analógico (medida em bits) 16, 24 Frequências de amostragem (medida em Hz) 48, 96, 196 Relação sinal-ruído (medida em db) 100, 108 (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 15

16 Placas de som (cont.) Principais características a ter em conta aquando da compra (cont.) Conexões SPDIF (Sony/Philips Digital Interface) Coaxial Óptica MIDI FireWire Compatibilidades THX, Dolby Digital, DTS, EAX, etc. O preço! (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 16

17 Métodos de armazenamento óptico Utilizam a intensidade da luz laser reflectida como fonte de informação. Grandes capacidades de armazenamento Baixo custo Facilidade de utilização de vários dispositivos num mesmo computador Constituídos por diversos níveis de matéria, sendo baseado no chamado substrato (policarbonato), coberto por uma camada reflectora e por uma camada protectora. O substrato apresenta pequenos buracos com uma profundidade de 0.12 µm (um cabelo humano tem cerca de 18 µm de diâmetro) e comprimento variável chamados pits. Os espaços entre pits chamam-se lands. (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 17

18 Métodos de armazenamento óptico (cont.) A intensidade da luz laser reflectida pelos pits e pelas lands é diferente, permitindo assim a sua identificação Toda a informação é colocada numa única pista em espiral Apresentam vantagens relativas à durabilidade e à segurança dos dados. Disponíveis em 8 ou 12 cm de diâmetro (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 18

19 Métodos de armazenamento óptico (cont.) Um pouco de história (cont.) 1982 Philips e a Sony anunciam o Compact Disc - Digital Audio 1983 anunciada a extensão do CD-DA para armazenamento de dados em computador (só viria a estar disponível em 1985) 1985 Disponibilizados os primeiros CD-ROM 1986 A Philips e a Sony anunciaram o Compact Disk - Interactive (CD-I) 1991 Lançada a tecnologia CD-R 1996 Disponibilizados os primeiros leitores de DVD e os primeiros filmes neste formato no Japão 1997 Disponibilizado o CD-RW 1998 Disponibilizados os primeiros leitores de DVD na Europa Mais recentemente Surgimento de gravadores de DVD nos mais variados formatos (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 19

20 Métodos de armazenamento óptico (cont.) CD-ROM O CD-ROM foi concebido como uma forma de armazenamento em computador de informação de qualquer tipo Um CD-ROM pode conter áudio e dados Modos de funcionamento Modo 1 - Dados de computador capacidade de 660 Mbytes Modo 2 - Qualquer tipo de dados capacidade de cerca de 760 Mbytes A principal limitação desta tecnologia é o tempo de acesso aleatório, muito superior ao dos discos magnéticos Tempo de sincronização Tempo de rotação (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 20

21 Métodos de armazenamento óptico (cont.) CD-R (Compact Disc - Recordable) O CD-R permite a um utilizador comum efectuar as suas gravações, desde que possua um gravador adequado Os CD-R são gravados através de tecnologia laser, o que implica que possuam um nível de matéria activa opticamente Esta camada, normalmente de tonalidade verde, reage com o laser de modo a formar os pits necessários à gravação CD-RW (Compact Disc - ReWritable) Os CD-RW são capazes de serem lidos e escritos muitas vezes A tecnologia que usam é denominada Phase Change, havendo muito quem preveja que esta tecnologia virá a substituir as tecnologias de gravação ópticas agora existentes Os CD-RW não podem ser lidos nos leitores de CD-ROM e CD-R mais antigos, uma vez que apresentam coeficientes de reflexão muito inferiores (15-25% da luz comparados com 65-75%). (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 21

22 Métodos de armazenamento óptico (cont.) DVD (Digital Versatil Disc) Maior capacidade (cerca de 4.7 GB) Os 4.7 GB de capacidade podem ser aumentados para 8.5 GB, uma vez que os DVD podem ser escritos de ambos os lados É ainda possível efectuar gravações em 2 níveis de cada lado (double layer) O tamanho mínimo dos pits e a distância entre passagens da pista foram reduzidos para conseguir o aumento de capacidade Diferentes versões DVD Audio - Será capaz de armazenar muitas horas de música, incluindo vários canais para suportar som Surround; DVD ROM - Utilização similar à do CD-ROM, beneficiará da sua alta capacidade DVD Vídeo - Meio de distribuição do futuro, mas também uma ameaça, tendo em conta a facilidade com que se pode duplicar um disco sem perda de qualidade. Versões graváveis DVD-Ram, DVD-R, DVD+R, DVD-RW, etc. (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 22

23 Scanners Um scanner permite a criação de uma imagem electrónica de uma qualquer fotografia, gráfico, desenho, etc Parâmetros mais relevantes: Resolução a de 600 dpi é comum, sendo mais do que suficiente para a maioria dos projectos multimédia Velocidade de digitalização Existem scanners específicos para fotografias e para negativos Existem scanners dos mais variados formatos: De mesa Em forma de caneta Etc. (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 23

24 Scanners (cont.) Processo de digitalização Cada pixel é representado por um número inteiro proporcional ao valor da intensidade de luz no ponto correspondente na imagem analógica (gray levelnível de cinzento) Cada linha do original é iluminada por uma luz, sendo a sua imagem reflectida por um espelho para a lente de um Charge Couple Device CCD Os CCDs são semicondutores de dimensão microscópica, sensíveis à luz A função dos CCDs é produzir uma voltagem em função da intensidade de luz recebida Esta voltagem é convertida num sinal digital por um conversor analógico - digital Para distinguir as cores é necessário que existam três sensores, um relativo a cada cor básica. (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 24

25 Câmaras digitais Armazenam as imagens capturadas e permitem a sua transferência para um computador No computador, as imagens obtidas podem ser utilizadas ou manipuladas nos formatos digitais comuns Utilização menos onerosa Não é usado filme Fotografias indesejadas não têm custos Usam uma grelha de CCD (Charge Coupled Device) em vez de filme para registar as fotografias Algumas máquinas conseguem uma melhor resolução ao utilizar três grelhas de CCD, cada uma sensível a uma das cores básicas As máquinas podem ser configuradas para tirar fotografias com diversos tamanhos e níveis de resolução, dependendo o espaço ocupado por cada fotografia destes dois parâmetros (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 25

26 Câmaras digitais (cont.) Arquitecturas 1 CCD CCD: nas câmaras monoccd só existe um CCD ao qual é sobreposto uma matriz de filtros com bandas passantes distintas. 3 CCD Preço mais convidativo Pior SNR (Signal-to-Noise Ratio) uma vez parte do sinal electromagnético de entrada é desaproveitado. Numa câmara 3CCD existem 3 sensores, uma para cada canal. (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 26

27 Câmaras fotográficas digitais (cont.) Arquitecturas (cont.) 3 CCD (cont.) Excelente resolução espacial. Diminui o efeito de aliasing. Bastante mais caro Gestão de cor Os valores RGB obtidos por uma câmara reflectem o espaço de cor desse equipamento. Num equipamento de reprodução de cor (monitor, impressora) as indicações de cor são também uma propriedade do equipamento. Em função dos equipamentos usados, surgem distorções de cor acentuadas. (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 27

28 Câmaras fotográficas digitais (cont.) Gestão de cor (cont) Cada equipamento é fornecido com um Profile. Esse Profile estabelece o mapeamento entre o espaço de cor do equipamento e o espaço de cor ou vice-versa A conversão é realizada pelo Driver Factores a ter em conta aquando da escolha Capacidade do sensor (usualmente em MegaPixels) Tipo de máquina Manual ou automática Com lentes permutáveis (SLR - ) ou não Tamanho e qualidade do LCD Capacidade de Zoom (óptico e digital) Tipo de armazenamento suportado (MS, SD, MMC, xd, etc.) Tipo de alimentação pilhas, bateria Formatos suportados O preço! Etc. (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 28

29 Câmaras de vídeo As câmaras de vídeo são baseadas num conjunto de células foto sensíveis, os CCD Charge Coupled Device ou APS Active Pixel Sensor Estes dispositivos geram sinais eléctricos que representam os níveis de intensidade de cada cor básica que a câmara recebe a partir de cada ponto da imagem. A utilização deste fluxo analógico em computador tem que ser precedida da sua digitalização, para o que é necessário hardware específico, as placas de captura de vídeo As câmaras de vídeo digitais distinguem-se por possuírem circuitos próprios de digitalização, o que lhes permite ter saídas digitais Podem também ser utilizadas como máquinas fotográficas digitais, mas as fotografias obtidas por esta via não atingem o mesmo nível de qualidade. (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 29

30 Placas de aquisição de vídeo As placas de captura (ou digitalização) de vídeo permitem digitalizar imagens de vídeo a partir de uma fonte de vídeo analógico (Ex. uma câmara de vídeo ou um gravador de vídeo) Algumas placas permitem também a conversão de vídeo digital em analógico, permitindo a sua exportação para visualização ou armazenamento A ter em conta aquando a escolha: Entradas de vídeo disponíveis As placas mais baratas possuem apenas entradas de vídeo composto É importante que a placa disponha de uma entrada de vídeo separado que permita uma ligação às saídas do mesmo tipo normalmente presentes em câmaras Hi8 Capacidade máxima de captura relação entre o tamanho máximo do vídeo capturado e o número de frames por segundo a que é possível efectuar a gravação. (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 30

31 Placas de aquisição de vídeo (cont.) As capacidades de compressão incluídas no hardware da placa são muito importantes, já que permitem efectuar compressão durante o processo de captura, sem que a CPU do computador seja sobrecarregada Existem no mercado placas que incluem sintonizadores de TV, o que permite ver televisão no monitor do computador. Para que isso seja possível é necessário ligá-las a uma antena de TV (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 31

32 Colunas de som Dispositivos que recebem as informações relativas ao aúdio que sai da placa de som e as transforma em som Umas boas colunas tem vários satélites e um subwoofer para reforçar os graves, e quantos mais satélites tiver, maior será a qualidade de som A ter em conta aquando a escolha: O número de canais suportado 2.1, 5.1, 6.1, 7.1, etc Potência de som (em Watts) Frequência de resposta (medida em Hz) Relação sinal ruido (medida em db) Blindagem para poderem ser colocadas junto do monitor sem causar interferências O preço! (c) Nuno Miguel Gil Fonseca - Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital - Sistemas e Conteúdos Multimédia 32