Видео внутри компьютера
http://www.625-net.com/archive/9401/videoco.htm
Константин Федотчев
Итак, все, что попадает в компьютер извне, хранится в нем и используется в цифровой форме. Видеосигнал не является исключением.
Один полноцветный кадр (24-bit или 16,7 миллионов цветов) в компьютерном виде представляет собой файл размером около 1 Мб. И этот файл вмещает в себя только графическую информацию. Для того, чтобы получить последовательность кадров, нужна дополнительная информация, которая добавляет еще 3-5 Мб к кадровому файлу. Вот почему широко известные в нашей стране видеоадаптеры Targa фирмы Truevision имеют 4 Мб видеопамяти. Все, кто имеет дело с компьютерной видеографикой, сразу вспомнят еще одну плату. Это плата видеоконтроллера для покадрового перевода (сброса) компьютерной графики на видеоленту. Файл, хранящийся на жестком диске, попадает через компьютерную шину в видеоадаптер, также подключенный к этой шине. Видеоадаптер преобразовывает компьютерный файл в обычный видеосигнал какого-либо стандарта. В целом этот процесс занимает от одной до нескольких секунд.
Таким образом, персональный компьютер не может воспроизвести последовательность полноформатных видеокадров в реальном времени. Дело в том, что пропускная способность компьютерной шины не превышает 10 Мб в секунду. А, как отмечалось выше, 1 видеокадр без служебной информации заменяет 1 Мб пространства на жестком диске. Следовательно, чтобы воспроизводить видео в реальном времени, компьютеру нужно пропускать через шину, соединяющую жесткий диск и видеоадаптер, не 10 Мб, а минимум 25 Мб (25 кадров) в секунду. Проблема на этом не заканчивается. В настоящий момент нет таких жестких дисков, которые бы могли воспроизводить и записывать 25 Мб в секунду.
Поэтому до настоящего времени персональные компьютеры использовались при работе с видео только для специфических целей. Однако сейчас стало возможно благодаря использованию алгоритмов компрессии воспроизведение видео- и аудиопоследовательностей внутри компьютера, но с ухудшением качества.
Существуют несколько типов компрессии, но наиболее широко применяются два - JPEG-метод и MPEG-метод. Они по-разному сжимают видео- и аудиосигналы. Первый сжимает каждый кадр отдельно. Второй сжимает целые фрагменты исходного видеоматериала. Поэтому каждый из них используется в разных областях.
JPEG-метод является основой в многочисленных системах "чернового монтажа". На нашем рынке такие системы появились только в прошлом году.
Широко реализуются и находят покупателей станции Avid и Lightworks. Данные системы используют платформы стандартных персональных компьютеров, и, кажется, читатель успел достаточно хорошо познакомиться с ними. Кроме этих систем, в нынешнем году, очевидно, появятся более простые и дешевые. Автор полагает, что это будет продукция фирм Touch Vision и EMC, предлагающих набор плат и программного обеспечения, устанавливаемого самим покупателем на обычный IBM PC. Причем производители утверждают, что при использовании процессора 486 можно получить качество, близкое к VHS, при уровне компрессии 30:1.
Возвращаясь к методам компрессии и переходя к алгоритму MPEG, можно сказать, что продукция, основанная на этом методе, пока не находит применения на нашем рынке. При использовании алгоритма MPEG исходный материал сжимается целиком, а не покадрово, что делает его пригодным для применения в системах телекоммуникаций и телевещания. Но пока наши бизнесмены обходятся телефонами и факсами.
И все-таки, можно ли получить качество Betacam SP или D-1 с использованием компьютерной технологии? Возможно, и здесь существуют два способа.
Первый способ заключается в отказе от компрессии и использовании сложной компьютерной архитектуры, где целое множество компьютеров объединяется в одну систему. Примером таких решений является продукция фирмы Quantel и Getris Images. Этот способ хорош тем, что в данном случае сложные графические работы благодаря наличию большого числа процессоров выполняются мгновенно. Два недостатка такого решения заключаются в высокой стоимости этих систем и их "закрытости". Последний термин означает, что программное обеспечение и комплектующие поставляет только одна фирма. Хотя продукция "Getris Images" и воспринимает программы, написанные на языке "С".
Второй способ менее дорогостоящий благодаря использованию обычного персонального компьютера Quadra 950 фирмы Apple Macintosh. Другими комплектующими являются видеоадаптер Explorer фирмы Intelligent Resourses, плата компрессии Digital Magic Board фирмы ADJ и специально доработанный для этой цели той же фирмой жесткий диск (Hard Drive). Сочетание Explorer-Quadra давно нашло применение в самых престижных студиях компьютерной графики. Видеоадаптер Explorer может работать в формате как Batacam SP, так и D-1, причем пропускная способность Explorer составляет 320 Мб/сек. Поэтому эффекты типа микширования и "шторок" данный видеоадаптер осуществляет в реальном масштабе времени.
Кроме указанных преимуществ, использование персонального компьютера для видеографики позволяет производителю быть конкурентоспособным. На первый взгляд это кажется заблуждением. Но тут поможет лишь один пример. Getris Images только в ноябре прошлого года выпустил модуль морфирования и интерполяции. Программы "морфинга" для Apple Macintosh появились уже в конце 1992 г.
Итак, возвращаясь к теме использования компрессии, рассмотрим последние два элемента. Это плата Digital Magic Вoard (DМВ) и жесткий диск. Видеосигнал попадает в видеоадаптер Explorer, а из него - в DМВ. Здесь он сжимается в соотношении 4:1 (качество, соответствующее Betacam SP) или 2:1 (качество D-1). Затем сжатый сигнал попадает на жесткий диск. Все это происходит в режиме Real Time (реальное время). Причем объем потока данных превышает пропускную способность внутренней шины Apple. Противоречие? Нет. Все три элемента Explorer - DМВ - Hard Drive соединены по собственной не компьютерной шине. Последняя используется для того, чтобы подать питание на платы и для обмена данными. Рассмотрим, что это дает.
Во-первых, работа с видео и аудио в режиме "cut" в реальном времени и применение порядка 50 спецэффектов в режиме просчета. Для этого используется программа "Adobe Premiere" фирмы Adobe.
Во-вторых, работа с видео и аудио в многослойном режиме с применением маскирования. (Программа "After Effects Pro" фирмы CoSa.)
В-третьих, использование трехмерной графики. Ранее просчитанные файлы через компьютерную шину попадают на жесткий диск, где могут быть соединены с исходным видеоматериалом. То же самое можно сделать с титрами.
И последнее, что можно сказать об этом комплексе. В начальной конфигурации используется один жесткий диск объемом 2,3 Гб. Этого объема достаточно для работы с 7 минутами исходного материала качества Betacam SP. Но при желании можно подключить еще 15 дисков.
Ищу взломщика!
http://www.sicnit.ru/onboard/02/ mkfrm_tx.htm?artic_19&soft
Интернет в наши дни становится неотъемлемой частью современной жизни. За какие-то два десятилетия Всемирная паутина обскакала курьерскую службу по скорости доставки корреспонденции, обычную почту - по общему количеству сообщений, все печатные органы по эффективности рекламы и вплотную подобралась к вытеснению обычных магазинов на задворки торговли. Однако человеку свойственны две черты: нестойкость к соблазнам и подозрительность. Первая толкает отдельных индивидуумов на всяческие махинации (пусть даже ради тайного самовосхищения собственной крутостью), в то время как вторая постоянно тянет обеспечить себе некоторое подобие безопасности. И ничего с этим поделать нельзя. Многие пытались, но так ничего и не вышло. Правда, в случае с Интернет дела обстоят многократно сложнее. Все категории, применяемые к этой компьютерной сети, взяты из обычной жизни и базируются на привычных осязаемых категориях. Например: дважды два - четыре, копия всегда отличается от оригинала, один килограмм всегда равен одной тысяче граммов и т.д. Вся беда в том, что в мире вычислительной техники постоянны только два события: "ноль" и "единица", да и то не во всех случаях...
Самым болезненным местом среди всего, что связано с Интернет, всегда была безопасность. В обычной жизни есть милиция, интерпол, ФСБ, ФАПСИ и еще добрая сотня всевозможных "контор", чьей единственной обязанностью является эта самая безопасность. А в мире виртуальном как быть? Тут каждому приходится решать самому, один в поле воин или нет. В этом отношении интересное мнение было опубликовано в Интернет, выдержка из которого и приводится ниже.
В одной главе своей книжки "Дорога в будущее" виртуальный эсквайр Гейтс, повествуя о некоторых проблемах шифрования, рассказывает небезынтересную историю о фиаско ключа неких криптоученых Ривеста, Шамира и Эдельмана - RSA 129. От их предположения о том, что ключ, представляющий собой 130-разрядное произведение простых чисел, останется недосягаемым миллионы лет, остались в конце концов пух, прах и перья - менее чем за год при помощи пресловутых компьютеров компания ученых и энтузиастов решила эту труднопредставимую задачу.
Но, однако, столь сложный подход к криптографии вряд ли возьмется осваивать какая-нибудь фирма-разработчик для защиты своей продукции от несанкционированного доступа, нелицензионного использования и т.д. и т.п. (так принято говорить, когда не хватает воображения или терпения объять все). Впрочем, коль скоро мы с вами могли усвоить, что нет ничего невозможного, - и фирма такая найдется, и взломщики, - можно только предположить, что если не такая фирма, то такие взломщики проживают и в Новосибирске. А потому вслед за руководством Connected Computing предлагаем всем желающим подзаработать - hacker'ам, cracker'ам и иже с ними взломать систему защиты брандмауэра On Guard, разработанную компанией On Technology. Первому исполнителю "розовой мечты" Connected Computing'а светят 50 тыс. долларов и ура!
Впервые в истории кто-то востребовал подобные таланты (за исключением разве что "рыцарей плаща и кинжала"). Но, вероятно, это не последний случай подобной самоуверенности. Так что...
Собрал и подготовил Александр Запольскис
Константин Федотчев
Итак, все, что попадает в компьютер извне, хранится в нем и используется в цифровой форме. Видеосигнал не является исключением.
Один полноцветный кадр (24-bit или 16,7 миллионов цветов) в компьютерном виде представляет собой файл размером около 1 Мб. И этот файл вмещает в себя только графическую информацию. Для того, чтобы получить последовательность кадров, нужна дополнительная информация, которая добавляет еще 3-5 Мб к кадровому файлу. Вот почему широко известные в нашей стране видеоадаптеры Targa фирмы Truevision имеют 4 Мб видеопамяти. Все, кто имеет дело с компьютерной видеографикой, сразу вспомнят еще одну плату. Это плата видеоконтроллера для покадрового перевода (сброса) компьютерной графики на видеоленту. Файл, хранящийся на жестком диске, попадает через компьютерную шину в видеоадаптер, также подключенный к этой шине. Видеоадаптер преобразовывает компьютерный файл в обычный видеосигнал какого-либо стандарта. В целом этот процесс занимает от одной до нескольких секунд.
Таким образом, персональный компьютер не может воспроизвести последовательность полноформатных видеокадров в реальном времени. Дело в том, что пропускная способность компьютерной шины не превышает 10 Мб в секунду. А, как отмечалось выше, 1 видеокадр без служебной информации заменяет 1 Мб пространства на жестком диске. Следовательно, чтобы воспроизводить видео в реальном времени, компьютеру нужно пропускать через шину, соединяющую жесткий диск и видеоадаптер, не 10 Мб, а минимум 25 Мб (25 кадров) в секунду. Проблема на этом не заканчивается. В настоящий момент нет таких жестких дисков, которые бы могли воспроизводить и записывать 25 Мб в секунду.
Поэтому до настоящего времени персональные компьютеры использовались при работе с видео только для специфических целей. Однако сейчас стало возможно благодаря использованию алгоритмов компрессии воспроизведение видео- и аудиопоследовательностей внутри компьютера, но с ухудшением качества.
Существуют несколько типов компрессии, но наиболее широко применяются два - JPEG-метод и MPEG-метод. Они по-разному сжимают видео- и аудиосигналы. Первый сжимает каждый кадр отдельно. Второй сжимает целые фрагменты исходного видеоматериала. Поэтому каждый из них используется в разных областях.
JPEG-метод является основой в многочисленных системах "чернового монтажа". На нашем рынке такие системы появились только в прошлом году.
Широко реализуются и находят покупателей станции Avid и Lightworks. Данные системы используют платформы стандартных персональных компьютеров, и, кажется, читатель успел достаточно хорошо познакомиться с ними. Кроме этих систем, в нынешнем году, очевидно, появятся более простые и дешевые. Автор полагает, что это будет продукция фирм Touch Vision и EMC, предлагающих набор плат и программного обеспечения, устанавливаемого самим покупателем на обычный IBM PC. Причем производители утверждают, что при использовании процессора 486 можно получить качество, близкое к VHS, при уровне компрессии 30:1.
Возвращаясь к методам компрессии и переходя к алгоритму MPEG, можно сказать, что продукция, основанная на этом методе, пока не находит применения на нашем рынке. При использовании алгоритма MPEG исходный материал сжимается целиком, а не покадрово, что делает его пригодным для применения в системах телекоммуникаций и телевещания. Но пока наши бизнесмены обходятся телефонами и факсами.
И все-таки, можно ли получить качество Betacam SP или D-1 с использованием компьютерной технологии? Возможно, и здесь существуют два способа.
Первый способ заключается в отказе от компрессии и использовании сложной компьютерной архитектуры, где целое множество компьютеров объединяется в одну систему. Примером таких решений является продукция фирмы Quantel и Getris Images. Этот способ хорош тем, что в данном случае сложные графические работы благодаря наличию большого числа процессоров выполняются мгновенно. Два недостатка такого решения заключаются в высокой стоимости этих систем и их "закрытости". Последний термин означает, что программное обеспечение и комплектующие поставляет только одна фирма. Хотя продукция "Getris Images" и воспринимает программы, написанные на языке "С".
Второй способ менее дорогостоящий благодаря использованию обычного персонального компьютера Quadra 950 фирмы Apple Macintosh. Другими комплектующими являются видеоадаптер Explorer фирмы Intelligent Resourses, плата компрессии Digital Magic Board фирмы ADJ и специально доработанный для этой цели той же фирмой жесткий диск (Hard Drive). Сочетание Explorer-Quadra давно нашло применение в самых престижных студиях компьютерной графики. Видеоадаптер Explorer может работать в формате как Batacam SP, так и D-1, причем пропускная способность Explorer составляет 320 Мб/сек. Поэтому эффекты типа микширования и "шторок" данный видеоадаптер осуществляет в реальном масштабе времени.
Кроме указанных преимуществ, использование персонального компьютера для видеографики позволяет производителю быть конкурентоспособным. На первый взгляд это кажется заблуждением. Но тут поможет лишь один пример. Getris Images только в ноябре прошлого года выпустил модуль морфирования и интерполяции. Программы "морфинга" для Apple Macintosh появились уже в конце 1992 г.
Итак, возвращаясь к теме использования компрессии, рассмотрим последние два элемента. Это плата Digital Magic Вoard (DМВ) и жесткий диск. Видеосигнал попадает в видеоадаптер Explorer, а из него - в DМВ. Здесь он сжимается в соотношении 4:1 (качество, соответствующее Betacam SP) или 2:1 (качество D-1). Затем сжатый сигнал попадает на жесткий диск. Все это происходит в режиме Real Time (реальное время). Причем объем потока данных превышает пропускную способность внутренней шины Apple. Противоречие? Нет. Все три элемента Explorer - DМВ - Hard Drive соединены по собственной не компьютерной шине. Последняя используется для того, чтобы подать питание на платы и для обмена данными. Рассмотрим, что это дает.
Во-первых, работа с видео и аудио в режиме "cut" в реальном времени и применение порядка 50 спецэффектов в режиме просчета. Для этого используется программа "Adobe Premiere" фирмы Adobe.
Во-вторых, работа с видео и аудио в многослойном режиме с применением маскирования. (Программа "After Effects Pro" фирмы CoSa.)
В-третьих, использование трехмерной графики. Ранее просчитанные файлы через компьютерную шину попадают на жесткий диск, где могут быть соединены с исходным видеоматериалом. То же самое можно сделать с титрами.
И последнее, что можно сказать об этом комплексе. В начальной конфигурации используется один жесткий диск объемом 2,3 Гб. Этого объема достаточно для работы с 7 минутами исходного материала качества Betacam SP. Но при желании можно подключить еще 15 дисков.
Ищу взломщика!
http://www.sicnit.ru/onboard/02/ mkfrm_tx.htm?artic_19&soft
Интернет в наши дни становится неотъемлемой частью современной жизни. За какие-то два десятилетия Всемирная паутина обскакала курьерскую службу по скорости доставки корреспонденции, обычную почту - по общему количеству сообщений, все печатные органы по эффективности рекламы и вплотную подобралась к вытеснению обычных магазинов на задворки торговли. Однако человеку свойственны две черты: нестойкость к соблазнам и подозрительность. Первая толкает отдельных индивидуумов на всяческие махинации (пусть даже ради тайного самовосхищения собственной крутостью), в то время как вторая постоянно тянет обеспечить себе некоторое подобие безопасности. И ничего с этим поделать нельзя. Многие пытались, но так ничего и не вышло. Правда, в случае с Интернет дела обстоят многократно сложнее. Все категории, применяемые к этой компьютерной сети, взяты из обычной жизни и базируются на привычных осязаемых категориях. Например: дважды два - четыре, копия всегда отличается от оригинала, один килограмм всегда равен одной тысяче граммов и т.д. Вся беда в том, что в мире вычислительной техники постоянны только два события: "ноль" и "единица", да и то не во всех случаях...
Самым болезненным местом среди всего, что связано с Интернет, всегда была безопасность. В обычной жизни есть милиция, интерпол, ФСБ, ФАПСИ и еще добрая сотня всевозможных "контор", чьей единственной обязанностью является эта самая безопасность. А в мире виртуальном как быть? Тут каждому приходится решать самому, один в поле воин или нет. В этом отношении интересное мнение было опубликовано в Интернет, выдержка из которого и приводится ниже.
В одной главе своей книжки "Дорога в будущее" виртуальный эсквайр Гейтс, повествуя о некоторых проблемах шифрования, рассказывает небезынтересную историю о фиаско ключа неких криптоученых Ривеста, Шамира и Эдельмана - RSA 129. От их предположения о том, что ключ, представляющий собой 130-разрядное произведение простых чисел, останется недосягаемым миллионы лет, остались в конце концов пух, прах и перья - менее чем за год при помощи пресловутых компьютеров компания ученых и энтузиастов решила эту труднопредставимую задачу.
Но, однако, столь сложный подход к криптографии вряд ли возьмется осваивать какая-нибудь фирма-разработчик для защиты своей продукции от несанкционированного доступа, нелицензионного использования и т.д. и т.п. (так принято говорить, когда не хватает воображения или терпения объять все). Впрочем, коль скоро мы с вами могли усвоить, что нет ничего невозможного, - и фирма такая найдется, и взломщики, - можно только предположить, что если не такая фирма, то такие взломщики проживают и в Новосибирске. А потому вслед за руководством Connected Computing предлагаем всем желающим подзаработать - hacker'ам, cracker'ам и иже с ними взломать систему защиты брандмауэра On Guard, разработанную компанией On Technology. Первому исполнителю "розовой мечты" Connected Computing'а светят 50 тыс. долларов и ура!
Впервые в истории кто-то востребовал подобные таланты (за исключением разве что "рыцарей плаща и кинжала"). Но, вероятно, это не последний случай подобной самоуверенности. Так что...
Собрал и подготовил Александр Запольскис
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 45 за 1997 год в рубрике hard :: мультимедиа
