informatique montage virtuel

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.

Disques durscomportant les rushes

A

BC

DE

Lecture (visionnage) des plansdans l'ordre défini par le monteur

B E A D C

Accès aléatoire aux plans (A, B, C, D, E)

Cassettescomportant les rushes

AB

CD E

Copie des plans dansl'ordre défini par le monteur

BE A D C

Accès séquentiel aux plans (A, B, C, D, E)

Visionnage

Montage Virtuel

Montage linéaire

A2 / AVANTAGES DU MONTAGE VIRTUEL

Accès aléatoire et instantané aux séquences (séquentiel en montage linéaire).

Possibilité d’effectuer rapidement plusieurs versions du montage.

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

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

CPU Mémoire vive

Carte vidéo

Carte contrôleur

CODEC Vidéo

Audio

Contrôle

Disque Dur

Disque Dur

Disque Dur

Magnétoscope

Clavier/Souris Remote

Unité Centrale

La Structure des Systèmes

Informatiques

A / L’Unité Centrale (Carte mère)

Processeur (CPU)

Unité de Commande

Mémoire centrale(mémoire vive: RAM)

Unité d’échange(Carte graphique, contrôleur, audio..etc)

Périphériques(écran ,clavier, disque dur, CDRom, scanner..etc)

Unité de Calcul

Commandes

Données

Instructions

Sortie

Entrée

Données

Données

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 (résultats de calculs, commande…etc.).

! 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 : Interface-utilisateur 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’unitécentrale 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 (CentralProcess 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

* Performance Optimization With Enhanced RISC

ouinonouiMultiprocessing

IBM, MotorolaAMD(Advanced Micro Device)

IntelConstructeurs

64 Ko128 Ko32 KoCache L1

-

MacIntosh1 Mo

500 MHzRISC

Power* PC G4

Mustang

PC256 Ko (on die)

1.1 GHzRISC

Athlon(Thunderbird)

CISCArchitecture

Pentium 4(Itanium 64 bits)

Évolution

PCApplication256 Ko (on die)Cache L2

1.13 GHzFréquence (max)

Pentium III(Coppermine)

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).

Station Graphique SGI Onyx2 / Serveur SGI Origin 2000Ex. stations

Station Graphique 3 DConsole de jeu

Set-Top Box

R10000R12000R14000

RISCProcesseur

ApplicationsGammeArchitecture

Processeurs Alpha (Société DEC)

Processeurs SPARC (Société Sun Microsystems)

AlphaStation ou AlphaServer DS20E (Compaq)Ex. station

Station GraphiqueServeur

21164/EV621264A/EV67

RISC(64 bits)

Processeur

ApplicationsEx. de RéférenceArchitecture

Sun Ultra - U10 UltraSparc System (Marner)Ex. station

Station GraphiqueServeur

UltraSPARC-IiiUltraSPARC-III

RISC(64 bits)

Processeur

ApplicationsEx. de RéférenceArchitecture

A2.2 / Les différentes mémoires de la carte mère

Processeur

Mémoire Cache L1

Mémoire Centrale

Mémoire C-MOS

(256 à 512 octets)

Mémoire Cache L2

BIOS Mémoire Flash

(256 Koctets)

Chipset

CARTE MERE

A2.2.1 / La mémoire centraleLa mémoire centrale est constituée de mémoires volatiles (type RAM : Random Access Memory) qui conservent l’information tant qu’elles sont alimentées.

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

Barrette mémoire

Les principales caractéristiquesdes mémoires vives :

1.06 Go/s800 Mo/sDébit

Types de mémoire les plus courantes actuellement.

Elles seront remplacées dans les prochains mois par la SDRAM et DRDRam.

DIMM(64bits)

100 MHz

PC100 PC133

Remarques

DIMM(64 bits)

Support

133 MHz

SDRam

Fréquence

Mémoire

mémoire DDR IImémoire QRSL

(Quad Rambus Signaling Level)Évolution

-

1.6 Go/s

200 MHz

DDR 200

RIMM(64 bits)

1.2 Go/s

300 MHz

PC600

RIMM(64 bits)

1.6 Go/s

350 MHz

PC700

RDRam (Direct Rambus)

DDR 266PC800Réf.

-RIMM

(64 bits)Support

2.1 Go/s1.6 Go/s*Débit

•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.

266 MHz400 MHzFréquence (MHz)

SDRam DDRMémoire

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.

Processeur Mémoire cache

Mémoire Centrale

300 MHz / 128 bits

2.4 Go/s

133 MHz / 64 bits

1.06 Go

Bus externe

! 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)

Mémoire Centrale

133 MHz / 64 bits 1.06 Go/s

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 VIVES

STATIQUE DYNAMIQUE

SYNCHRONEASYNCHRONE

ROMPROMEPROMEEPROMFLASH

SRAM

FPMEDO

SDRAMDDR-RAMRD-RAMVRAMSGRAMWRAM

Vidéo

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) :

KT133i440Bxi815EChipsetVIAINTEL

Chip sonore-Chip graphique, sonore & réseauRemarques

SDRAM1.5 Go PC133

SDRAM1 Go PC100

SDRAM512 Mo PC133

Mémoire(max.)

66/100/13333/66/100

41 (4x)

66/100332

1 (2x)

66/100/13333/66/100

41 (4x)

Bus ext.ATAUSBAGP

Socket ASlot 1Socket 370 / Slot 1Processeur

Athlon / DuronPentium III EPentium III EBProcesseur

A4 / Les busUn 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 entre le processeur, la mémoire centrale et les bus interfaces.

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.

Le bus NUBUS (Macintosh) : comme pour le bus ISA, celui-ci est remplacé par le bus PCI.

5.5 Mo/s8 MHz16 bitsBus ISA

Débit max.FréquenceLargeur

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.

528 Mo/s66 MHz64 bitsPCI 2.2264 Mo/s66 MHz32 bitsPCI 2 132 Mo/s33 MHz32 bitsPCI

DébitFréquenceLargeur

Le bus AGP (Accelerated Graphic Port) :

! Ce bus est dédié aux cartes graphiques 2D/3D.

! Evolution : AGP x8 (2.1 Go/s)

528 Mo/s66 MHz32 bitsAGP x2



DébitFréquenceLargeur

L’interface USB* (Universal Serial Bus) :

En étoileTopologie

« bas débit » (clavier, souris, scanner…etc)Périphériques

127Nombre max. de périphériques

AsynchroneIsochrone

Transfert

*Pris en charge par le chipset- Plug and Play – Hot swapping

1.5 / 12 Mbit/s(évolution USB 2.0 : 480 Mbits/s)

Débit

5 mDistance max. entre équipements

- 1 paire torsadée blindée ou non- 2 conducteurs pour l’alim.

Liaison

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.

Un câble de Type A/B sert à connecter ces appareils à un hub, et à relier directement le hub au PC.

Type A

Type B

L’interface IEEE-1394* (FireWire ou I-link)) :

En étoileTopologie« fort débit » (Disques durs ,

acquisition vidéo ..…etc)Périphériques

63Nombre max. de périphériques

Asynchrone (informatique)Isochrone (flux vidéo)

Transfert

*Port non pris en charge actuellement par le chipset sur les PC.Pris en charge par les Mac G4. - Plug and Play – Hot swapping

100 / 200 / 400 Mbit/s(évolution : 800 Mbits/s)

Débit

4.5 mDistance max. entre équipements

- 2 paires torsadées blindées- 2 conducteurs pour l’alim.

Liaison

Synoptique Bus Carte Mère

Chipset 1A

(Pont principal)

ProcesseurMémoire Centrale

Chipset 2B

(contrôleur E/S & pont PCI/ISA)

Bus PCI

Bus ISA

Bus AGP

Carte SCSI, réseau, d’acquisition, …etc

Port USBPort IDE(ATA)

Carte Modem

Carte graphique

Bus Externe (FSB)

A : NorthBridgeB : SouthBridge

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 PCI (6)

Port AGP (1)

Processeur

Chipset

Mémoire centrale(4 Slots DIMM)

Ports IDE (2)

Port ISA(1)

Ports parallèle & sériePort

USB

Port PS2

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 StorageArchitecture), donc une transmission série des données.

B1 / L’architecture SCSI

Carte InterfaceSCSI

Liaison SCSI

ID0 HD interneID1ID7

Périphériques

Vers Slot PCI carte mère

Terminaison

B1.1 / Caractéristiques des interfaces SCSI

1616016Ultra3 SCSI (Ultra160)

1 : les plus utilisées

168016Wide Ultra2 SCSI8408Ultra2 SCSI (1)

164016Wide Ultra SCSI (1)

8208Ultra SCSI8108Fast Wide SCSI8108Fast SCSI858SCSI-1

Nombre depériphériques

Débit max.(Mo/s)

Largeur du bus(bits)

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 IDEprimaire

Esclave MaîtreEsclave Maître

Slot IDEsecondaire

C.1.1 / Caractéristiques des interfaces ULTRA-DMA (ou ATA)

Serial ATA (187.5 Mo/s), puis Serial ATA 2x & 4xÉvolution

2 par contrôleur IDENombre de périphériques

16 bits16 bits16 bits16 bitsbus

100663316.6Débit (Mo/s)

128 Go> 8.4 Go> 8.4 Go8.4 GoCapacité max.

ATA/100ATA/66ATA/33E-IDE

(ATA-2)

Comparatif Liaisons

Idéale pour les périphériques à

faible bande passante

(clavier, souris, scanner..)

Externe

127

12 Mbit/s(1.5 Mo/s)

Série

USB IEEE 1394SCSIUDMA

Idem liaison USB, mais avec

un débit plus élevé. Peu de périphériques actuellement.

Externe

63

400 Mbit/s(50 Mo/s)

Série

Interne & externeInterneType de

connexionPrend en charge

beaucoup de périphériques

(CD, HD, scanners, stockage

amovible..)

7 à 15par chaîne

40 / 80 / 160 Mo/s

Parallèle

Convient à la connexion de

HD internes. Ne prend pas en

charge les périphériques

externes.

Remarque

2 par chaîneNombre de périphériques

33 / 66 / 100 Mo/sDébits max.

ParallèleLiaison

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 DursLe 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.

Disquesmagnétiques

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).

Ultra160 /Fibre Channel

W. Ultra2 SCSI / Ultra160Ultra DMA 100Interface

SeagateIBMMaxtorConstructeur

280 à 427 Mbits/s

172 à 289 Mbits/s373 Mbits/s

Débitinterne

16 Mo4 Mo2 MoBuffer

6 ms6.9 ms9 msTemps d’accès

(seek time)

10000 tr/min10000 tr/min5400 tr/minVitesse de

rotation

73.4 Go36.9 Go81.9 GoCapacité

Cheetah 73HHUltrastar 36LZXDiamond Max80Référence

D1.2 / Connecteur d’un Disque dur

Le connecteur sert à relier le disque dur au contrôleur de disque par líntermédiaire dún câble appelé « nappe ».

Les cavaliers d’un disque IDE servent à définir si le disque sera considéré principal (master) ou disque secondaire (slave).

Pour un contrôleur SCSI, des cavaliers ou des micro-commutateurs permettent de spécifier le numéro dídentification du disque.

Vue arrière d’un disque dur (ATA)

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.

Pistes(qq milliers)

Secteurs

Cylindre(ensemble des pistes situées à la même distance du centre et de chaque coté du disque)

1 02

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’unfichier, 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).

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.

32 Ko

32 Ko

Taille max. cluster

2 ToWin95 / Win98 / Win2000FAT32

2 GoDOS / Win3.x / Win95 / Win NTFAT16

Partitionmax.

Système d’exploitation associé

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.

* La taille des clusters peut être ajustée manuellement à 8, 16, 32 ou 64 Ko

4 Ko> 2 Go2 Ko1 Go à 2 Go1 Ko513 Mo à 1 Go

0.5 Ko (512 octets)0 à 512 MoTaille des clusters par défaut* (Ko)Capacité des volumes

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 pluspetites 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.

4 Ko

32 Ko

Taille max. cluster

2 ToMac OSHFS Plus

2 GoMac OSHFS

Taille max.partition

Système d’exploitationassocié

Systèmede fichiers

Taille des Clusters

2 To2 Go2 To2 To2 GoPartition Max.4 Ko4 Ko4 Ko4 Ko2 Ko1 Ko

0.5 Ko---

NTFS

32 Ko16 Ko

HFS

32 Ko16 Ko8 Ko4 Ko4 Ko4 Ko4 Ko

---

FAT 32

4 Ko-> 32 Go4 Ko-16 Go – 32 Go4 Ko-8 Go – 16 Go4 Ko-3 Go – 7 Go4 Ko32 Ko2 Go2 Ko16 Ko1 Go1 Ko8 Ko512 Mo

0.5 Ko4 Ko256 Mo2 Ko128 Mo2 Ko32 Mo

HFS+FAT 16Partition

Tableau récapitulatif des systèmes de fichiers / Systèmes d’Exploitation

* Extended File Système

NTFS / FAT 16Windows NT 4

Ext2*Linux

HFS / HFS+MacOS

NTFS / FAT32Windows 2000

FAT16 / FAT32Windows 98

Système de fichiersSystème d’exploitation

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.

! 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)

84Nbre max. de partitions principales

Mac OSWindows 98 / 2000 / NT

EX. : Un disque « PC » peut par exemple comporter 1 partition principale et 1 partition étendue avec 3 lecteurs logiques.

EX. : Un disque peut par exemple comporter 2 partitions principales et 1 partition étendue avec 3 lecteurs logiques.

Partition Principale

(NT)

Partition Étendue

C: D: E: F:

LecteurLogique(FAT)

LecteurLogique(NTFS)



(NT)

Partition Étendue

C: E: F: G:

LecteurLogique(FAT)

LecteurLogique(Ext2)



(Linux)

D:

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.

Blocs* de données

Disque 1

Disque 2

Disque 3

Disque 4RAID 0

(2 disques minimum)

Contrôleur RAID

10 Mo/s

10 Mo/s

10 Mo/s

10 Mo/s

40 Mo/s

•La taille du bloc dépenddu système d’exploitation.

1 5 9 ….etc

2 6 10 ….etc

3 7 11 ….etc

4 8 12 ….etc

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.

PartitionC:

PartitionD:

PartitionE:

PartitionD:

PartitionE:

PartitionD:

PartitionE:

PartitionC:

PartitionC:

ContrôleurRAID Disque 1

Disque 2

Disque 3


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.

Disque 1

Disque 2

Contrôleur RAID

RAID 1(2 disques minimum)

Blocs* de données1 2 3 ….etc

1 2 3 ….etc



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 àajouter des disques et/ou à reconfigurer le système.


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.

Disque 1

Disque 2

Disque 3

Disque 4

Contrôleur RAID


1 4 7 …..etc

2 5 8 …..etc

3 6 9 …..etc

1-3 …..etc4-6 7-9

Bits de données

Bits de parité


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.

Blocs de parité

Disque 1

Disque 2

Disque 3

Disque 4

Contrôleur RAID



2 5 8 ….etc

3 6 9 ….etc

….etc



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.

Disque 1

Disque 2

Disque 3

Disque 4

Contrôleur RAID



parité 5 2 ….etc

parité8 3 ….etc

parité9 6 ….etc


E7 / Récapitulatif des structures RAID(les plus utilisées)

3 disques minimum – Dégradation des performances lors de la reconstitution

d’un disque défectueux.

Problème si le disque de parité est

défectueux

Coût

Pas de sécurisation

Inconvénients

Serveur. Adapté à la transmission de « petits » fichiers.

Débit en lecture et sécurisation –

Possibilité de changer un

disque à chaud

RAID 0 + parité répartie sur tous

les disques.RAID 5

Serveur - Adapté à la transmission de « gros » fichiers

(vidéo)

Débit et sécurisation

RAID 0 + 1 disque de paritéRAID 3

ServeursSécurisation et Débit en lecture

Disque miroir en lecture/écriture

RAID 1(mirroring)

Système de montage virtuel -

Serveur

Débit : N disques →

Débit x N

Ecriture/Lecture en parallèle sur

N disques

RAID 0(striping)

ApplicationsAvantagesStructure

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.

RAID 0, 1,5, & 10 (serveur)RAID 0 (station de travail)

RAID 0, 1 & 5 (serveur)RAID 0 (station de travail)

Windows NT

MatérielLogiciel

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.

1.6 µm

min. 0.9 µm

0.6 µmmax. 3.3 µm

micro-cuvettes (pits)méplats (lands)

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 àl’aide d’un faisceau laser (λ = 780 nm) qui analyse la surface gravée du disque mis en rotation. La modulation d’intensitélumineuse du faisceau laser réfléchie par la surface gravée du disque est traduite par un photomètre qui permet de restituer les états binaires.

micro-cuvetteméplat

Maximumd'intensitéréfléchie


Minimumd'intensitéréfléchie


Bloc optiqueséparateur

Diode laser

Faisceauréfléchi

Faisceauincident

0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0

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 stéréo 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.

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 ».

1 : non reconnu par les lecteurs de CD-Audio

Ré-inscriptible

(environ 1000 fois)

Inscriptible« 1 fois »

Non inscriptibleNon inscriptibleEnreg.

Tous types(informatique, Audio, Photo « JPEG »,

Vidéo « MPEG-1 »)AudioDonnées

650 Mo650 ou 680 Mo(max : 740 Mo)

74 min. Stéréo(44.1 KHz /16 bits)

Capacité(ou durée)

CD-RW1CD-RCD-ROMCD-Audio

Le DVD (Digital Versatil Disk)! Support amovible de stockage issu de la technologie du CD-ROM.

! Capacité de 4.7 Go à 17 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 semi-réfléchissante. 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.

5.2 Go2.8 Go2.6 Go1.4 Go8 cm17 Go9.4 Go8.5 Go4.7 Go12 cm

2 faces-2 couches2 faces-1 couche1 face-2 couches1 face-1 coucheDVD-18DVD-10DVD-9DVD-5

! Le MPEG Forum définit actuellement 7 formats DVD :

! Tous les lecteurs DVD sont compatibles en lecture avec les CD-ROM et CD-R.

! 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.

DVD(7 formats)Données Fixes

(Playback)Inscriptible

DVD-ROMDVD-VidéoDVD-Audio

DVD-RDVD-RWDVD-RAMDVD+RW

1 : Pioneer, Mitsubishi 2 : Philips, Sony, HP3 : Panasonic, Toshiba, Hitachi

Lisible sur tous les

Oui

Oui

Non

Oui

Oui

lecteurs informa.

Non

Oui

Non

Oui

Oui

lecteurs vidéo

Ré-inscriptible 100000 foisInterfaçable en IEEE 1394

2.6 Go / face(év : 4.7 Go/face)

DVD-RAM3

Ré-inscriptible 100000 fois4.7 Go / faceDVD+RW2

Ré-inscriptible 1000 fois4.7 Go / faceDVD-RW1

Utilisé pour l’authoringDVD

(test de futurs DVD-ROM)

3.9 Go(/ face & / couche)

DVD-R

-17 Go(2 faces/2couches)

DVD-ROM

RemarquesCapacité max.

Comparatif CD / DVD

X 8 (12 Mo/s)X 50 (7,5 Mo/s)Lecteurs actuels

Tous types& Vidéo : codage MPEG-2 MP@ML

& Audio : AC-3 (5.1)

Tous types& Vidéo : codage MPEG-1

& Audio :Données

4.7 Go (1face)650 MoCapacité (min.)

200 ms150 msTemps d’accès1.5 Mbit/s (x1)150 Ko/s (x1)Débit (max.)EFM+ (8-16)EFM (8-14)Codage des données

4 m/s1.2 m/sVitesse de lecture (CLV)

1530 t/min. → 630 t/min.Vitesse de rotation12 cm / 1.2 mmDiam. du disque / ép.

DVDCD

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)

1 : VGA (Video Graphics Adapter) 2 : fréquence de balayage 75 Hz3 : 16 bits→ High Color 4 : 24 / 32 bits → True Color 5 : Macintosh

72 MHz49 MHz29.5 MHz18 MHz11.5 MHz

Largeur de bande 2

5.5 Mo3.75 Mo2.25 Mo1.4 Mo900 KoPoids d’une

image (24 bits)

1600 x 12001280 x 10241152 x 85651024 x 768800 x 600640 x 480Résolution

4 bits / 8 bits / 16 bits3 / 24 bits / 32 bits4Profondeurde couleur

-SXVGAXGAS-VGAVGA1

16 / 256 / 65536 / 16.7 x 106Nombre de couleurs

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

DAC

DAC

DAC

RA

M

Pale

tte d

es c

oule

urs

(LU

T: L

ook-

Up

Tabl

e)

MU

LT

IPL

EXE

UR

REG

ITR

ESR

V

B

Bus 64 ou 128 bits

Processeur

RAMDAC

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 à150 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) :

1600 x 1200

800 x 600

7.3 Mo5.5 Mo

1.83 Mo1.37 MoPoids d’une image

16.8 millionsNombre de couleurs

3 + 1 pour le canal Alpha3Nombre d’octets par

composante RVB

32 bits24 bitsSystème

Traitement d’images –appareil photo numérique

Applications

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.

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7

A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15

A6 A1 A15 A9

A13

A0

A5 A12 A11

A12 A8 A14

Image « 16 couleurs »Image codée « adresse LUT »

sur 4 bits (16 valeurs)

Chaque couleur de la palette est définie par les 3 composantes RVB codés chacune sur 8 bits.

R V BVers DAC

G5 / Poids des images

1.37 Mo

937 Ko

469 Ko

234 Ko

800 x 600

5.5 Mo3.75 Mo2.25 Mo900 Ko16.106

Couleurs(True Color)

3.66 Mo2.5 Mo1.5 Mo600 Ko65536

Couleurs(LUT=192Ko)

---300 Ko256

Couleurs(LUT=64Ko)

---150 Ko16 couleurs(LUT=256octets)

1600 x 12001280 x 10241024 x 768640 x 480Résolution

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

S-Vidéo / VBSS-Vidéo / VBSS-Vidéo / VBSSortie TV

ATI RAGE PRO 128RadeonMGA – G450Processeur

100 %100 %50 %Décodeur MPEG-2 Matériel

1600 x 1200(32 bits)

2048 x 1536(24 & 32 bits)

2048 x 1536(24 & 32 bits)

Résolution max.

DDR 32 MoDDR 64 MoDDR 32 MoMémoire

360 & 230 MHz

AGP 2x & 4x

Matrox G450

-350 MHzRAMDAC

AGP 2x & 4xAGP 2x & 4xBUS

ATI RAGE 128 PROATI Radeon

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 constituéd’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

Qualité inférieure à l’image Bitmap.

Non reconnu par les navigateurs internet

Fichiers encombrants(→ compression)

Résolution fixe (agrandissement → effet mosaïque)

Inconvénients

PAO / DAOAcquisition (scanner, appareil photoApplications

Fichier peu encombrant Indépendante de la

résolutionProportion conservéeRetouche aisée

Qualité photographique

Adapté à tous types d’image.

Avantages

VectorielMatricielImage

! 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 àune 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

1 : format acceptant un stockage de l’image sans compression2 : Lempel-Ziv Welch (algorithme de compression sans perte)

A : RVB B : couleurs indexées C : niveaux de gris D : bitmap 1 bitE : CMJN F : lab

A

-

A - C - E

A - B

-

Couche Alpha

A - B - C

B (8 bits)

A - B - C -D - E - F

A - B - C -D

A - B - C -D

Codage

RLEMatricielTGA 1(Truevision Targa Graphic)

LZWMatricielGIF(Graphic Interchange Format)

RLE / JPEG / LZW2 / ITU-T g4MatricielTIFF

(Tagged Image File Format)

LZWMétafilePNG(Public Network Graphic)

RLEMatricielBMP 1(windows BitMaP)

compressionFormatExtension

-AMetafileWMF(Windows MetaFile)

1 : format acceptant un stockage de l’image sans compression

A : RVB B : couleurs indexées C : niveaux de gris D : bitmap 1 bitE : CMJN F : lab

A - B - C E - F

-

-

A

-

Couche Alpha

A - B - C -D - E - F

A - B - C -D

A - B - C -D

A - B - C

A - B - C -D - E - F

Codage

RLEMetafilePSD 1

(Photo Shop format)

RLEMatricielIFF 1(Interchange File Format)

RLEMatricielPCX 1(PiCture eXchange)

JPEG (QT)LZWMetafilePICT (Macintosh)

()

-MetafileEPS(Encapsulated PostScript)

compressionFormatExtension

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 àl’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

14 à 21 pouces(35 à 53 cm)

15 à 32 pouces(38 à 80 cm)

Diagonale écran

0.20 à 0.30 mm0.35 mmPitch

100 à 200 MHz5 MHzBande passante

Variable(640x480 → 1600x 1200)

Fixe : 720 x576(image numérique)

Résolution

1 à 2 fois la diagonale3 à 5 fois la diagonaleDistance de vision

Progressif50 → 150 Hz

Entrelacé 50 HzBalayage Vert.

RVBCompositeY/R-Y/B-Y

Signal d’entrée

Moniteur informatiqueTV

I1 / Le Dot Pitch

Le dot pitch correspond à l’espacement entre les triades de couleurs (pixel) de l’écran.

Pitch = PH² + PV²Pitch H.

Pitch V.

Pixel

Pitch H.

Tube Shadow mask ou FST- Invar Tube Trinitron (Aperture Grille)

I2 / Diagonale Écran / Résolution

Le choix d’une résolution d’image dépend des dimensions de l’écran et plus particulièrement de sa diagonale.

15’’

17’’

19’’

21’’

800

1024

1152

1280

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 (processeur, mémoire, périphériques….etc).

! Fournit un interface-utilisateur graphique (GUI : Graphical User Interface).

! Assure le « lancement » des logiciels applicatifs.

! Fournir un ensemble d'outils pour gérer l’ordinateur.

Logiciel applicatif

Logiciel applicatif

Logiciel applicatif

Système d’exploitation

HARDWARE

(Unité Centrale)Périphériques

Moniteur

Informatique

GUI

Structure Logiciel

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

ouiouiouinonMultiproc.

TousHFS4 / HFS+NTFS 53FAT 322Formatage

MultiMultiMultiMonoUtilisateur

1 :NT Workstation 2 : File Allocation Table3 : New Technology File System 4 : Hierarchic File System

préemptifpréemptifpréemptifPréemptifMultitâche

SUN – SGI…MacintoshPCPCPlateforme

GammeUNIX

MacOSWindows

NT1

Windows98

OS

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 ».

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.

Le format AIFF-C est la version compressée du format AIFF (extension : .aifc).

.wavExtension

8 ou 16 bits (2 voies)11 KHz / 22 KHz / 44.1 KHzQuantificationFréquences d’échantillonnage

.aif / .aiffExtension

8 ou 16 bits (4 voies)Max : 64 KHzQuantificationFréquences d’échantillonnage

& 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

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).

.au / .snd Extension

8 ou 16 bits (2 voies)8 KHz / 22 KHz / 44.1 KHzQuantificationFréquences d’échantillonnage

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 estrelativement 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, graphiqueset/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, àcondition 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 copier-coller... 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 VidéoUn 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)

Diaporama - Algorithme DCT – Intra-imageYUV 4.2.0 – Échelle de gris

VFW / WM / QTPhoto-JPEG

Très bonne qualitéQT 5VP3

Très bonne qualité / taille réduiteAlgorithme DCT & compensation de mouvementCompression Inter-image (image B) - YUV 4.2.0

WM / QTMPEG-4

Résolution moyenne (visioconf.) - Algorithme idem H261128x96 / 172x144 / 352x288

VFW / WM / QTH263 (I263)

basse résolution (visioconf.) - Compression Inter-imageAlgorithme DCT & compensation de mouvement

Résolution YUV 4.2.0VFW / WMH261

Principal codec de Windows Media PlayerWMWindows Media Video

Principal Codec de RealVideo - Algorithme « fractal »RealSystems 8RealVideo G2

Bon rapport qualité / taille fichier - Compression fractal Structure YUV9 - Débit optimal : 20 à 150 Ko/sQT 3 & 4Sorenson

Video

RemarquesArchitectures dédiéesCodecs

Codecs Video logiciels (CD-Rom, DVD-Rom..)

Standard DVD(débit max. : 15Mbits/s)

DVD-Players /DirectShow

MPEG-2MP@ML

Qualité vidéo et audio correcte(débit : 1.5 Mbits/s)

DirectShow 6 / QTMPEG-1

Temps de compression long – Gère la transparence Structure YUV9 – compression « ondelettes »

VFW / DirectShow/ QT

Indeo Video Interactive (4,5)

Similaire à CinepakRésolution couleur 16 bits

VFW / QTIndeo 3

Qualité moyenne - Compression Inter– image 10:1Résolution 8 ou 24 bits – Échelle de grisVFW / QTCinepaK

Bon rapport qualité / taille fichier - Compression fractal Structure YUV9 - Débit optimal : 20 à 150 Ko/sQT 3 & 4Sorenson

Video


Codec rapide – Qualité médiocreGénéralement utilisé pour des tests

QTApple Video

Codecs Video logiciels (Edition, Stockage..)

DiaporamasVFW / WM / QTPhoto-JPEG

Succession d’images (diaporama / dessins animés) –gère la couche alphaQTApple Animation

Pas de compression – gère la couche alphaQTApple None

Dédié aux images fixes - Qualité très moyenne (idem .gif)QTApple Graphics


Codecs Video Matériels (Acquisition , Montage virtuel)

Algorithme de compression normalisé de stockage et de montage virtuel.MPEG-2 4.2.2P@ML

Algorithme de compression « classique » de stockage et de montage virtuel.M-JPEG

Acquisition au format JPEG sans carteFaible de taux de compression – qualité variable

Apple Component Video

Algorithme de type M-JPEG (normalisé).Débit fixe à 25 ou 50 Mbits/s.DV

TrueVision

Algorithme propriétaire « Méridien » de type M-JPEGAvid Media Composer

Algorithme propriétaire de type M-JPEGMedia 100

RemarquesCodecs

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.

RemarquesArchitectures dédiéesCodec Audio

WM

RealNetworks

QT

QT 3 & 4

QT 4 / WM

QT / VFWWM

Compression 40 % supérieure au MP3 pour une même qualité (Internet)Windows Media Audio

(internet)RealAudio

Mono – Ratio de 9 ou 19:1 (modems)Qualcomm Pure Voice

Très bonne qualité (équivalent MP3)Débit : 1 à 6 Ko/s

Qdesign Music

Très bonne qualité (internet)Taux de compression 12:1

MPEG Layer III

Qualité très moyenne (CD-Rom)IMA 4:1

VisioconférenceG.723

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

informatique montage virtuel

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