Introdução aos Sistemas Multimédia Joaquim Macedo Departamento de Informática da Universidade do Minho

Sumário Desenvolvimento de Sistemas Multimédia Classificação dos Média Propriedades dos Sistemas Multimédia Computação Multimédia Diferentes aspectos do Multimedia Distribuição do TPC nº 1

Introdução Grande Impacto da Tecnologia da Comunicação na Sociedade Moderna Multimédia é um dos mais excitantes desenvolvimentos da Computação Pessoal Popularidade resultante das inúmeras aplicações A tecnologia da comunicação teve sempre um grande impacto na sociedade moderna. Na era pré-computador os jornais, rádio, TV e cinema eram os principais meios de comunicação passiva. Quando foram introduzidos os computadores pessoais nos anos 80, pouco gente imagina o impacto que teriam no nosso dia a dia. Mas com o suporte dos engenheiros de comunicações por computador a partilha global de informação tornou-se rapidamente praticável com a ubiquidade do WWW. Para as pessoas explorarem de forma eficiente o potencial dos computadores tem que apresentar a informação num medium que maximize o trabalho. Para além disso, a apresentação da informação deve ser estruturada convenientemente para armazenamento, transmissão e busca. Para atingir estes objectivos a investigação em multimédia é crucial. O Multimédia é um dos mais excitantes desenvolvimentos do campo da computação pessoal. Falando literalmente, um medium é uma substância como a água ou o ar, através do qual é transmitido alguma coisa. Aqui medium significa a representação e armazenamento da informação tal como texto imagem, vídeo, jornais, revistas, rádio e televisão. Como o termo multi corresponde a múltiplo, multimédia corresponde a comunicação com vários media. O prefixo multi é desnecessário porque média é o plural de medium. Todavia o termo é bastante popular (13 milhões de itens no Google) e não tem tendência a mudar.

O que é Multimédia?

Medium Um meio para apresentar e distribuir informação tal como livros, telefone, TV, etc… Texto, gráficos, imagens, voz, som, música, etc. texto som imagem gráfico animação vídeo

Multimédia é Multidisciplinar!

Aplicações Multimédia Bibliotecas Digitais Televisão Interactiva Ensino à Distância Comércio Electrónico Jornais e Revistas Electrónicas Jogos .... A principal razão da popularidade dos sistemas multimédia é a lista longa de aplicações potenciais que não eram possíveis há algumas décadas. Há aplicações que não têm limites como o WWW,a Televisão Interactiva e de Alta Definição, Vídeo a Pedido, Vídeo Conferência, Jornais Electrónicos, Comércio Electrónico, etc... O limite é a imaginação das pessoais. Sem sombra para dúvidas, o multimédia é a linha de força chave destas aplicações.

Desenvolvimentos de Sistemas Multimédia Ano Evento Idade Pré-PC Jornais, Rádio, TV e Cinema meios de comunicação de massa Finais 1890 Aparecimento da Rádio Início 1900 Aparecimento do Cinema 1940 Aparecimento da TV 1960 Desenvolvido conceito de Hipertexto Início 1980s Aparecimento do PC 1983 Aparecimento Internet, TCP/IP e CDs Áudio 1990 WWW (Tim Berners Lee) e HTML 1980- Normas de codificação áudio, vídeo, imagem Meados 90 Aparecimento Televisão de Alta Definição nos EUA 1993- Vários browsers e linguagens de marcas Na tabela aparece uma história breve dos sistemas multimédia. O jornal é provavelmente o primeiro meio de comunicação massiva que usa muito texto, gráfico e imagem. Nos finais de 1980, Marconi demonstrou a primeira comunicação rádio sem fios. Desde ái a rádio tornou-se o principal meio de difusão. Entretanto apareceram o cinema e a TV que deram origem ao vídeo e se tornaram nos meios de comunicação de maior popularidade, relegando a Rádio para um segundo plano. O conceito de WWW apareceu nos anos 50 mas a tecnologia de suporte só ficou disponível nos princípios dos anos 80. A tecnologia de suporte aos sistemas multimédia actuais só se tornou popular nos anos 90 devido à disponibilidade de PCs a baixo custo, redes de comunicação e protocolos hipertexto. A tecnologia multimédia actual é possível devido a avanços tecnológicos em diversas áreas incluindo telecomunicações, electrónica para consumo, estúdios de gravação para áudio e vídeo e editoras para publicação. Para além disso, nas últimas décadas as redes telefónicas foram convertidas de analógicas para digitais. Para além disso estabeleceram-se redes de alto débito para comunicação de dados. A electrónica para bens de consumo continua a fazer grandes progressos em áreas como sistemas áudio de alta fidelidade, sistemas de vídeo e TV de alta qualidade e dispositivos de armazenamento como discos, CDs, DVDs, etc... As editoras de publicação desenvolveram formatos eficientes para representação dos dados. Observe que o HTML usado do WWW foi precedido pela criação de linguagens de marcas genéricas para criar estruturas de documentos portáveis entre máquinas.

Classificação dos Média Diferentes critérios Percepção Representação Apresentação Transmissão Interactividade Discreto/Contínuo Já notamos que o multimédia representa uma variedade de média... Esses média podem ser classificados usando diferentes critérios: Percepção:Num ambiente multimédia típico, a informação e em última instância apresentada às pessoas. Essa informação explora um dos nossos cinco sentidos: audição, visão, cheiro, tacto e gosto. Contudo, os actuais SM apenas usam o áudio e a visão. A tecnologia para envolver os outros cinco sentidos ainda não está suficientemente madura. Foi desenvolvido algum trabalho para envolver o cheiro e o gosto em sistemas multimédia, mas precisa de muito mais trabalho para se tornar mais adequado e mais barato. Portanto, no actual tipo de SM texto, imagem e vídeo podem ser considerados médias visuais e o áudio média auditivo. Representação: Aqui o média é caracterizado pela representação interna do computador, uma vez que se usam vários formatos para representar a informação no computador. Por exemplo os caracteres podem ser representados em ASCII ou Unicode, o áudio com amostras PCM, as imagens com PCM ou JPEG; o vídeo pode ser representado com PCM ou MPEG. Apresentação:Isto refere-se às ferramentas e dispositivos usados para entrada e saída de informação. Existem meios de saída (papel, ecrã, ascultadores ou colunas) e de entrada (como teclado, rato, microfone e câmara de filmar). Armazenamento: Trata-se do suporte para armazenamento da informação como papel, microfilme, disquete, disco rígido, CD, DVD, etc... Transmissão: Caracteriza diferentes meios de suporte à transmissão de informação como fibras ópticas, cabo coaxial, ar livre, tec... Discreto/Contínuo: os média podem ser divididos em dois tipos: independentes do tempo ou discretos e dependentes do tempo ou contínuos

Classificação dos Média Percepção Média auditivos (voz, audio, música) Média visuais (texto, gráfico, imagens, imagens em movimento) Representação ASCII (texto), JPEG (imagens), PCM (audio), etc. Apresentação entrada: teclado, rato, câmara de filmar, scanner, microfone, etc.. saída: papel, monitor, impressora, altifalante Armazenamento discos (disquetes, rígidos, ópticos), fita magnética, CD, DVD Transmissão Cabo coxial, fibra óptica, sat~elite Troca de informação CD, JAZ-Drives, fibra óptica Discreto/Contínuo (cont.) Para os média independentes do tempo (texto e gráficos, por exemplo) o processamento de dados não é crítico em termos de tempo. Para os média dependentes do tempo tanto a representação como o processamento são críticos no tempo. Há outros sinais que podem ser considerados como dados multimédia...Por exemplo a saída um sensor de fumo ou pressão e temperatura do ar podem ser considerados dados multimédia.

Tipos de componentes multimédia Imagens Móveis contínuos Animação som Gráfico Imagens Fixas Texto discretos Capturados do Mundo Real Criados no computador

Propriedades dos Sistemas Multimédia Integração Digital Independência Falando literalmente, qualquer sistema que suporte mais que um média pode ser chamado multimédia. Usando esta definição um jornal tem uma apresentação multimédia porque inclui texto e imagens para ilustração. Contudo, na prática aparece muitas vezes outra definição. Combinação de Média É sabido que um SM deve incluir um ou mais média....Infelizmente não há uma forma exclusiva de especificar os tipos de média.Por outro lado há autores que defendem que um sistema multimédia deve ter no mínimo um média contínuo e outro discreto.Deste forma um sistema que inclua apenas texto e imagem não pode ser considerado multimédia. Outros autores são mais flexíveis na definição de multimédia. Independência Os diferentes media num SM devem ter um alto grau de independência. Trata-se dum critério importante pois permite processamento independente dos tipos de média e a sua combinação de forma arbitrária. Muitos dos sistemas convencionais que combinam mais que um média não cumprem este critério. Por exemplo o texto e as imagens num jornal ou o som e as imagens numa cassete vídeo. Portanto os sistemas que não cumprem este critério não são sistemas multimédia. Interactividade Integração suportada por computação No sentido de conseguir a independência dos média, é necessário processamento baseado em computador. Os computadores disponibilizam outra funcionalidade importante que é a integração dos média. Os média diferentes num sistema multimédia devem estar integrados. A mudança num média devem corresponder mudanças nos outros. Suporte de Rede Um SM deve ser capaz de comunicar com outros SM quer com media discreto como contínuo Combinação Interactividade Distribuição na rede

Interacção entre pessoas Fala Tom Expressão Homem Homem Gestos

Interacção Homem-Computador teclado rato botões Homem Máquina texto som imagens

Computador Multimédia Núcleo do Sistema Multimédia Necessita de capacidade para Manipular eficientemente vários tipos de média Processador rápido Periféricos apropriados Software adequado

Aspectos críticos no PC Multimédia Velocidade de Processamento Arquitectura Sistema Operativo Armazenamento Base de dados Interligação à Rede Software Velocidade de processamento: O CPU tem que uma velocidade de processamento para executar processamento de sinal em tempo real. Entre os dados multimedia, o processamento de vídeo exige alguma capacidade de processamento principalmente acima de 30 qps. Uma arquitectura de processamento distribuída pode disponibilizar uma MPC muito cara. Arquitectura: Para além da velocidade do CPU, é necessário uma arquitectura eficiente para disponibilizar comunicação a alta velocidade entre CPU, memória e periféricos. Observe-se que com o tempo a velocidade do CPU vai aumentando e aumentam as exigências de comunicação com os outros componentes do computador. Foram propostas novas arquitecturas para resolver este problema como a RAM Inteligente (IRAM) e RAM Computacional. Nessas arquitecturas a RAM tem os seus próprios elementos de processamento e portanto a LB da memória é alta. Sistema Operativo: É necessário um sistema operativo de alto desempenho e para multimédia em tempo real para permitir escalonamento em tempo real, manipulação eficiente das interrupções e sincronização entre os diferentes tipos de dados. Armazenamento: Precisa de dispositivos de armazenamento de alta capacidade para armazenar grandes volumes de dados. O tempo de acesso tem que ser pequeno para aplicações interactivas. Embora sejam usados principalmente dispositivos de armazenamento magnético, outras tecnologias como CD e DVD e memórias inteligentes (smart) estão a tornar-se populares pela sua portabilidade Base de Dados: Os volumes de dados multimedia crescem exponencialmente. São necessárias novas técnicas para a concepção de BD multimedia para representação e gestão eficiente de conteúdos. Interligação à Rede: Para além da própria informação multimédia poder ser distribuída os sistemas multimedia precisam duma arquitectura de rede eficiente para transmissão de dados multimedia. Rede deve ter boa largura de banda, baixa latência e baixo jitter. Software: do ponto de vista do consumidor, é a parte mais importante dum SM. Um utilizador trabalha com as aplicações sem se preocupar muito com o que está dentro do computador...Ferramentas de software eficientes permitem usar interfaces gráficas são adequadas para os SM.

Diferentes aspectos do Multimédia Dispositivo Armazenamento dos média Redes Conceitos básicos: áudio, vídeo, gráficos, texto e imagens Sistema Bases de Dados Sistemas Operativos Sistemas de Comunicação Aplicação Interface Ferramentas, aplicações e documentos acessíveis aos utilizadores

Diferentes aspectos do Multimédia Domínios Cruzados Integração entre os média Sincronização Nesta Cadeira Domínio do dispositivo