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

3. Các kỹ thuật trong đa phương tiện
 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

84


Quá trình xử lý thông tin Multimedia
 Quá trình Multimedia thực hiện thao tác trên các đổi

tượng Multimedia:
 Văn bản, các số
 Âm thanh: tiếng ồn, tiếng nói, âm nhạc
 Hình ảnh tính: đồ họa, ảnh tĩnh
 Hình ảnh động: video, animation

 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
 Trao đổi thông tin: các thiết bị truyền thông

85


3.1 Các kỹ thuật điều khiển

 Bàn phím
 Thiết bị ngoại vi được mô hình một phần theo bàn phím máy đánh

chữ. Về hình dáng, bàn phím là sự sắp đặt các nút hay phím.





Các ký tự được khắc lên bàn phím
Mỗi một phím tương ứng với một ký hiệu, tuy nhiên có thể kết hợp nhiều
phím lại với nhau.
Bàn phím được sử dụng để tạo ra ký tự, nhưng trong nhiều trường hợp có
thể đưa ra lệnh thực thi.

 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…

86


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 năng
tạo 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.

87


3.1 Các kỹ thuật điều khiển
 Bàn phím
 Dome-switch keyboard

Kết hợp bàn phím menbrane và bàn phím cơ học. Gốm hai bản mạch
nằm bên dưới một nút tròn cao sư có bọc trì. Khi phím được ấn, mạch sẽ
đòng và truyền tín hiệu đi.

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, khoảng

cách di chuyển của các phím chỉ vào 2 mm.

Được sử dụng làm bàn phím laptop.
88


3.1 Các kỹ thuật điều khiển
 Bàn phím
 Roll-up keyboad

Bàn phím nhựa deo có thể cuộn lại. Vật liệu sử dụng có thể là silicon…
chỉ đứt khi chịu tác dụng lực mạnh.

Được bọc lớp vỏ cao sư khiến nó có khả năng chống nước giống như
membrane. Nó ít tạo cảm giác cho người dùng.
 Bàn phím thông thường

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 nhiều
tính 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 phím ấn cùng một lúc

Kết nối qua cổng PS/2 hoặc USB

89


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 lên
xuống, sang trái phải.

Chuyển động biến thành tín hiệu và truyền tới máy tính thông qua dây
dẫn và chuyển thành tọa độ x, y trên màn hình hiển thị.
 Chuột quang

Sử dung diot và photo diot để xác định chuyển động tương đối trên mặt
phẳng.

Chuột quang hiện đại có bộ cảm biến cho phép ghi nhận hình ảnh bề
mặt chuyển động, kèm theo một chip có khả năng xử lý ảnh để xác định
vị trí chuyển động.

90


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

91


3.1 Các kỹ thuật điều khiển

92


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:





Resistive touchscreen
Surface acoustic wave
Capacitive
93


3.1 Các kỹ thuật điều khiển
 Joystick









Joystick là thiết bị ngoại vi cho phép điều khiển cả hướng và góc,
được sử dụng chủ yếu trong trò chơi điện tử và có một hoặc nhiều
nút ấn.
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…

94


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)

95


3.2 Các kỹ thuật thu nhận


Máy scanner
 CCD








Shift register tương tự cho phép truyền tín hiệu tương tự và được điểu khiển bởi
xung đồng hồ. Ngày nay nó thường được sử dụng làm bộ cảm biến ánh sáng
quang điện.
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.
96


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.
 Phân loại




Máy chụp ảnh số xem ngay
Máy chụp ảnh số gọn
Máy chụp ảnh số chuyên nghiệp dạng rời

 Độ phân giải ảnh

Độ phân giải của máy chụp ảnh số thường được quyết định bởi bộ cảm
biến, đó là phần đổi ánh sáng thành những tín hiệu rời rạc.

Một thuộc tính quan trọng của máy chụp ảnh số là số pixel của nó, tính
theo hàng triệu gọi là megapixel.

Tỉ lệ kích thước ảnh có thể là 4:3 hoặc 3:2.

97

3.2 Các kỹ thuật thu nhận
 Máy ảnh số
 Độ phân giải ảnh

98


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

99


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

Nhược điểm



Độ phân giải thấp
Giá bộ nhớ cao

 Webcam

Camera số có chất lượng thấp

Gắn trực tiếp vào máy tính

Cho phép tương tác trực tiếp với Internet


Độ phận giải thấp – 640 x 480  300.000 pixel
100


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.
 Đặc điểm








Tốc độ quét: 1.2 – 1.4 m/s
Độ dài rãnh: 1.6 µm
Đường kính đĩa: 120 mm
Độ dày: 1.2 mm
Bán kính trong của vùng lưu trữ: 25 mm
Bán kính ngoài của vùng lưu trữ: 58 mm
Đường kính lỗ trục: 15 mm

101

3.3 Các kỹ thuật lưu trữ
 Đĩa CD
 Cấu tạo của đĩa CD gồm có 3 lớp:

Một lớp nhựa

Một lớp bảo vệ bề mặt

Một lớp màng kim loại phản xạ




Các vết dữ liệu được khắc lên lớp màng kim loại theo các lỗ có độ sâu
0.83µm, độ cách quãng: 1.6µm.
Các vết khắc thể hiện các mã nhị phân: vùng bằng tương ứng bit 0, sự biến
đổi từ vùng cao sang vùng thấp hoặc từ vùng thấp sang vùng cao tương ứng
bit 1.

102


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 eight-tofourteen. + 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.

Các frame được nhóm lại tạo thành sector: Mỗi sector có 98 frame tương
đương 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 mẫu
chúng ta có tốc độ là 44,100 mẫu/s.

103


3.3 Các kỹ thuật lưu trữ
 Đĩa CD
 Điều chế eight-to-fourteen

 Không có hai bit 1 nằm kề nhau, tối
thiểu phải cách 2 bit 0 để tránh bước
chuyển và làm giảm tốc độ đọc.
 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).

104

3.3 Các kỹ thuật lưu trữ
 Đĩa CD
 Các chuẩn CD

ISO 9660.

Dùng lưu trữ thông tin Multimedia.

Music Disc

SACD (Super Audio CD)

CD-Text

CD-I (Compact Disc interative)

CD-ROM XA

CD-I Bridge

CD-R

Video CD (VCD)

Mini CD

105

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

106


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 ta
2.352 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 hiện
lỗi: 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 độ
thứ nhất.

Tốc độ đọc khối: 75 khối/s; data rate: chế độ thứ nhất: 150 KBps, chế độ
thứ hai: 171 KBps.

Dung lượng



Chế độ thứ nhất: 74 x 60 x 75 x 2048 = 650 MB.
Chế độ thứ hai: 74 x 60 x 75 x 2336 = 742 MB.
107


3.3 Các kỹ thuật lưu trữ
 DVD

 Còn gọi là Digital Versatile Disc hoặc Digital Video Disc được phát

minh vào năm 1995. Nó dùng để lưu dữ liệu và video. DVD có cùng
kích thước với CD nhưng dung lượng của nó gấp 6 lần.
 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 trữ
9.4 GB.
DVD-9: có hai mặt và mỗi mặt có hai lớp lưu thông tin, khả năng lưu trữ
là 17 GB.

 Blu-ray

Blu-ray sử dụng ánh sáng laser xanh với bước sóng 405 nm để đọc và
viết dữ liệu

Hard-coating
108