Оцифровка видеоинформации

Мультимедийные технологии

Мультимедиа

Слово мультимедиа образовано из латинских: «мульти» — много и «медиа» — среда, носитель, средства сообщения — и его можно перевести как «многообразная среда

Мультимедиа-продукт

Объединяет в себе двухмерные и трехмерные изображения, звуковое сопровождение, музыку, анимацию, видео-, текстовую и числовую информацию и т.д.

Сферы применения мультимедиа:

· информационная и рекламная деятельности;

· шоу-бизнес;

· создание персональных фоно- и видеотек;

· компьютерные тренажеры;

· компьютерные игры;

· обучающие программы;

· энциклопедии.

Виртуальная реальность

Создание с помощью компьютера и специальных устройств (шлемов, очков, перчаток и даже костюмов) виртуального (кажущегося) мира, в который «помещается» человек и живет в этом мире по его законам.

Аудио- и видеоинформация и ее особенности

Особенностью, отличающей мультимедиа-технологии от других компьютерных технологий, является обработка аудио- и видеоинформации в реальном режиме времени.

В узком смысле под мультимедиа в компьютерных технологиях понимают именно работу с потоковой аудио- и видеоинформацией, т.е. такой формой получения, обработки и передачи информации, когда она поступает непрерывно, и мы не можем охватить ее целиком.

Компьютерные мультимедиа-технологии — это средства создания и воспроизведения цифровых аудио- и видеозаписей.

 

 

Оцифровка звуковой информации

Для преобразования аналогового звукового сигнала в цифровую форму с определенной частотой (частотой дискретизации) производятся измерения (отсчеты) амплитуды звукового сигнала.

Затем непрерывные значения амплитуды тоже переводятся в дискретную форму путем разбивки интервала возможных значений амплитуды на конечное число промежутков и заменой текущего значения амплитуды на ближайшее граничное значение какого-либо интервала.

Количество битов, необходимых для представления получаемых таким образом дискретных значений, называется разрядностью отсчета

Для качественного преобразования частота дескретизации должна быть минимум в 2 раза выше чистоты сигнала..

Устройство, переводящее аналоговый звуковой сигнал в цифровую форму, называется аналогово-цифровым преобразователем (АЦП), а обратно — цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП).

Сочетание частоты дискретизации, разрядности отсчета и количества используемых каналов называют форматом цифрового звука.

Произведение этих величин и даст величину цифрового потока, необходимую для представления этого формата

Причины сжатия цифровых данных

Если мы запишем на диск «сырой» (несжатый) звук, то нетрудно подсчитать, что минута записи займет около 10 Мбайт, т.е. расходы дисковой памяти на запись звуковых фрагментов будут весьма велики.

Искажения сжатия звука дает выигрыш в объеме.

Вторая причина связана с передачей звуковых данных: если канал связи обеспечивает, например, 33,6 Кбит/с (-3,28 Кбайт/с), то 170 Кбайт/с передать по нему невозможно, и звук просто обязан быть сжат.

Прохождение звука по компьютерным цепям и его оцифровка вносят в него искажения, и может оказаться так, что искажения за счет сжатия звука окажутся меньше остальных, а выигрыш в объеме данных окажется значительным.

Все соответствующие алгоритмы основаны на свойствах восприятия звуковых сигналов слуховым аппаратом человека, называемых «психоакустической моделью».

«Психоакустическая модель»

Из звукового сигнала удаляется информация, малозаметная для слуха, в результате чего слуховое восприятие звука практически не меняется.

Такое кодирование относится к методам сжатия с потерями, когда из сжатого сигнала уже невозможно точно восстановить исходную волновую форму, однако степень сжатия гораздо выше.

Сжатие звукового сигнала и его обратная распаковка осуществляются специальными программными модулями, называемыми кодеками (кодерами-декодерами).

Для описания степени сжатия звукового сигнала используется битрейт — скорость битового потока, с которой сжатая информация должна поступать в декодер при восстановлении звукового сигнала.

Битрейт

Измеряется в килобитах в секунду (Кбит/ с) и если, например, он равен 128 Кбит/с, то это означает, что одна секунда звука будет занимать 128 Кбит, или 16 Кбайт.

Чем выше битрейт, тем выше качество звука, получаемого при обратной распаковке и, соответственно, больше размер сжатого звука.

Широко распространенный формат сжатия mрЗ позволяет кодировать звук с битрейтом от 8 до 320 Кбит/с. Наиболее часто в mрЗ используется битрейт 128 Кбит/с, на котором достигается сжатие в 10-12 раз.

Потоковое вещание

Звуковые файлы потокового формата хранятся на сервере и содержащаяся в них информация по специальному протоколу передается в виде сжатого звукового потока на компьютер клиента, где и воспроизводятся соответствующей программой-плеером.

Характерной особенностью потокового вещания является высокая степень сжатия, которая должна обеспечить прохождение сжатого звука через низкоскоростные каналы связи.

Наиболее распространенным среди потоковых систем является формат Real Audio.

Оцифровка видеоинформации

В отличие от оцифровки звука, отсчеты делаются редко (25 раз в секунду), но результатом отсчета является целый кадр.

Существует большое количество алгоритмов сжатия (МРЕG 1, МРЕG 2, МРЕG 4 и др.), служащих различным целям и имеющим совершенно различные характеристики, но все они в той или иной степени нацелены на наиболее эффективное сжатие данных с минимальными потерями качества.

Стандарты МРЕG

Слово МРЕG является сокращением от Moving Picture Expert Group — названия экспертной группы ISО (международной организации по стандартизации) по кодированию и сжатию видео- и аудиоинформации.

МРЕG 1

Предназначен для записи синхронизированных видеоизображений (обычно в формате 81Р 352x288) и звукового сопровождения на СD-RОМ (VideoCD) со скоростью считывания до 1,5 Мбит/с.

МРЕG 2

Поддерживает более высокие разрешения, поскольку поток данных в этом стандарте намного больше (до 40 Мбит/с), чем в МРЕG 1, позволяя записывать полноэкранные фильмы студийного качества.

МРЕG 4

Первоначально создавался для использования в мультимедийных приложениях, использующих узкие каналы связи, например видеоконференции, проводимые через Интернет, и не предназначался для хранения видео.

Неожиданное применение алгоритм сжатия МРЕG 4 получил в качестве средства преобразования DVD-фильмов (формата МРЕG 2) с целью их записи на обычные СD-RОМ гораздо меньшей, чем DVD, емкости.

 

МРЕG 7

Является еще одним представителем семейства МРЕG и предназначен для детального описания разнородного мультимедийного материала.