Инструментальное кодирование звука
Существует еще один, принципиально иной способ кодирования звука, который можно применить только для кодирования инструментальных мелодий. Он основан на стандарте MIDI (англ. Musical Instrument Digital Interface — цифровой интерфейс музыкальных инструментов). В отличие от оцифрованного звука в таком формате хранятся последовательность нот, коды инструментов (можно использовать 128 мелодических и 47 ударных инструментов), громкость, тембр, время затухания каждой ноты и т. д. Фактически это программа, предназначенная для проигрывания звуковой картой, в памяти которой хранятся образцы звуков реальных инструментов (волновые таблицы, англ, wave tables).
Современные звуковые карты поддерживают многоканальный звук, т. е. в звуковом файле может храниться несколько «дорожек», которые проигрываются одновременно. Таким образом, получается полифония — многоголосие, возможность проигрывать одновременно несколько нот. Количество голосов для современных звуковых карт может достигать 1024.
Звук, закодированный с помощью стандарта MIDI, хранится в файлах с расширением mid. Существуют специальные клавиатуры, которые позволяют вводить звук и сразу сохранять его в формате mid.
Для проигрывания MIDI-файла используют синтезаторы — электронные устройства, имитирующие звук реальных инструментов (рис. 2.28). Простейшим синтезатором является звуковая карта компьютера.
Рис. 2.28
Главные достоинства инструментального кодирования:
|
|
|
• кодирование мелодии (нотной записи) происходит без потери информации;
• файл имеет значительно меньший объём по сравнению с оцифрованным звуком той же длительности.
Однако произвольный звук (например, человеческий голос) в таком формате закодировать невозможно. Кроме того, производители сами выбирают образцы звуков (так называемые сэмплы, от англ, samples — образцы), которые записываются в память звуковой карты (нет единого стандарта). Поэтому звучание MIDI-файла может немного отличаться на разной аппаратуре.
Кодирование видеоинформации
Для того чтобы сохранить видео в памяти компьютера, нужно закодировать звук и изменяющееся изображение, причём требуется обеспечить их синхронность (одновременность). Для кодирования звука чаще всего используют оцифровку с частотой 48 кГц. Изображение состоит из отдельных растровых рисунков, которые меняются с частотой не менее 25 кадров в секунду, так что глаз человека воспринимает смену кадров как непрерывное движение. Это значит, что для каждой секунды видео нужно хранить в памяти 25 изображений.
Если используется размер 768 х 576 точек (стандарты PAL/SECAM) и глубина цвета 24 бита на пиксель, то закодированная 1 секунда видео (без звука) будет занимать примерно 32 Мбайт, а 1 минута — около 1,85 Гбайт. Это недопустимо много, поэтому в большинстве форматов видеоизображений используется сжатие с потерями. Это значит, что некоторые незначительные детали теряются, но «обычный» человек (непрофессионал) не почувствует существенного ухудшения качества. Основная идея такого сжатия заключается в том, что за короткое время изображение изменяется очень мало, поэтому можно запомнить базовый кадр, а затем сохранять только изменения. Как только изображение существенно изменится, выбирается новый базовый кадр.
|
|
|
В последние годы часто используются форматы видео высокой чёткости (англ. HD — High Definition) — 1280 х 720 точек и 1920 х 1080 точек, предназначенные для просмотра на широкоформатных экранах с соотношением сторон 16:9.
Наиболее известны следующие видеоформаты:
• AVI (англ. Audio Video Interleave — чередующиеся звук и видео; файлы с расширением avi) — формат видеофайлов, разработанных фирмой Microsoft для системы Windows; может использовать разные алгоритмы сжатия;
• WMV (англ. Windows Media Video-, файлы с расширением wmv) — система кодирования видео, разработанная фирмой Microsoft; может использовать разные алгоритмы сжатия;
• MPEG (файлы с расширением mpg, mpeg) — формат кодирования видеоинформации, использующий один из лучших алгоритмов сжатия, который разработала экспертная группа по вопросам движущегося изображения (англ. Motion Picture Experts Group);
• MP4 (файлы с расширением mp4) — формат видеофайлов, позволяющий хранить несколько потоков видео высокой чёткости, а также субтитры;
• MOV (англ. Quick Time Movie; файлы с расширением mov) — формат видеофайлов, разработанный фирмой Apple;
• WebM — открытый (не требующий оплаты лицензии) видеоформат, который поддерживается в современных браузерах без установки дополнительных модулей.
|
|
|
Вопросы и задания
1. Что такое аналоговый сигнал?
2. Какие вы знаете аналоговые приборы?
3. Почему аналоговые компьютеры были вытеснены цифровыми?
4. Что такое оцифровка? Если ли потеря информации при оцифровке? Почему?
5. Что такое интервал дискретизации и частота дискретизации?
6. Как связаны частота дискретизации с потерей информации и объёмом файла?
7. Какие частоты дискретизации сейчас используются?
8. От чего зависит выбор частоты дискретизации?
9. Почему частоты дискретизации более 48 кГц применяются очень редко?
10. Как происходит вывод закодированного звукового сигнала на колонки или наушники?
11. Что такое дискретизация по уровню?
12. Какое устройство выполняет дискретизацию при записи звука?
13. Что такое разрядность кодирования звука? На что она влияет?
14. В чём достоинства и недостатки оцифровки?
15. Какие форматы файлов для хранения оцифрованного звука вы знаете?
16. Что такое потоковый звук?
17. Что такое инструментальное кодирование?
18. Что такое волновая таблица?
19. Что такое многоканальный звук?
20. В файлах с каким расширением хранится звук, закодированный с помощью стандарта MIDI?
21. Что такое синтезатор?
22. В чём достоинства и недостатки инструментального кодирования звука?
23. Почему MIDI-файлы могут звучать по-разному на разной аппаратуре?
24. Что такое синхронность?
25. Какая частота дискретизации звука чаще всего используется при кодировании видеофильмов?
26. Почему при кодировании видео используется частота не менее 25 кадров в секунду?
27. Почему компьютерные фильмы чаще всего хранятся в сжатом виде?
28. Что означает сжатие с потерями? В чём состоит его основная идея при кодировании видео?
29. Какие форматы видео вы знаете?
|
|
|
Подготовьте сообщение
а) «Как устроена звуковая карта?»
б) «Стандарт MIDI»
в) «Что такое кодек?»
г) «Что такое медиаконтейнер?»
д) «Формат MP3»
е) «Свободные звуковые и видеоформаты»
Задачи
1. Заполните пустые ячейки таблицы, вычислив объёмы звуковых файлов (без сжатия):
2. Заполните пустые ячейки таблицы, вычислив время звучания записи (объёмы файлов приведены без учёта сжатия):
3. Заполните пустые ячейки таблицы, вычислив глубину кодирования звука (объёмы файлов приведены без учёта сжатия):
4. Заполните пустые ячейки таблицы, вычислив частоту дискретизации звука (объёмы файлов приведены без учёта сжатия):
5. Кадры видеозаписи закодированы в режиме истинного цвета (24 бита на пиксель) и сменяются с частотой 25 кадров в секунду, запись содержит стереофонический звук. Остальные параметры для разных вариантов заданы в таблице. Оцените объём 1 минуты видеозаписи в мегабайтах (с точностью до десятых). Сколько минут такой записи поместится на стандартный CD-диск объёмом 700 Мбайт?
Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 3303; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!