L`informatique cours de techno
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Informatique & Montage Virtuel A / LE MONTAGE VIRTUEL Apparition du montage virtuel grâce à la convergence et à l ’évolution des technologies : ! de l ’informatique ! du traitement du signal numérique ! des supports de transmission ! des supports de stockage " Passage du montage linéaire au montage virtuel A1 / DEFINITION DU MONTAGE VIRTUEL Les plans (image & son) présents sur les disques sont lus dans l ’ordre défini par le monteur à l ’aide du time code, mais ne sont pas recopiés, déplacés sur les disques. Le visionnage du montage ne nécessite donc pas de recopie préliminaire des plans sélectionnés (cas du montage linéaire), d’où l’appellation de montage virtuel. On le nomme aussi : ! Montage non-linéaire (NLE : Non Linear Editing). ! Montage sur disque assisté par ordinateur. Montage Virtuel Lecture (visionnage) des plans dans l'ordre défini par le monteur C B E A Disques durs comportant les rushes D B E A D C Accès aléatoire aux plans (A, B, C, D, E) Montage linéaire AB Copie des plans dans l'ordre défini par le monteur C BE A D C DE Cassettes comportant les rushes Accès séquentiel aux plans (A, B, C, D, E) Visionnage A2 / AVANTAGES DU MONTAGE VIRTUEL Accès aléatoire et instantané aux séquences (séquentiel en montage linéaire). Possibilité montage. d’effectuer rapidement plusieurs Qualité audio supérieure à l ’analogique. Gestion de plusieurs pistes audio (8 à 24). Possibilité de travailler en Off-Line ou On-Line. Possibilité de travailler en temps réel. Évolutivité des systèmes de montage versions du A3 / INCONVENIENTS DU MONTAGE VIRTUEL Adéquation : Capacité de stockage Quantité de rushes # $ Résolution de l ’image (compression plus ou moins importante) Affectation rigide des systèmes : → → changement de poste en cours de montage. système (magnétoscope) de numérisation et de report sur chaque poste. Complexité des processus informatiques. Temps de numérisation. Temps de calcul des effets. Interopérabilité : multiplicité des supports de transmission entre la source (magnétoscope) et le système informatique. Ces 3 derniers points tendent actuellement à disparaître avec l ’augmentation de la puissance des processeurs et la normalisation des supports de transmission numérique (SDI, SDTI, IEEE-1394, HD-SDTI…etc) A4 / CONSTITUTION D ’UN SYSTEME VIRTUEL La base est un système informatique qui assure : ! la gestion des fichiers (Informatique, vidéo, audio). ! l ’acquisition, le traitement, la restitution des images et des sons. STRUCTURE HARDWARE - unité centrale (Intergraph, Compaq, sgi, IBM, Apple) - cartes d ’acquisition et de numérisation (compression MJPEG / MPEG-2) - ensemble de disques durs (stockage) - moniteurs vidéo et informatique - clavier, souris, télécommande dédiée - monitoring audio SOFTWARE - système d ’exploitation (MacOS, NT, Unix, BeOs) - logiciel de montage Autre élément - Scope piloté par la station de montage (acquisition et restitution image et son) A5 / SYNOPTIQUE D ’UN SYSTEME VIRTUEL Moniteur Vidéo Moniteur Informatique Moniteur Informatique Unité Centrale CODEC Vidéo Magnétoscope Carte vidéo Carte contrôleur Disque Dur Audio Contrôle CPU Clavier/Souris Remote Mémoire vive Disque Dur Disque Dur La Structure des Systèmes Informatiques A / L’Unité Centrale (Carte mère) Processeur (CPU) Mémoire centrale (mémoire vive: RAM) Unité de Commande Instructions Commandes Unité de Calcul Données Données Sortie Unité d’échange (Carte graphique, contrôleur, audio..etc) Données Entrée Périphériques (écran ,clavier, disque dur, CDRom, scanner..etc) A1 / Les fonctions de l’Unité Centrale L’unité centrale, établie autour du processeur, assure 3 fonctions fondamentales : • une fonction entrée : le système doit acquérir des informations. ! La fonction « entrée » est assurée par les unités d’échange (interfaces) qui permettent d’acquérir les informations provenant de périphériques (clavier, lecteur de disquette, disque dur, magnétoscope….etc). • une fonction traitement : les informations sont traitées (calculs, conversion….etc.) par le processeur. ! La fonction traitement est assurée par un ensemble matériel (processeur, chipset, cache….etc) capable d’exécuter de façon autonome une suite d’instructions représentant un traitement d’informations. • une fonction sortie : le système restitue les informations traitées commande…etc.). (résultats de calculs, ! La fonction « sortie » est assurée par les unités d’échange (interfaces) qui restituent l’information traitée vers les périphériques (écran, unité de stockage, imprimante , magnétoscope…..etc). Définition du terme « Interface » Une interface permet la jonction entre 2 éléments d’un système (informatique). ! Une interface peut être logiciel (ex : Interfaceutilisateur Graphique). ! Une interface peut être matériel (ex : carte interface SCSI, réseau..etc) A2 / Les Éléments de l’Unité Centrale L’ensemble des éléments qui constitue en partie l’unité centrale est situé sur une seule carte électronique appelée carte mère. Ces éléments sont : ! Le processeur ! La mémoire centrale ! La mémoire cache de niveau I et II ! La mémoire morte (flash) et la mémoire C-MOS ! Le chipset Ces éléments sont reliés entre eux par des bus (liaisons filaires) qui transportent les données, les instructions et les commandes. Cette carte comporte aussi des connecteurs (slots) qui permettent la connexion de cartes interfaces supplémentaires (cartes filles) telles que des cartes graphiques, d’acquisition, audio, modem.….etc. A2.1 / Les Processeurs Un processeur, micro-processeur ou CPU (Central Process Unit) est un composant électronique qui traite des données à partir d’instructions (programme, logiciel) et qui est cadencé par une horloge. Les processeurs peuvent être classés en fonction de leur architecture : RISC : Reduced Instruction Set Computer. (processeurs Alpha, Power PC…) CISC : Complex Instruction Set Computer. (processeurs Pentium, Atlhon, Cyrix…) DSP : Digital Signal Processeur (processeurs dédiés au traitement du signal) Les processeurs actuels Pentium III Athlon (Coppermine) (Thunderbird) Power* PC G4 Architecture CISC RISC RISC Fréquence (max) 1.13 GHz 1.1 GHz 500 MHz Cache L1 32 Ko 128 Ko 64 Ko Cache L2 256 Ko (on die) 256 Ko (on die) 1 Mo Application PC PC MacIntosh Constructeurs Intel Multiprocessing oui Évolution Pentium 4 (Itanium 64 bits) AMD (Advanced Micro Device) IBM, Motorola non oui Mustang - * Performance Optimization With Enhanced RISC Autres Processeurs Il existe d’autres processeurs, moins connus, dédiés à des systèmes informatiques « haut de gamme » ou d’applications particulières. ! Processeurs MIPS de la société MIPS Technology (filiale de Silicon graphics). Processeur Ex. stations Architecture Gamme Applications RISC R10000 R12000 R14000 Station Graphique 3 D Console de jeu Set-Top Box Station Graphique SGI Onyx2 / Serveur SGI Origin 2000 Processeurs Alpha (Société DEC) Architecture Ex. de Référence Processeur Ex. station RISC (64 bits) 21164/EV6 21264A/EV67 Applications Station Graphique Serveur AlphaStation ou AlphaServer DS20E (Compaq) Processeurs SPARC (Société Sun Microsystems) Architecture Ex. de Référence Processeur Ex. station RISC (64 bits) UltraSPARC-Iii UltraSPARC-III Applications Station Graphique Serveur Sun Ultra - U10 UltraSparc System (Marner) A2.2 / Les différentes mémoires de la carte mère Chipset BIOS Mémoire Flash (256 Koctets) Mémoire C-MOS (256 à 512 octets) CARTE MERE Processeur Mémoire Cache L1 Mémoire Cache L2 Mémoire Centrale A2.2.1 / La mémoire centrale La mémoire centrale est constituée de mémoires volatiles (type RAM : Random Access Memory) qui conservent l’information tant qu’elles sont alimentées. Barrette mémoire Le processeur y charge les données issues du disque dur, où sont stockés les logiciels, et vient ensuite lire / écrire dans la mémoire afin de travailler. Sa capacité, sur les cartes mères, est actuellement comprise entre 64 Mo et 1.5Go Les principales caractéristiques des mémoires vives : SDRam Mémoire PC100 PC133 Fréquence 100 MHz 133 MHz Débit 800 Mo/s 1.06 Go/s Support DIMM (64bits) DIMM (64 bits) Types de mémoire les plus courantes actuellement. Remarques Elles seront remplacées dans les prochains mois par la SDRAM et DRDRam. Mémoire RDRam (Direct Rambus) SDRam DDR Réf. PC600 PC700 PC800 DDR 200 DDR 266 Fréquence (MHz) 300 MHz 350 MHz 400 MHz 200 MHz 266 MHz Débit 1.2 Go/s 1.6 Go/s 1.6 Go/s* 1.6 Go/s 2.1 Go/s Support RIMM (64 bits) RIMM (64 bits) RIMM (64 bits) - - Évolution mémoire QRSL (Quad Rambus Signaling Level) mémoire DDR II •3.2 Go/s avec le chipset I840 •La carte mère comporte en général 4 slots qui reçoivent chacun une barrette mémoire dont la capacité varie de 32 à 512 Mo. A2.2.2 / La mémoire cache La mémoire cache a pour fonction d’accélérer la communication entre le processeur et la mémoire centrale en conservant les données et instructions les plus fréquemment utilisées. Cela revient à compenser l’écart entre la fréquence du processeur et la fréquence du bus externe. 300 MHz / 128 bits 133 MHz / 64 bits 2.4 Go/s 1.06 Go Processeur Mémoire cache Bus externe Mémoire Centrale ! Les mémoires cache sont généralement au nombre de 2 ; parfois 3 sur certains systèmes haut de gamme (Sun, HP, IBM, Alpha). ! La mémoire cache de niveau 1 (L1) est intégrée au processeur ; ainsi que celle de niveau 2 (L2) avec les dernières générations de processeurs. Processeur (600 MHz) Mémoire cache L1 Mémoire cache L2 (On die) 9.6 Go/s (600 MHz / 256 bits) 133 MHz / 64 bits 1.06 Go/s Mémoire Centrale Mémoire Cache de niveau I (L1) : ! mémoire vive de type SRAM intégrée au processeur. ! temps d’accès proche du cycle de base (période d’horloge) du processeur. ! faible capacité (8 à 128 Ko). ! coût élevé. Remarque : les processeurs intègrent deux mémoires caches L1, une pour les instructions et une pour les données (ex: 128 K = 64 Ko pour les données et 64 Ko pour les instructions). Mémoire Cache de niveau II (L2) : ! mémoire vive de type SRAM placée auparavant à proximité du processeur. Les dernières générations de processeurs intègrent ces mémoire cache (on die). ! fonction identique à celle de la mémoire cache L1. ! temps d’accès plus élevé. ! capacité plus importante (64 Ko à 512 Ko). ! coût plus faible. A2.2.3 / Les mémoires mortes Mémoire PROM (Programmable Read Only Memory) : ! mémoire pré-programmée, ne peut être que lue. ! comporte le BIOS (Basic Input Output System) qui est un programme nécessaire au démarrage de l’ordinateur (PC). ! actuellement remplacée par une mémoire Flash qui peut être reprogrammée par l’utilisateur (flashage du BIOS). Mémoire C-MOS (Complementary - Metal Oxyde Silicium) : contient des informations telles que la date, l’heure…Elle est alimentée en permanence par une pile au lithium. Récapitulatif des mémoires MEMOIRES MORTES ROM PROM EPROM EEPROM FLASH VIVES DYNAMIQUE STATIQUE SRAM SYNCHRONE ASYNCHRONE FPM EDO Vidéo SDRAM DDR-RAM RD-RAM VRAM SGRAM WRAM A3 / Le Chipset Le chipset est un circuit qui assure le fonctionnement de la carte mère. Il définit : ! Type et fréquence du bus « externe ». ! Capacité maximale de la mémoire vive. ! Capacité du bus graphique AGP. ! Norme de contrôle du disque dur (ex : ATA). ! Nombre de prises USB …etc Les principales caractéristiques des chipsets (PC) : INTEL VIA Chipset i815E i440Bx KT133 Processeur Pentium III EB Pentium III E Athlon / Duron Slot 1 Socket A Processeur Socket 370 / Slot 1 Bus ext. ATA USB AGP 66/100/133 33/66/100 4 1 (4x) 66/100 33 2 1 (2x) 66/100/133 33/66/100 4 1 (4x) Mémoire (max.) SDRAM 512 Mo PC133 SDRAM 1 Go PC100 SDRAM 1.5 Go PC133 Remarques Chip graphique, sonore & réseau - Chip sonore A4 / Les bus Un bus est une liaison (largeur 8, 16 ou 32 bits) qui permet l’échange d’informations. Il existe deux types de bus : ! Le bus « interne » ou « processeur » qui assure la transmission des données, commandes et instructions entre les différentes unités constituant le processeur (arithmétique et logique, unité de commande…etc.) ! Le bus « externe », contrôlé par le chipset, qui assure la transmission d’informations processeur, la mémoire centrale et interfaces. entre le les bus A4.1 / Le bus externe Le bus externe (FSB : Front Side Bus) est une liaison parallèle qui assure le transfert des informations entre les différents circuits de la carte mère. Il est caractérisé par : ! sa largeur : 64 bits. ! sa fréquence : 66 MHz, 100 MHz, 133 MHz, ou 200 MHz. ! Son débit : 528 Mo/s, 800 Mo/s ou 1.06 Go/s Le bus externe, sous le contrôle du chipset, reçoit et transmet des informations aux périphériques par l’intermédiaire de bus interfaces. Ces derniers comportent des connecteurs (slots) afin de recevoir les cartes interfaces (carte graphique, modem, audio, SCSI…..). Ces bus spécialisés ou interfaces sont : ! Le bus ISA ! L’interface SCSI ! Le bus PCI ! L’interface E-IDE ! Le bus AGP ! L’interface IEEE-1394 ! ! L’interface USB Le bus ISA (Industry Standard Architecture) : ! Ce bus comporte généralement 1 connecteur (slots). ! Ce bus n’est pas indispensable, mais Il permet de connecter d’anciennes cartes d’extension (audio, modem). ! Il devrait disparaître au profil des bus AGP et PCI. Bus ISA Largeur Fréquence Débit max. 16 bits 8 MHz 5.5 Mo/s Le bus NUBUS (Macintosh) : comme pour le bus ISA, celui-ci est remplacé par le bus PCI. Le bus PCI (Peripheral Component Interconnect) : ! Ce bus gère au maximum 6 connecteurs (slots). ! Il permet de connecter des cartes d’extension telles que des cartes modem, graphique, audio…. ! Bus synchrone. ! Plug and Play. Largeur Fréquence Débit PCI 32 bits 33 MHz 132 Mo/s PCI 2 32 bits 66 MHz 264 Mo/s PCI 2.2 64 bits 66 MHz 528 Mo/s Le bus AGP (Accelerated Graphic Port) : ! Ce bus est dédié aux cartes graphiques 2D/3D. Largeur Fréquence Débit AGP x1 32 bits 66 MHz 264 Mo/s AGP x2 32 bits 66 MHz 528 Mo/s AGP x4 32 bits 133 MHz 1066 Mo/s ! Evolution : AGP x8 (2.1 Go/s) L’interface USB* (Universal Serial Bus) : Liaison - 1 paire torsadée blindée ou non - 2 conducteurs pour l’alim. Nombre max. de périphériques 127 Distance max. entre équipements 5m Débit 1.5 / 12 Mbit/s (évolution USB 2.0 : 480 Mbits/s) Transfert Asynchrone Isochrone Topologie En étoile Périphériques « bas débit » (clavier, souris, scanner…etc) *Pris en charge par le chipset - Plug and Play – Hot swapping Il existe deux types de connecteur USB : ! Type A : utilisés sur le PC et également sur des appareils dont le câble externe est fixe, comme les câbles souris ou claviers. ! Type B : sert à des applications exigeant un câble externe amovible comme les imprimantes, les scanners et les modems. Type A Type B Un câble de Type A/B sert à connecter ces appareils à un hub, et à relier directement le hub au PC. L’interface IEEE-1394* (FireWire ou I-link)) : Liaison - 2 paires torsadées blindées - 2 conducteurs pour l’alim. Nombre max. de périphériques 63 Distance max. entre équipements 4.5 m Débit 100 / 200 / 400 Mbit/s (évolution : 800 Mbits/s) Transfert Asynchrone (informatique) Isochrone (flux vidéo) Topologie En étoile Périphériques « fort débit » (Disques durs , acquisition vidéo ..…etc) *Port non pris en charge actuellement par le chipset sur les PC. Pris en charge par les Mac G4. - Plug and Play – Hot swapping Synoptique Bus Carte Mère Mémoire Centrale Bus Externe (FSB) A : NorthBridge B : SouthBridge Processeur Chipset 1A Bus AGP (Pont principal) Bus PCI Port IDE (ATA) Chipset 2B (contrôleur E/S & pont PCI/ISA) Bus ISA Carte graphique Carte SCSI, réseau, d’acquisition, …etc Port USB Carte Modem A4.2 / Port Parallèle (LPT1 et LPT2) Les données qui circulent sur ce port (LPT : Line Printer) sont transmises en parallèle. Port utilisé pour connecter une imprimante, un scanner, une unité de sauvegarde (ex : zip) son débit est de 8 Ko/s. Les connecteurs utilisés comportent 25 broches et sont dénommés SUB-D25. Il est appelé à disparaître au profit du port USB. A4.3 / Port Série COM 1 & 2 – PS/2 Les données qui circulent sur les ports COM 1 & 2 sont transmises en série (Interface RS232C). Port utilisé pour connecter une souris, un modem. son débit est d’environ 14 Kbit/s. Les connecteurs utilisés comportent 9 ou 25 broches et sont dénommés SUB-D9 ou SUB-D25. PS/2 : port série pour clavier ou souris comportant un connecteur Mini-Din (6 broches). A5 / Récapitulatif « Carte mère » (PC) Ports IDE (2) Port AGP (1) Mémoire centrale (4 Slots DIMM) Chipset Port ISA (1) Processeur Port PS2 Port USB Ports parallèle & série Ports PCI (6) A5.1 / Carte mère « ABIT KT7 » B / L’interface SCSI L’interface SCSI (Small Computer System Interface) : ! Bus d’interface parallèle* qui est relié à l’unité centrale par l’intermédiaire d’une carte interface spécialisée (adaptateur). ! Accepte jusqu’à 8 périphériques (disque dur, lecteur & graveur cd, lecteur DVD..etc) et 16 en version Wide. ! Les périphériques SCSI sont identifiés par une adresse ID. ! Nécessite une terminaison (bouchon) en fin de liaison. * La norme SCSI-3 permet l’emploi en natif de l’IEEE1394 (FireWire), de FC-AL (Fibre Channel-Arbitred Loop), de SSA (Serial Storage Architecture), donc une transmission série des données. B1 / L’architecture SCSI Carte Interface SCSI Vers Slot PCI carte mère Terminaison Liaison SCSI Périphériques ID7 ID1 ID0 HD interne B1.1 / Caractéristiques des interfaces SCSI Largeur du bus Débit max. Nombre de (bits) (Mo/s) périphériques Wide Ultra2 SCSI 8 8 8 8 16 8 16 5 10 10 20 40 40 80 8 8 8 8 16 8 16 Ultra3 SCSI (Ultra160) 16 160 16 SCSI-1 Fast SCSI Fast Wide SCSI Ultra SCSI Wide Ultra SCSI (1) Ultra2 SCSI (1) 1 : les plus utilisées C / L’interface Ultra DMA L’interface Ultra DMA (Direct Access Memory) : !L’Ultra DMA (ou ATA) est un contrôleur électronique intégré à la carte mère qui gère les disques durs. !L’Ultra DMA est une évolution de l’interface E-IDE (Enhanced - Integrated Drive Electronic) qui est encore utilisée par les lecteurs de CD-ROM, de DVD-ROM, graveur…etc. C1 / L’architecture IDE (Ultra DMA) Slot IDE secondaire Esclave Maître Esclave Slot IDE primaire Maître C.1.1 / Caractéristiques des interfaces ULTRA-DMA (ou ATA) E-IDE (ATA-2) ATA/33 ATA/66 ATA/100 Capacité max. 8.4 Go > 8.4 Go > 8.4 Go 128 Go Débit (Mo/s) 16.6 33 66 100 bus 16 bits 16 bits 16 bits 16 bits Nombre de périphériques 2 par contrôleur IDE Évolution Serial ATA (187.5 Mo/s), puis Serial ATA 2x & 4x Comparatif Liaisons UDMA SCSI USB IEEE 1394 Liaison Parallèle Parallèle Série Série Débits max. 33 / 66 / 100 Mo/s 40 / 80 / 160 Mo/s 12 Mbit/s (1.5 Mo/s) 400 Mbit/s (50 Mo/s) Nombre de périphériques 2 par chaîne 7 à 15 par chaîne 127 63 Type de connexion Interne Interne & externe Externe Externe Remarque Convient à la connexion de HD internes. Ne prend pas en charge les périphériques externes. Prend en charge beaucoup de périphériques (CD, HD, scanners, stockage amovible..) Idéale pour les périphériques à faible bande passante (clavier, souris, scanner..) Idem liaison USB, mais avec un débit plus élevé. Peu de périphériques actuellement. D / Les Mémoires de Masse Les mémoires de masse sont des unités de stockage : ! non volatiles. ! de capacité importante. ! de faible coût. ! de temps d’accès élevé. ! de fort encombrement. D.1 / Les Disques Durs Le disque dur (HDD : Hard Disk Drive) est une mémoire de masse qui est constituée de disques (en aluminium ou verre) sur lesquels sont déposés une couche magnétique. Des têtes se déplaçant à la surface des disques en rotation permettent l’inscription et la lecture des données. Disques magnétiques Têtes D.1.1 / Caractéristiques des Disques Durs La capacité (en Giga-octets). La vitesse de rotation (en RPM : Rotate Per Minute). Le débit ou taux de transfert (en Méga-Octet/s). Le temps d’accès (en milli-seconde). Le buffer ou cache disque (en Méga-Octets). L’interface (ATA, SCSI, Fibre Channel ou IEEE-1394). Constructeur Référence Maxtor IBM Seagate Diamond Max80 Ultrastar 36LZX Cheetah 73HH Capacité 81.9 Go 36.9 Go 73.4 Go Vitesse de rotation 5400 tr/min 10000 tr/min 10000 tr/min Temps d’accès (seek time) 9 ms 6.9 ms 6 ms Buffer 2 Mo 4 Mo 16 Mo Débit interne 373 Mbits/s 172 à 289 Mbits/s 280 à 427 Mbits/s Ultra DMA 100 W. Ultra2 SCSI / Ultra160 Ultra160 / Fibre Channel Interface D1.2 / Connecteur d’un Disque dur Le connecteur sert à relier le disque dur au contrôleur de disque par l´intermédiaire d´un câble appelé « nappe ». Les cavaliers d’un disque IDE servent à définir si le disque sera considéré principal (master) ou disque secondaire (slave). Vue arrière d’un disque dur (ATA) Pour un contrôleur SCSI, des cavaliers ou des microcommutateurs permettent de spécifier le numéro d´identification du disque. D1.3 / Formatage des disques Formatage : Opération qui consiste à préparer le disque avant sa première utilisation. Il y a 2 types de formatage : ! le formatage physique (ou de bas niveau) qui divise le disque en éléments physiques de base (pistes, secteurs, cylindres). Ce formatage est réalisé par le constructeur. Cylindre Pistes (ensemble des pistes situées à la même distance du centre et de chaque coté du disque) Secteurs (qq milliers) 2 1 0 N° des pistes Le formatage logique (ou de haut niveau) consiste à créer un système (organisation) de fichiers qui va permettre au système d’exploitation d’utiliser l’espace disponible pour stocker et récupérer des fichiers (applicatifs ou utilisateurs). ! Les fonctions d’un système de fichiers sont : % Gestion de l’espace alloué et libre. % Gestion de répertoires et des noms de fichiers. % Gestion de l’emplacement dans lequel les différentes parties de chaque fichier sont physiquement stockées sur le disque. Différents systèmes de fichiers existent et peuvent être utilisés. Toutefois certains systèmes d’exploitation ne reconnaissent qu’un seul système de fichiers. 1.3.1 / Le Système de Fichiers FAT 16 & 321 (File Allocation Table) : ! Utilise une table d’allocation de fichiers et des clusters qui sont les plus petites unités de stockage de données. ! Une entrée de répertoire FAT comporte : le nom et la taille d’un fichier, la date et l’heure de la dernière modification, le numéro de cluster du début du fichier, et les attributs du fichier (système, caché..etc). Système d’exploitation associé Taille max. cluster Partition max. FAT16 DOS / Win3.x / Win95 / Win NT 32 Ko 2 Go FAT32 Win95 / Win98 / Win2000 32 Ko 2 To 1 : « 16 » & « 32 » signifie que l’adresse d’un cluster est respectivement définie sur 2 et 4 octets. Mais en réalité « 26 bits » en FAT32. NTFS (New Technologie File System) : systèmes de fichiers utilisé par le système d’exploitation Windows NT. ! Utilise une table d’allocation de fichiers et des clusters (comme la FAT). ! Le nombre de clusters par partition n’est pas limité. Capacité des volumes Taille des clusters par défaut* (Ko) 0 à 512 Mo 0.5 Ko (512 octets) 513 Mo à 1 Go 1 Ko 1 Go à 2 Go 2 Ko > 2 Go 4 Ko * La taille des clusters peut être ajustée manuellement à 8, 16, 32 ou 64 Ko HFS & HFS Plus (Hierarchic File System ou Mac Os Extended Format) : système de fichiers utilisé par les systèmes d’exploitation Mac Os. ! Utilise un catalogue de fichiers et des blocs qui sont les plus petites unités de stockage de données. ! En HFS, le nombre de blocs est limité et par conséquent leur capacité varie avec la taille de la partition. de fichiers Système d’exploitation associé Taille max. cluster Taille max. partition HFS Mac OS 32 Ko 2 Go HFS Plus Mac OS 4 Ko 2 To Système Taille des Clusters Partition FAT 16 FAT 32 NTFS HFS 32 Mo 2 Ko - - 128 Mo 2 Ko - - 256 Mo 4 Ko - - 0.5 Ko 512 Mo 8 Ko 4 Ko 0.5 Ko 1 Ko 1 Go 16 Ko 4 Ko 1 Ko 16 Ko 2 Ko 2 Go 32 Ko 4 Ko 2 Ko 32 Ko 4 Ko 3 Go – 7 Go - 4 Ko 4 Ko 4 Ko 8 Go – 16 Go - 8 Ko 4 Ko 4 Ko 16 Go – 32 Go - 16 Ko 4 Ko 4 Ko > 32 Go - 32 Ko 4 Ko 4 Ko Partition Max. 2 Go 2 To 2 To 2 Go HFS+ 2 To Tableau récapitulatif des systèmes de fichiers / Systèmes d’Exploitation Système d’exploitation Système de fichiers Windows 98 FAT16 / FAT32 Windows 2000 NTFS / FAT32 Windows NT 4 NTFS / FAT 16 MacOS HFS / HFS+ Linux Ext2* * Extended File Système D1.3 / Partition des disques Partition* : Méthode d’attribution d’espaces disque qui permet de créer plusieurs disques virtuels à partir d’un seul disque physique (la taille des partitions dépend du système d’exploitation). Intérêt : ! pouvoir utiliser plusieurs systèmes d’exploitation. ! protéger des données en les séparant physiquement. ! économiser de l’espace disque. Il existe deux types de partitions : ! la partition principale1 : une partition principale comporte normalement le système d’exploitation utilisé. Le nombre maximale de partitions principales dépend du système d’exploitation utilisé. Windows 98 / 2000 / NT Mac OS 4 8 Nbre max. de partitions principales ! la partition étendue composée elle même de lecteurs logiques (minimum 1) : un lecteur logique comporte des données applicatives ou utilisateurs. 1 : Une seule partition principale peut être active à la fois (les données des autres partitions ne sont pas accessibles). Remarque : certains systèmes d’exploitation sont bootables à partir d’un lecteur logique (OS/2, Linux) EX. : Un disque « PC » peut par exemple comporter 1 partition principale et 1 partition étendue avec 3 lecteurs logiques. Partition Étendue Partition Principale (NT) Lecteur Logique (NTFS) Lecteur Logique (NTFS) D: E: C: Lecteur Logique (FAT) F: EX. : Un disque peut par exemple comporter 2 partitions principales et 1 partition étendue avec 3 lecteurs logiques. Partition Principale (NT) Partition Principale (Linux) C: D: Partition Étendue Lecteur Logique (NTFS) Lecteur Logique (Ext2) E: F: Lecteur Logique (FAT) G: E / Association de Disques Des disques durs peuvent être associés afin de ne former qu’une seule et même unité appelée « Array ». Le but est d’augmenter la capacité de stockage, le débit global, et/ou sa fiabilité. L’interconnexion de disques est réalisée par une technique dénommée RAID (Redundant Array of Independant Disk), et qui comporte plusieurs niveaux. Différents matériels et logiciels sont disponibles pour créer ces interconnexions. E1 / Architecture RAID 0 RAID 0 (Striping Disks): !Interconnexion qui assure une répartition des données entre plusieurs disques. ! Augmentation du débit (n disques → débit x n). ! Facile à mettre en œuvre !La structure RAID 0 n’offre pas de protection des données. Si un disque est défectueux, les données sont perdues. Contrôleur RAID Blocs* de données 1 40 Mo/s 5 9 ….etc Disque 1 10 Mo/s 2 6 10 ….etc Disque 2 10 Mo/s •La taille du bloc dépend du système d’exploitation. 3 7 11 ….etc Disque 3 10 Mo/s RAID 0 (2 disques minimum) 4 8 12 10 Mo/s ….etc Disque 4 Le RAID 0 est l’interconnexion de disques utilisée avec les systèmes de montage virtuel. Les disques étant partitionnés, la structure RAID 0 implique que les partitions sont réparties sur l’ensemble des disques. EX : si la partition « C: » fait 9 GO, elle sera répartie sur les 3 disques, chacun ayant un volume de 3 GO. Contrôleur RAID Partition C: Partition D: Partition E: Disque 1 Partition C: Partition D: Partition E: Disque 2 Partition C: Partition D: Partition E: Disque 3 E2 / Architecture RAID 1 RAID 1 (Mirroring Disks): ! Interconnexion qui assure une duplication des données sur les n disques constituant cette structure. ! Offre une très grande fiabilité. ! Coût de mise en œuvre élevé. Contrôleur RAID Blocs* de données 1 2 3 ….etc Disque 1 1 2 3 ….etc Disque 2 RAID 1 (2 disques minimum) •La taille du bloc dépend du système d’exploitation. E3 / Architecture RAID 2 RAID 2 (non utilisé): !Structure qui entrelace les données sur les disques. !L’entrelacement des données est tel que si un des disques est défaillant, l’information peut être reconstruite à partir des données présentes sur les autres disques !l’inconvénient de cette structure est la difficulté à ajouter des disques et/ou à reconfigurer le système. E4 / Architecture RAID 3 RAID 3 : !Interconnexion qui assure une répartition des bits de données entre plusieurs disques (minimum 3). !Calcul de bits de parité (Code de Hamming) qui sont enregistrés sur un disque dédié. !Permet un transfert rapide des gros fichiers de données séquentielles (CAO, Vidéo..etc). !Permet de facilement reconstituer les données perdues sur un disque. Contrôleur RAID Bits de données 1 4 7 …..etc Disque 1 2 5 8 …..etc Disque 2 3 6 9 …..etc Disque 3 Bits de parité RAID 3 (3 disques minimum) 1-3 4-6 7-9 …..etc Disque 4 E5 / Architecture RAID 4 RAID 4 : ! Interconnexion qui assure une répartition des données entre plusieurs disques (comme la structure RAID 0). ! Utilise un disque pour enregistrer des blocs de parité spécifique aux blocs d’un même cycle. Contrôleur RAID Blocs* de données 1 4 7 ….etc Disque 1 2 5 8 ….etc Disque 2 •La taille du bloc dépend du système d’exploitation. 3 6 9 ….etc Disque 3 Blocs de parité RAID 4 (3 disques minimum) ….etc Disque 4 E6 / Architecture RAID 5 RAID 5 : ! Interconnexion qui assure une répartition des bits de données entre plusieurs disques. ! Calcul de bits de parité qui sont répartis sur les disques. ! Permet un transfert rapide des données. ! Assure une grande fiabilité et de très bonnes performances. Contrôleur RAID Blocs* de 7données 4 1 ….etc Disque 1 parité 5 2 ….etc Disque 2 •La taille du bloc dépend du système d’exploitation. 8 RAID 5 9 (3 disques minimum) parité 3 ….etc Disque 3 6 parité ….etc Disque 4 E7 / Récapitulatif des structures RAID (les plus utilisées) Structure RAID 0 (striping) Inconvénients Applications Débit : N disques → Débit x N Pas de sécurisation Système de montage virtuel Serveur Sécurisation et Débit en lecture Coût Serveurs RAID 0 + 1 disque de parité Débit et sécurisation Problème si le disque de parité est défectueux Serveur - Adapté à la transmission de « gros » fichiers (vidéo) RAID 0 + parité répartie sur tous les disques. Débit en lecture et sécurisation – Possibilité de changer un disque à chaud 3 disques minimum – Dégradation des performances lors de la reconstitution d’un disque défectueux. Serveur. Adapté à la transmission de « petits » fichiers. Ecriture/Lecture en parallèle sur N disques RAID 1 Disque miroir en (mirroring) lecture/écriture RAID 3 RAID 5 Avantages E8 / Gestion des structures RAID Le RAID peut être géré par logiciel ou hardware : ! Par voie logiciel (toutefois, la partition système ne peut bénéficier du mode RAID puisque c'est elle qui le gère). ! Par voie matériel, le système est plus rapide et devient transparent pour le système d'exploitation dont la partition peut ainsi être intégré dans le RAID. Il existe plusieurs constructeurs qui proposent des cartes de gestion RAID SCSI ou ATA (le plus connu étant ADAPTEC) , ou des cartes mères qui gèrent cette structure. Logiciel Windows RAID 0, 1 & 5 (serveur) NT RAID 0 (station de travail) Matériel RAID 0, 1,5, & 10 (serveur) RAID 0 (station de travail) E9 / Autres associations Afin d’optimiser les performances des systèmes, il est possible de mélanger différents RAID. Ex. : RAID 0+1 (appelé aussi RAID 10) avec un minimum de 4 disques. Il existe aussi des architectures disques propriétaires. ! technologie Dylan (Quantel). ! technologie Unity Raid (AVID) F / Autres Mémoires de Masse Le CD (Compact Disk) ! Support amovible de stockage. ! Disque en polycarbonate de 12 cm de diamètre et 1.2 mm d’épaisseur. ! Capacité standard de 650 Mo. ! Le CD s’est décliné par la suite sous différentes versions (CD- Audio, CD-I, CD-ROM, CD-Vidéo, CD-Extra, Photo-CD..etc). ! Actuellement les versions les plus utilisées sont le CD-Audio et le CD-ROM, et le CD-R et CD-RW en version ré-inscriptible. Principe général de codage des données : ! Les données binaires sont codées en EFM (Eight to Fourteen Modulation) pour éviter des successions d’éléments binaires « 1 ». (codage de voie pour une adaptation au support d’enregistrement) ! Aux données utiles sont associées des données : & de synchronisation. & d’identification de secteur. & de détection et correction d’erreurs ECC (Error Correction Code). Représentation des données : Les données numériques sur un CD sont gravées sur une piste en forme de spirale et sont représentées par un succession de de micro-cuvettes (pits) et de méplats (lands). & Le nombre de valeurs binaires « 0 » consécutives détermine la longueur des méplats et des micro-cuvettes. & Les valeurs binaires « 1 » (non consécutives) sont représentées par les transitions entre les méplats et les micro-cuvettes, et inversement. max. 3.3 µm 0.6 µm 1.6 µm min. 0.9 µm méplats (lands) micro-cuvettes (pits) Principe d’enregistrement : ! Non ré-inscriptible : & Le flux de données numériques module l’intensité d’un faisceau laser qui impressionne un disque de verre recouvert d’une couche photosensible. & Après développement, des micro-cuvettes plus ou moins longues, selon le nombre de « 0 » consécutifs, vont apparaître. & Le disque est ensuite recouvert d’une couche d’argent et va servir à réaliser un master en nickel, appelé « père », qui permettra de presser les disques en plastique. & Le disque pressé est recouvert d’une couche réfléchissante (aluminium), puis d’un vernis protecteur, et il peut être ensuite sérigraphié. ! Inscriptible « 1 fois » : & Le principe d’enregistrement des données est de réaliser, par l’intermédiaire d’un faisceau laser, une modification physique irréversible de la couche sensible (création d’alvéoles et de méplats). ! Ré-Inscriptible : & L’écriture et l’effacement des données fait appel au principe de changement de phase : le faisceau laser fait commuter la couche sensible d’un état amorphe à un état cristallin et inversement (ce qui change localement sa réflectivité). Ce principe autorise la ré-écriture directe des données sans nécessiter de cycle d'effacement. Nombre de cycles « écriture-effacement-réécriture » : environ 1000 fois. Principe de lecture : La lecture des informations s’effectue à l’aide d’un faisceau laser (λ = 780 nm) qui analyse la surface gravée du disque mis en rotation. La modulation d’intensité lumineuse du faisceau laser réfléchie par la surface gravée du disque est traduite par un photomètre qui permet de restituer les états binaires. micro-cuvette micro-cuvette méplat micro-cuvette méplat méplat 0000000100010 0000000100010 0100100100010 Maximum d'intensité réfléchie Minimum d'intensité réfléchie Faisceau incident Faisceau réfléchi Bloc optique séparateur Diode laser Les CD « Non-Inscriptibles » : Le CD-AUDIO (CD-DA : Compact Disk Digital Audio). ! Apparaît en 1982 sous l’impulsion de Sony et Philips. ! Comporte jusqu’à 74 minutes d’informations audio échantillonnées à 44.1 KHz et quantifiées sur 16 bits. Le CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) ! support amovible de stockage pré-enregistré (apparu 1985). ! Capacité de stockage de 650 Mo ou 680 Mo ! Comporte tous types de données informatiques. stéréo Les CD « Inscriptibles » : Le CD-R (Compact Disk Recordable). ! Caractéristiques identiques à celles du CD. ! Capacité de stockage de 650 Mo ou 680 Mo ! Inscriptible « 1 fois ». Le CD-RW (Compact Disk Re-Writable) ! Caractéristiques identiques à celles du CD. ! Capacité de stockage de 650 Mo. ! Inscriptible environ « 1000 fois ». CD-Audio Capacité (ou durée) Données Enreg. CD-ROM 650 ou 680 Mo (max : 740 Mo) 74 min. Stéréo (44.1 KHz /16 bits) Audio Non inscriptible CD-R CD-RW1 650 Mo Tous types (informatique, Audio, Photo « JPEG », Vidéo « MPEG-1 ») Non inscriptible 1 : non reconnu par les lecteurs de CD-Audio Inscriptible « 1 fois » Réinscriptible (environ 1000 fois) Le DVD (Digital Versatil Disk) ! Support amovible de stockage issu de la technologie du CD-ROM. ! Capacité de 4.7 Go à 17 Go. DVD-5 DVD-9 DVD-10 DVD-18 1 face-1 couche 1 face-2 couches 2 faces-1 couche 2 faces-2 couches 12 cm 4.7 Go 8.5 Go 9.4 Go 17 Go 8 cm 1.4 Go 2.6 Go 2.8 Go 5.2 Go ! La lecture des données numériques est identique à celle du CD. ! Pour que la lecture des données puisse s’effectuer indifféremment sur l’une des couches (DVD-9 ou DVD-18), celles-ci ont des propriétés différentes : & La 1ère couche, la plus proche du laser, est semi-transparente et semiréfléchissante. La 2ème couche elle est totalement réfléchissante. & Le faisceau laser « atteint » les données présentes sur l’une des 2 couches par une modification de sa focalisation. ! Le MPEG Forum définit actuellement 7 formats DVD : Données Fixes (Playback) DVD-ROM DVD-Vidéo DVD-Audio DVD (7 formats) Inscriptible DVD-R DVD-RW DVD-RAM DVD+RW ! Tous les lecteurs DVD sont compatibles en lecture avec les CD-ROM et CDR. ! Les médias DVD-RAM se présentent sous la forme d’une cartouche et peuvent être de type I (simple face / 2.6 Go) ou type II (double face / 5.2 Go). Un nouveau média de type II simple face permettra l’extraction du disque afin d’être lisible par les lecteurs de DVD-ROM dernière génération. Lisible sur tous les Capacité max. DVD-ROM DVD-R 17 Go (2 faces/2couches) 3.9 Go (/ face & / couche) lecteurs vidéo lecteurs informa. Remarques Oui Oui - Oui Oui Utilisé pour l’authoring DVD (test de futurs DVD-ROM) DVD-RW1 4.7 Go / face Non Non Ré-inscriptible 1000 fois DVD+RW2 4.7 Go / face Oui Oui Ré-inscriptible 100000 fois Non Oui Ré-inscriptible 100000 fois Interfaçable en IEEE 1394 DVD-RAM3 2.6 Go / face (év : 4.7 Go/face) 1 : Pioneer, Mitsubishi 2 : Philips, Sony, HP 3 : Panasonic, Toshiba, Hitachi Comparatif CD / DVD CD DVD Diam. du disque / ép. 12 cm / 1.2 mm Vitesse de rotation 1530 t/min. → 630 t/min. Vitesse de lecture (CLV) 1.2 m/s 4 m/s Codage des données EFM (8-14) EFM+ (8-16) Débit (max.) 150 Ko/s (x1) 1.5 Mbit/s (x1) Temps d’accès 150 ms 200 ms Capacité (min.) 650 Mo 4.7 Go (1face) Tous types Tous types Données Lecteurs actuels & Vidéo : codage MPEG-1 & Vidéo : codage & Audio : MPEG-2 MP@ML & Audio : AC-3 (5.1) X 50 (7,5 Mo/s) X 8 (12 Mo/s) Le Magnéto-Optique ! Les données sont présentes sous la forme d’aimantations rémanentes élémentaires (comme pour les disquettes ou disques durs). ! Principe d’enregistrement : & un faisceau laser élève localement la température de la couche magnétique pour atteindre son point de Curie. A partir de cette température le matériau perd ses propriétés magnétiques. & Un champ magnétique externe fixe alors les polarités N et S correspondant respectivement à la valeur « 1 » et « 0 ». La rotation du disque déplace la zone concernée qui retrouve alors une température inférieure à la température de Curie et qui conserve la polarisation imposée par le champ magnétique externe. ! Principe de lecture : & Lors de la lecture par le faisceau laser, les informations magnétiques en fonction de leur polarité vont entraîner une modification du plan de polarisation du flux lumineux réfléchi (effet Kerr). La détection de cette variation de polarisation permet de restituer les données enregistrées. & Ce principe permet d’obtenir une densité d’enregistrement très importante (supérieure aux HD), mais sa mise en œuvre est délicate et onéreuse. & Les supports magnéto-optiques sont réinscriptibles et d’une grande fiabilité. L’application grand public de ce principe est le Mini-disc utilisé pour l’enregistrement de données audio (compressées). G / Les Cartes Graphiques Les cartes graphiques sont des interfaces qui assurent la conversion des signaux numériques graphiques en signaux analogiques RVB et/ou YUV nécessaires au fonctionnement du tube cathodique du moniteur informatique et/ou vidéo, et qui génèrent le signal de synchronisation. ! L’image graphique se présente, à l’entrée de la carte, sous la forme d’une matrice de points (RVB ou Y,Cr, Cb). ! Le nombre de points (pixels) dans le plan horizontal et vertical caractérise la résolution (définition) de l’image. ! Le nombre de couleurs pouvant être restitué est défini par le nombre de bits associé à chaque composante. G1 / Définition de la Résolution La résolution indique le niveau de qualité de l'image. Plus la résolution est élevée, meilleure sera la qualité de l'image. La résolution d'une image peut s’exprimer : ! en dpi (dot per inch) qui est le nombre point par pouce (25.4 mm). Ex : 72 dpi → 72 pixels par pouce d’écran en ligne comme ne colonne ( environ 28.3 pixels/cm). ! par la taille en pixels de l'image. C’est à dire en nombre de pixels par nombre de lignes. Ex : « 1024 × 768 » ou « 800 × 600 ». G2 / Les résolutions d’images Informatiques (Les plus utilisées) Résolution VGA1 S-VGA XGA SXVGA - 640 x 480 800 x 600 1024 x 768 1280 x 1024 1152 x 8565 1600 x 1200 Nombre de couleurs 16 / 256 / 65536 / 16.7 x 106 Profondeur de couleur 4 bits / 8 bits / 16 bits3 / 24 bits / 32 bits4 Poids d’une image (24 bits) 900 Ko 1.4 Mo 2.25 Mo 3.75 Mo 5.5 Mo Largeur de bande 2 11.5 MHz 18 MHz 29.5 MHz 49 MHz 72 MHz 1 : VGA (Video Graphics Adapter) 2 : fréquence de balayage 75 Hz 3 : 16 bits→ High Color 4 : 24 / 32 bits → True Color 5 : Macintosh G3 / Structure d’une carte graphique Une carte graphique (2D/3D) est constituée des éléments suivants : ! Un processeur qui gère la communication entre le bus (AGP ou PCI) et les différents éléments de la carte ; un processeur 2D et 3D ! Une mémoire vidéo (ex : SGRAM) qui stockent les données transmises par le bus (PCI ou AGP). ! Un circuit qui génère les signaux d’horloge et de synchronisation. ! Un circuit dénommé « RAMDAC ». G3.1 / La RAMDAC La RAMDAC (Random Memory Access – Digital to Analog Converter) est un élément important d’une carte graphique. ! Ce circuit est constitué de 3 convertisseurs A/N (un pour chacune des composantes RVB). ! Une mémoire vive dans laquelle sont stockées les valeurs successives qui représentent l’image, et la palette de couleurs (LUT : Look-Up Table). ! La RAMDAC est généralement intégré à un des processeurs de la carte graphique. G3.2 / Synoptique d’un circuit RAMDAC Processeur (LUT: Look-Up Table) Palette des couleurs RAM MULTIPLEXEUR Bus 64 ou 128 bits REGITRES RAMDAC DAC R DAC V DAC B La RAMDAC est entre autres caractérisée par la fréquence maximale de travail des convertisseurs. ! Cette fréquence détermine la résolution maximale que peut fournir la carte. ! Conformément au théorème de Nyquist la résolution maximale de la carte est égale à la moitié de cette fréquence. EX : fréquence RAMDAC = 300 MHz → signal vidéo récurrent à 150 MHz. La résolution maximale de la carte dépend aussi de sa capacité mémoire (actuellement 16 à 64 Mo). G4 / La Profondeur de Couleur La profondeur de codage (définition colorimétrique de l’image) intrinsèque des systèmes d’affichage est généralement sur 24 bits ou 32 bits (True Color) : Système 24 bits 32 bits Nombre d’octets par composante RVB 3 3 + 1 pour le canal Alpha Nombre de couleurs Poids d’une image 16.8 millions 800 x 600 1.37 Mo 1.83 Mo 1600 x 1200 5.5 Mo 7.3 Mo Applications Traitement d’images – appareil photo numérique La quantité d’informations par image (son poids) nécessite des capacités de traitements et mémoire importantes. D’autre part beaucoup d’applications ne justifient pas un nombre de couleurs aussi élevé (ex : interface graphique). ! On peut alors limiter le nombre de couleurs à 16, 256 ou 65536 et par conséquent le poids des images. ! L’adaptation entre le codage intrinsèque des systèmes (24 ou 32 bits) et une profondeur de codage inférieure s’effectue par l’intermédiaire d’une « palette des couleurs » - (LUT : Look-Up Table). On parle alors de couleurs indexées. G4.1 / La palette des couleurs Principe de la « palette des couleurs » : ! La « valeur » du pixel à l’entrée de la palette des couleurs est l’adresse de la case mémoire qui contient la couleur correspondant à ce même pixel. ! Le codage de l’image n’étant constitué que d’adresses mémoire qui correspondent aux couleurs, le nombre de bits utilisé pour la profondeur est réduit (ex : 16 couleurs → 16 adresses mémoires → 4 bits par pixels). ! La couleur dans la palette est définie par 1 octet pour chacune des composantes RVB (donc sur les 24 bits du système). ! La « palette de couleurs » assure aussi la correction Gamma. Image codée « adresse LUT » sur 4 bits (16 valeurs) Image « 16 couleurs » A6 A1 A15 A9 A13 A5 A12 A11 A0 A12 A8 A14 Chaque couleur de la palette est définie par les 3 composantes RVB codés chacune sur 8 bits. A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 R V B Vers DAC G5 / Poids des images Résolution 16 couleurs (LUT=256octets) 256 Couleurs 640 x 480 800 x 600 1024 x 768 1280 x 1024 1600 x 1200 150 Ko 234 Ko - - - 300 Ko 469 Ko - - - 600 Ko 937 Ko 1.5 Mo 2.5 Mo 3.66 Mo 900 Ko 1.37 Mo 2.25 Mo 3.75 Mo 5.5 Mo (LUT=64Ko) 65536 Couleurs (LUT=192Ko) 16.106 Couleurs (True Color) G6 / Le Canal Alpha Le canal alpha est une représentation de l’image en charte de gris, sur 8 bits. Le canal alpha permet de définir un niveau de transparence pour chacune des zones de l’image. Le codage d’un pixel est de 32 bits (24 bits + 8 bits). Lors de l’incrustation d’un graphique : ! la vidéo d’arrière-plan apparaît à travers la zone blanche du canal alpha. ! La vidéo de premier plan, apparaît à travers la zone noire de ce canal. ! Les zones grises déterminent les niveaux de transparence entre les deux. G7 / Fonctions Annexes et Connecteur Les cartes graphiques intègrent d’autres fonctions : ! Décodeur MPEG-2 qui peut être logiciel, matériel ou semi- matériel. ! Un codeur TV qui permet de fournir des images au format télévisuel composite ou Y/C. ! Un codeur qui permet l’acquisition d’images vidéo. La sortie d’une carte graphique pour un moniteur informatique est un connecteur SUB-D25 ; et un connecteur mini-DIN ou Cinch (RCA) pour les connexions vidéo. G8 / Caractéristiques Cartes Graphiques Matrox G450 ATI Radeon ATI RAGE 128 PRO Processeur MGA – G450 Radeon ATI RAGE PRO 128 BUS AGP 2x & 4x AGP 2x & 4x AGP 2x & 4x RAMDAC 360 & 230 MHz 350 MHz - Mémoire DDR 32 Mo DDR 64 Mo DDR 32 Mo Résolution max. 2048 x 1536 (24 & 32 bits) 2048 x 1536 (24 & 32 bits) 1600 x 1200 (32 bits) Décodeur MPEG-2 Matériel 50 % 100 % 100 % Sortie TV S-Vidéo / VBS S-Vidéo / VBS S-Vidéo / VBS H / Les Fichiers Graphiques Les formats de fichiers (ou les images) graphiques sont très nombreux, mais ils peuvent toutefois se classer fondamentalement en 2 catégories : ! le format « Bitmap » ou « Matriciel » : il est constitué d’une matrice contenant la valeur numérique de chaque point (pixel) de l’image. (similaire à une image photographique) ! Le format « vectoriel ». : l'image est considérée comme un ensemble de figures élémentaires pouvant être décrites par des données mathématiques (coordonnées de points, tangentes en un point, ….. etc). Le fichier décrit ces différentes figures (objets) graphiquement indépendantes les unes des autres. H1 / Comparatif Fichier Matriciel -Vectoriel Image Matriciel Qualité photographique Avantages Adapté à tous types d’image. Fichiers encombrants (→ compression) Inconvénients Résolution fixe (agrandissement → effet mosaïque) Applications Acquisition (scanner, appareil photo Vectoriel Fichier peu encombrant Indépendante de la résolution Proportion conservée Retouche aisée Qualité inférieure à l’image Bitmap. Non reconnu par les navigateurs internet PAO / DAO ! Il existe une troisième catégorie, appelée « méta-fichiers » (metafiles), qui contient des éléments des 2 formats précédents. Les metafichiers ont pour avantage entre autres d’être facilement transportables d'une plate forme à une autre. Comme d’autres fichiers, un fichier graphique comporte en plus du nom qui lui est attribué (généralement par l’utilisateur) une extension qui caractérise l’applicatif utilisé ou qui peut être utilisé pour ouvrir le fichier. Ex : xxx .BMP (Bitmap Windows) xxx .PSD (Adobe PhotoShop) Image BMP 900 Ko (matricielle) Image JPEG 87 Ko (vectorielle) Agrandissement H2 / Exemples de Fichiers Graphiques Extension BMP 1 (windows BitMaP) PNG (Public Network Graphic) TIFF (Tagged Image File Format) GIF (Graphic Interchange Format) TGA 1 (Truevision Targa Graphic) A : RVB E : CMJN Format Codage Couche Alpha compression Matriciel A-B-CD - RLE Métafile A-B-CD A-B LZW Matriciel A-B-CD-E-F A-C-E RLE / JPEG / LZW2 / ITU-T g4 Matriciel B (8 bits) - LZW Matriciel A-B-C A RLE B : couleurs indexées F : lab C : niveaux de gris D : bitmap 1 bit 1 : format acceptant un stockage de l’image sans compression 2 : Lempel-Ziv Welch (algorithme de compression sans perte) Extension EPS (Encapsulated PostScript) PICT (Macintosh) () PCX 1 (PiCture eXchange) WMF (Windows MetaFile) IFF 1 (Interchange File Format) PSD 1 (Photo Shop format) A : RVB E : CMJN Format Codage Couche Alpha compression Metafile A-B-CD-E-F - - Metafile A-B-C A JPEG (QT) LZW Matriciel A-B-CD - RLE Metafile A Matriciel A-B-CD - RLE Metafile A-B-CD-E-F A-B-C E-F RLE B : couleurs indexées F : lab C : niveaux de gris - D : bitmap 1 bit 1 : format acceptant un stockage de l’image sans compression I / Les Moniteurs Informatiques La restitution des images informatiques est basée actuellement sur le même système que celui de la télévision ; c’est à dire le tube cathodique ou CRT (Cathode Ray Tube). ! Celui-ci est constitué d’un tube en verre dans lequel 3 canons à électrons (un par couleur primaire RVB) situés à l’arrière d’un tube émet des électrons dirigés par un champ magnétique vers un écran sur lequel est déposé une couche de phosphore (luminophores) constituant des points (pixels). Sous l’effet des électrons, le phosphore passe à un état excité et émet des photons, c’est à dire une lumière visible. Toutefois les caractéristiques d’un moniteur informatique sont différentes de celles d’un téléviseur TV Moniteur informatique Signal d’entrée Composite Y/R-Y/B-Y RVB Balayage Vert. Entrelacé 50 Hz Progressif 50 → 150 Hz Résolution Fixe : 720 x576 (image numérique) Variable (640x480 → 1600x 1200) Bande passante 5 MHz 100 à 200 MHz Diagonale écran 15 à 32 pouces (38 à 80 cm) 14 à 21 pouces (35 à 53 cm) Pitch 0.35 mm 0.20 à 0.30 mm Distance de vision 3 à 5 fois la diagonale 1 à 2 fois la diagonale I1 / Le Dot Pitch Le dot pitch correspond à l’espacement entre les triades de couleurs (pixel) de l’écran. Tube Shadow mask ou FST- Invar Tube Trinitron (Aperture Grille) Pitch V. Pixel Pitch H. Pitch = PH² + PV² Pitch H. I2 / Diagonale Écran / Résolution Le choix d’une résolution d’image dépend des dimensions de l’écran et plus particulièrement de sa diagonale. 1280 21’’ 1152 19’’ 1024 800 17’’ 15’’ 640 768 864 960 J / Les Systèmes d’Exploitation Un système d’exploitation (OS : Operating System) est constitué d’un ensemble de logiciels (programmes) qui : ! Contrôle le fonctionnement entre les différents éléments constituant un ordinateur périphériques….etc). ! Fournit (processeur, un interface-utilisateur Graphical User Interface). mémoire, graphique (GUI ! Assure le « lancement » des logiciels applicatifs. ! Fournir un ensemble d'outils pour gérer l’ordinateur. : Structure Logiciel Logiciel applicatif Logiciel applicatif Logiciel applicatif Système d’exploitation Périphériques HARDWARE (Unité Centrale) GUI Moniteur Informatique J1 / Caractéristiques d’un système d’exploitation Un système d’exploitation peut être ou non multitâches : plusieurs applicatifs peuvent fonctionner simultanément sans altérer notablement les vitesses de travail. ! On distingue 2 types de multitâches : & Le coopératif : les applicatifs s’allouent eux mêmes les ressources du processeur principal en rendant les autres tâches inaccessibles par l’utilisateur tant que celle en cours n’a pas rendu la main. & Le préemptif : les ressources du processeur sont allouées par l’OS, et l’utilisateur peut passer d’une tâche à l’autre, alors que les autres continuent de travailler en tâche de fond. J2 / Différents systèmes d’exploitation OS Windows 98 Windows NT1 MacOS Gamme UNIX Plateforme PC PC Macintosh SUN – SGI… Multitâche Préemptif préemptif préemptif préemptif Utilisateur Mono Multi Multi Multi Multiproc. non oui oui oui Formatage FAT 322 NTFS 53 HFS4 / HFS+ Tous 1 :NT Workstation 3 : New Technology File System 2 : File Allocation Table 4 : Hierarchic File System K / Les Fichiers Audio Il existe deux grandes familles de formats de fichiers audio : ! Les formats sans en-tête : ils se caractérisent par un codage unique (1 fréquence d’échantillonnage, 1 niveau de quantification), et ne sont par conséquent définis que pour un périphérique donné. ! Les formats auto-descriptibles : ils comportent un en-tête qui précise les paramètres de la numérisation (fréquence d’échantillonnage, niveau de quantification), et qui permet au matériel de s’adapter au format de fichier pour le restituer. Ces 2 familles de formats de fichiers audio peuvent être ou non compressés. Fichiers audio « auto-descriptif » : & WAVE : format de fichier universel développé par Microsoft et IBM. Il est également appelé « RIFF WAVE ». Extension Fréquences d’échantillonnage Quantification .wav 11 KHz / 22 KHz / 44.1 KHz 8 ou 16 bits (2 voies) Les formats Wave produisent des fichiers de qualité et de taille sensiblement égales au fichiers AIFF. & AIFF (Audio Interchange File Format) : format de fichier développé et utilisé par Apple, ainsi que SGI. Extension Fréquences d’échantillonnage Quantification .aif / .aiff Max : 64 KHz 8 ou 16 bits (4 voies) Le format AIFF-C est la version compressée du format AIFF (extension : .aifc). & AIFF-C : version compressée du format de fichier AIFF (extension : .aifc). Il deux types de compression : - ADPCM/IMA - MACE (Macintosh Audio Compression Expansion) qui est traité en standard par le SoundManager des Macintosh, mais dont la qualité est inférieure à la compression ADPCM/IMA ou MPEG. & µLaw : format de fichier développé par Sun Microsystem et utilisé en environnement UNIX Extension Fréquences d’échantillonnage Quantification .au / .snd 8 KHz / 22 KHz / 44.1 KHz 8 ou 16 bits (2 voies) Le format µLaw utilise un codage non-linéaire sur 8 bits, ce qui est « équivalent » à un codage linéaire sur 14 bits (assimilé à une compression instantanée). La compression des fichiers Audio : Le principe consiste à partir d’un fichier audio (type AIFF, Wave ou µLaw) et à lui appliquer un algorithme de compression. Les 3 principaux algorithmes de compression utilisés sont les suivants : & MACE (Macintosh Audio Compression Expansion) : - le taux de compression peut être de 3:1 ou de 6:1. - la compression/décompression est très rapide, mais la qualité audio est fortement réduite. - seuls les fichiers audio codés sur 8 bits sont supportés - MACE est traité en standard sur les plate-formes MAC (SoundMAnager), mais est rarement implanté sur d’autres systèmes. &IMA ADPCM : - taux de compression est de 4:1. - compression/décompression relativement rapide et altération réduite de la qualité audio (intermédiaire entre MACE et MPEG). - les fichiers audio codés sur 8 bits ne sont pas supportés. - IMA 4:1 est la norme de compression audio standard de QuickTime. &MPEG audio (Motion Picture Experts Group) : - le MPEG audio propose différentes « couches » et niveaux de compression qui permettent d’obtenir des ratios allant jusqu’à 12:1. - la qualité obtenue est très bonne et la taille des fichiers est relativement faible. - l’algorithme le plus connue est le MP3 (layer 3 du MPEG audio). L / Les fichiers Multimédia Les fichiers multimédia comportent des données vidéo, graphiques et/ou audio. Ces fichiers sont issus d’une architecture particulière qui assure : ! La création de médias ! L’enregistrement de médias ! La lecture de médias ! Le synchronisme temporel de ces médias lors de leurs restitutions. L’application de ces fichiers multimédias sont la diffusion sur : ! ! ! CD-Rom (débit : 1.5 Mbits/s à « ×1 ») Internet (câble : 160 à 240 Kbits/s – RNIS : 64 Kbits/s/Canal – ADSL : 512 à 1024 Kbits/s) Intranet (800 à 2400 Kbits/s) Les architectures (fichiers multimédia) actuellement utilisées sont : ! QuickTime : créé en 1992 par Apple pour ses Macintosh, puis adapté pour Windows. La version actuellement disponible est « QT 5 ». ! Video for Windows : créé en 1993 (ère Win 3.x) par Microsoft et Intel ; et basé sur la technologie Indeo. L’évolution de cette architecture a donnée « ActiveMovie » (Win95), et maintenant « DirectShow ». VFW est toujours disponible avec Win 9x dans la version 1.10e, mais il ne permet que la lecture de fichiers AVI. ! DirectShow : dernière évolution de Video for Windows. ! RealSystem : créé en 1994 par RealNetworks. Architecture dédiée à la diffusion de médias sur internet (streaming). La version actuellement disponible est « RealPlayer 8 ». ! Windows Media (NetShow) : créé par Microsoft et dédié au streaming. L’ensemble de ces architectures ont des CODECS (Codeur/Décodeur) vidéo et audio. ! Les codecs sont des modules qui comportent des algorithmes de compression et décompression pour les données vidéo et/ou audio. ! Le rôle des codecs est d’adapter la « quantité » de données aux supports de stockage et de transmission. ! Les codecs peuvent de différents types (fonction de l’application) sans pour autant modifier l’architecture. ! Le codec mis en oeuvre sera automatiquement utilisé pour la lecture, à condition qu’il soit présent sur le système informatique. Video for Windows (.AVI) : ! Ensemble de programmes qui permet d’enregistrer, d’éditer et de lire des fichiers vidéo sur PC (seule la fonction de lecture est livrée avec Windows). ! Les développeurs disposent d’un module de capture (VidCap) et de 4 modules d’édition (VidEdit, WavEdit, PalEdit et BitEdit) qui permettent de faire du montage et de modifier une vidéo image par image. ! L’extension des fichiers de cette architecture est « .AVI ». (Audio & Video Interleaved) : entrelacement des données vidéo et audio. ! L’entrelacement est dans la majorité des cas de 1:1 (la bande son est découpée en autant de « morceaux » qu’il y a d’images, et chacun de ces « morceaux » est placé à la suite de l’image à laquelle il correspond). ! Si l’entrelacement est différent de 1, les échantillons sonores sont séparés par plusieurs images, mais ce cas est très rare. ! Les codecs les plus utilisés avec cette architecture sont Indeo (Intel), Cinepak (Radius), RLE, M-JPEG, MPEG-4. QuickTime (.mov) : ! Ensemble de programmes qui permet de gérer de la vidéo, du son, et également des panoramas et objets 3D. ! QT est fondé sur le principe du maintien de l'isochronie des données, et introduit donc le temps comme élément principal du système d'exploitation. ! QuickTime est une architecture multi-plateforme ! QT utilise aussi le principe des codecs. ! QuickTime se divise en 3 parties qui fonctionnent en arrière-plan, chacune communicant avec les autres : ! & La Boîte à outils film contient les fonctions permettant de lire, de copiercoller... des films, utilisables dans tous les logiciels. & Le Gestionnaire des composants fait le lien avec le matériel (carte de compression/décompression)... & Le Gestionnaire de compression/décompression qui permet l’utilisation des codecs. L’extension des fichiers de cette architecture est « .mov ». DirectShow (.AVI) : ! Ensemble de programmes qui permet d’enregistrer, d’éditer et de lire des fichiers vidéo sur Mac ou PC. ! DirectShow est la dernière évolution de « Video for Windows » ! DirectShow utilise aussi le principe des codecs. ! L’extension des fichiers de cette architecture est « .ASF » (Active Streaming file). RealSystem (ra ou Ram) & Windows Media (.ASF) : ! Architectures dédiées au streaming. L1 / Les CODECS Vidéo Un CODEC (Compresseur/Décompresseur, ou Codeur/Décodeur) permet de réduire la quantité d’informations contenue dans un flux numérique d’images, afin de : ! d’adapter la quantité de données aux capacités des unités de stockage (CD, DVD …etc). ! d’adapter la quantité de données aux capacités des supports de transmission (intranet, internet ⇒ ADSL, RNIS, fibre optique..etc). ! le codec peut être matériel (carte fille) ou logiciel. & Matériel : + temps de calcul faible (temps réel), + peu de sollicitation du processeur, - solution plus coûteuse. & Logiciel : + faible coût, + installation facile, + évolutivité, - temps de calcul, - sollicitation ressources processeur. Codecs Video logiciels (Internet) Codecs Architectures dédiées Remarques Sorenson Video QT 3 & 4 Bon rapport qualité / taille fichier - Compression fractal Structure YUV9 - Débit optimal : 20 à 150 Ko/s RealVideo G2 RealSystems 8 Principal Codec de RealVideo - Algorithme « fractal » Windows Media Video WM Principal codec de Windows Media Player H261 VFW / WM basse résolution (visioconf.) - Compression Inter-image Algorithme DCT & compensation de mouvement Résolution YUV 4.2.0 H263 (I263) VFW / WM / QT Résolution moyenne (visioconf.) - Algorithme idem H261 128x96 / 172x144 / 352x288 MPEG-4 WM / QT Très bonne qualité / taille réduite Algorithme DCT & compensation de mouvement Compression Inter-image (image B) - YUV 4.2.0 VP3 QT 5 Très bonne qualité Photo-JPEG VFW / WM / QT Diaporama - Algorithme DCT – Intra-image YUV 4.2.0 – Échelle de gris Codecs Video logiciels (CD-Rom, DVD-Rom..) Codecs Architectures dédiées Remarques Sorenson Video QT 3 & 4 Bon rapport qualité / taille fichier - Compression fractal Structure YUV9 - Débit optimal : 20 à 150 Ko/s CinepaK VFW / QT Qualité moyenne - Compression Inter– image 10:1 Résolution 8 ou 24 bits – Échelle de gris Indeo 3 VFW / QT Similaire à Cinepak Résolution couleur 16 bits Indeo Video Interactive (4,5) VFW / DirectShow / QT Temps de compression long – Gère la transparence Structure YUV9 – compression « ondelettes » MPEG-1 DirectShow 6 / QT Qualité vidéo et audio correcte (débit : 1.5 Mbits/s) MPEG-2 MP@ML DVD-Players / DirectShow Standard DVD (débit max. : 15Mbits/s) Codecs Video logiciels (Edition, Stockage..) Codecs Architectures dédiées Remarques Apple Graphics QT Dédié aux images fixes - Qualité très moyenne (idem .gif) Apple None QT Pas de compression – gère la couche alpha Apple Animation QT Succession d’images (diaporama / dessins animés) – gère la couche alpha Apple Video QT Codec rapide – Qualité médiocre Généralement utilisé pour des tests Photo-JPEG VFW / WM / QT Diaporamas Codecs Video Matériels (Acquisition , Montage virtuel) Codecs Remarques Media 100 Algorithme propriétaire de type M-JPEG Avid Media Composer Algorithme propriétaire « Méridien » de type M-JPEG TrueVision DV Algorithme de type M-JPEG (normalisé). Débit fixe à 25 ou 50 Mbits/s. Apple Component Video Acquisition au format JPEG sans carte Faible de taux de compression – qualité variable M-JPEG Algorithme de compression « classique » de stockage et de montage virtuel. MPEG-2 4.2.2P@ML Algorithme de compression normalisé de stockage et de montage virtuel. L2 / Les CODECS Audio Les Codecs audio ont des fonctions similaires aux codecs vidéo. Comme pour ces derniers différents types d’algorithmes de compression coexistent. Codec Audio Architectures dédiées Remarques G.723 WM Visioconférence IMA 4:1 QT / VFW Qualité très moyenne (CD-Rom) MPEG Layer III QT 4 / WM Très bonne qualité (internet) Taux de compression 12:1 Qdesign Music QT 3 & 4 Très bonne qualité (équivalent MP3) Débit : 1 à 6 Ko/s Qualcomm Pure Voice QT Mono – Ratio de 9 ou 19:1 (modems) RealAudio RealNetworks (internet) Windows Media Audio WM Compression 40 % supérieure au MP3 pour une même qualité (Internet) M / Les Liaisons Vidéo Les liaisons unité centrale 'magnétoscope ! Liaison vidéo analogique composite (PAL). ! Liaison vidéo analogique composante (Y/ R-Y / B-Y). ! Liaison vidéo numérique composante SDI. (Serial Digital Interface) ! Liaisons vidéo numériques « composante » compressées & SDTI (Serial Digital Transport Interface). & IEEE-1394 (FireWire ou I link) : DV / DVCAM / DVCPRO ! Liaisons audio numériques : & AES-EBU & SP/ DIF ! Liaison « commande » : RS-422