Преобразование цифрового сигнала в аналоговый

Преобразование цифрового сигнала в аналоговый осуществляется с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).

Звуковой цифровой сигнал поступает в блок формирования амплитуды, одновременно с появлением цифрового сигнала в этот блок поступают импульсы тактового генератора, соответствующие исходной частоте дискретизации. В каждый момент времени появление импульса в тактовом генераторе соответствующая кодовая группа аналогово сигнала преобразуется в импульс соответствующей амплитуды. Данный сигнал подается в фильтр, который сглаживает импульсные ступеньки и в результате появляется аналоговый сигнал.

Преимущества аналогового сигнала:

1. Простота реализации

2. Удобство представления

Недостатки:

1. Большая подверженность ошибкам

Помехи возникают при регистрации сигнала, для хранения на носителе, что связано с временным процессом преобразования и обработкой сигнала. Прежде всего, такие помехи возникают, что плавают период колебания из-за неравномерности движения механических частей записывающих устройств. К тому же любой носитель подвержен старения, что приводит к амплитудному старению сигнала.

Преимущество цифрового сигнала:

Цифровой звук имеет параметры, которые не меняются во времени и существенно менее подвержены искажения за счет технических характеристик носителей информации. Цифровой код воспринимается компьютером в любой ситуации одинаково.

Недостаток цифрового сигнала – сложная схема преобразования данных.

Не сжатые форматы

Внутренний формат Audacity Project format (AUP)

Проекты Audacity записываются в файлы в формате AUP, который наилучшим образом адаптированы для работы с программой Audacity. Формат позволяет записывать, помимо цифрового представления звукового файла, служебную информацию для редактирования. Впоследствии вы можете импортировать ваш проект в любой формат.

WAV (Windows Wave)

Это основный формат звуковых файлов для операционной системе Windows.

AIFF (Audio Interchange File Format)

Это основной формат звука для Макинтоша.

Сжатые форматы

Sun Au / NeXT

Это основной аудио формат для компьютеров Sun и NeXT. Этот формат появился среди форматов со сжатием одним из первых и не обладает высокими характеристиками.

IRCAM (Institut de Recherce et Coordination Acoustique/Musique)

Формат популярен среди исследователей компьютерной музыки. Audacity может читать этот формат.

MP3 (MPEG I, layer 3)

Это один из самых популярных форматов.С его помощью можно сжать информацию с коэффициентом 1:10. Формат является коммерческим.
Audacity может читать и записывать в этот формат.

Ogg Vorbis

Это новый формат сжатия, являющийся бесплатной альтернативой MP3. Качество записи этого формата при той компрессии выше, чем MP3. Audacity может читать и писать в этом формате.

MIDI

Аббревиатура MID означает "Цифровой интерфейс музыкальных инструментов" (Musical Instrument Digital Interface). Это скорее программа для управления встроенными синтезаторами, чем звуковой файл.
Спецификация MIDI позволяет создавать схожие звуки на различных устройствах, а также обмениваться данными между устройствами, имеющими этот интерфейс.

 

Аппаратное и программное обеспечение мультимедиа. Понятие аудиоряда, видеоряда, цветового потока.

Аппаратные средства мультимедиа.

Для построения мультимедиа системы необходима дополнительная аппаратная поддержка: аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи для перевода аналоговых аудио и видео сигналов в цифровой эквивалент и обратно, видеопроцессоры для преобразования обычных телевизионных сигналов к виду, воспроизводимому электронно-лучевой трубкой дисплея, декодеры для взаимного преобразования телевизионных стандартов, специальные интегральные схемы для сжатия данных в файлы допустимых размеров и так далее. Все оборудования, отвечающие за звук объединяются в так называемые звуковые карты, а за видео в видео карты.

Звуковые карты.

Для звуковых карт IBM совместимых компьютеров прослеживаются следующие тенденции:

1. Совместимость звуковых карт. За сравнительнуо не долгую историю развития средств мультимедиа появилось уже несколько основных стандартов де-факто на звуковые карты. Так почти все звуковые карты, предназначены для игр и развлечений, поддерживают совместимость с Adlib и Sound Blaster. Все звуковые карты, ориентированные на бизнес - приложения, совместимы обычно с MS Windows Sound Sistem фирмы Microsoft.

2. Фирмы производители, стремясь к более естественному воспроизведению звука, используют технологии объёмного или трёхмерного звучания. Объёмность звучания в наши дни представляет собой самое модное направление в области воспроизведения звука. Последнее придаёт большую глубину ограниченного поля воспроизведения, которое присуще небольшим, находящимся на близком расстоянии колонкам.

3. Использование на картах режима Dual DMA, что означает двойной, прямой доступ к памяти. Реализовать одновременно запись и воспроизведение можно с помощью двух каналов DMA.

4. Происходит устойчивое внедрение звуковых технологий в телекоммуникации. В 90% случаев звуковые карты приобретаются для игр. В оставшемся - для речевого сопровождения программ мультимедиа. В этом случае потребительские качества зависят от цифро-аналогового преобразователя и от усилителя звуковой частоты. Не менее важным представляется совместимость со стандартом Sound Blaster. Далеко не все программы способны обеспечить поддержку менее распространённых стандартов.

Наборы звуковых карт, как правило, состоят из драйвера, утилиты, программы записи и воспроизведения звука, а также средства для подготовки и произведения презентаций, энциклопедий, игр.

Видеокарты.

На IBM PC совместимых компьютерах, для работы с видеосигналами, используется огромное количество устройств. Эти устройства можно классифицировать следующим образом: MPEG - плееры устройства для ввода и захвата видеопоследовательностей (Cupture play), фреймграбберы (Framegrabbfer),TV - тюнеры, преобразователи сигналовVGA TV.

MPEG - плееры. В функции данных устройств входит воспроизведение фильмов, записанных на компакт - дисках, качеством VNS при скорости потока сжатой информации, не превышающей обычно 150 Кбайт/с.Определение для каждого конкретного видеопотока оптимального соотношения между тремя видами изображения: Intra, Preicted и Bidirectional можно считать основной сложностью задачи, решаемой MPEG кодером. Плата Reel Magic была первым MPEG - плеером. Созданием её в 1993 году явилась компания Sigina Desing.

TV тюнеры. По своему внешнему виду эти устройства напоминают карту или бокс (небольшую коробочку). Они выполняют задачу преобразования аналогового видеосигнала, который поступает по сети кабельного телевидения или от антенны, видеомагнитофона или камкодера (camcoder). TV - тюнеры могут входить в состав таких устройств, как MPEG - плееры или фреймграбберы.

Некоторые из них содержат встроенные микросхемы для преобразователя звука. Ряд тюнеров выполняют функцию вывода телетекста.

Преобразователи VGA-TV. Основной задачей преобразователей является трансляция сигнала в цифровом образе VGA изображения в аналоговый сигнал, пригодный для ввода на телевизионный приёмник. Как правило, производителям предлагаются подобные устройства, выполненные в одном из двух вариантов: либо как внутренние ISA карта либо как внешний блок.

Примером использования преобразователей может служить наложение видеосигналов при создании титров. В этом случае осуществляется полная синхронизация преобразованного компьютерного сигнала. При наложении формируется специальный ключевой (key) сигнал трёх видов: lumakey, chromakey, alpha chenol.

CD-ROM – оптический диск предназначенный для компьютерных систем. Среди его достоинств – многофункциональность, среди недостатков – отсутствие возможности пополнения информации.

CD-E – специальных формат компакт-диска, разработанный фирмой Philips для телевизионных приставок. Достоинства: высокое качество воспроизведения. Недостатки: отсутствие многофункциональности, неудовлетворительное качество статической информации, связанное с качеством телевизионных видео-мониторов.

Video CD – замена видео-кассет с гораздо более высоким качеством изображения. Недостатки: отсутствие многофункциональности и интерактивности.

DVD-E – тот же CD компакт диск, только более скоростной и имеющий большую емкость. Основной недостаток DVD видео является наличие сложной схемы защиты от копирования и региональной блокировки.

Blu-Ray – появились для записи видео высокой четкости. Размер – 25 Гб. Основной недостаток – дороговизна, проблемы с чтением данного формата, некорректное ПО.

HD-DVD – также предназначены для записи HD-видео. Размер одного диска – 30 Гб.

Многокомпонентную мультимедиа-среду целесообразно разделить на три группы: аудиоряд, видеоряд, текстовая информация.

Аудиоряд может включать речь, музыку, эффекты (звуки типа шума, грома, скрипа и т.д., объединяемые обозначением WAVE (волна). Главной проблемой при использовании этой группы мультисреды является информационная емкость. Для записи одной минуты WAVE-звука высшего качества необходима память порядка 10 Мбайт, поэтому стандартный объем CD (до 640 Мбайт) позволяет записать не более часа WAVE. Для решения этой проблемы используются методы компрессии звуковой информации.

Другим направлением является использование в мультисреде звуков (одноголосая и многоголосая музыка, вплоть до оркестра, звуковые эффекты) MIDI (Musical Instrument Digitale Interface). В данном случае звуки музыкальных инструментов, звуковые эффекты синтезируются программно-управляемыми электронными синтезаторами. Коррекция и цифровая запись MIDI-звуков осуществляется с помощью музыкальных редакторов (программ-секвенсоров). Главным преимуществом MIDI является малый объем требуемой памяти — 1 минута MIDI-звука занимает в среднем 10 Кбайт.

Видеоряд по сравнению с аудиорядом характеризуется большим числом элементов. Выделяют статический и динамический видеоряды.

Статический видеоряд включает графику (рисунки, интерьеры, поверхности, символы в графическом режиме) и фото (фотографии и сканированные изображения).

Динамический видеоряд представляет собой последовательность статических элементов (кадров). Можно выделить три типовых группы:

• обычное видео (life video) — последовательность фотографий (около 24 кадров в секунду);

• квазивидео — разреженная последовательность фотографий (6—12 кадров в секунду);

• анимация — последовательность рисованных изображений.