Форматы записи-воспроизведения аудиосигналов

Технологии мультимедиа

Технологии статических изображений

Растровая и векторная информация

Существуют два основных принципа формирования изобра­жения. Первый – путем нанесения на поверхность рисунка со­вокупности точек разного цвета (такая точка называется «пиксель»), плотности, яркости (как это и происходит в цветной или черно-белой полиграфии), второй – путем вычерчивания и заштриховывания (графика или гравюра).

Оба этих подхода сохранились и в компьютерную эру, толь­ко точечное изображение получило наименование растрово­го, рисо­ванное – векторного. Кроме того, компьютеризация сама предложила ряд новых подходов к графике, например фрактальный. Фрактал – это объект, отдельные элементы которого наследуют свойства родительских структур, фракталы позволяют детально описывать целые классы изобра­жений с расходованием относительно малого количества памя­ти, однако к изображениям вне этих классов фракталы плохо применимы.

Большинство устройств ввода-вывода данных в ЭВМ имеют дело с растровой информацией, хотя векторное изображение бо­лее экономично, например, чтобы провести прямую, при век­торном подходе достаточно задать координаты ее начала и конца (четыре числа – (х₁,у₁), (х₂,у₂)), в то время как растровое описание требует задания всех точек прямой (а их может быть несколько сотен или тысяч). Более того, векторное представление легко масштабируется, что и используется в форматах до­кументов PostScript, PDF и пр.

Поэтому перед разработчиками информационных систем стоит важная проблема – векторизация растрового изобра­жения. Этот процесс называется трассировкой.

 

 

 

а)

 

 

S    

 

 

б)

 

Рисунок 1 – Эффект масштабирования растрового изображения (число пикселей не изменяется, форматы типа jpeg, gif, png) (а); масштабирование векторного изображения (формат svg) (б)

 

 Программа трассировки отыскивает группы пикселей с одинако­вым цветом, а затем создает соответствующие им векторные объекты.

Схемы цветообразования

Цвета одних предметов человек видит потому, что они излу­чают свет, а других – потому, что они его отражают. Когда предметы излучают свет, они приобретают тот цвет, который мы видим. Когда они отражают свет (бумага, например), их цвет определяется цветом падающего на них света и цветом, который эти объекты отражают.

Сегодня диаметрально противоположные способы генерации цвета мониторов и принтеров являются основной причиной ис­кажения экранных цветов при печати. Для того чтобы получать предсказуемые результаты на экране и печати, нужно хорошо представлять работу двух противоположных систем описания цвета в компьютере: аддитивной и субтрактивной.

Аддитивные и субтрактивные цвета. Аддитивный цвет образуется при соеди­нении лучей света разных цветов. В этой системе используются три основных цвета красный, зеленый и синий (RGB – Red, Green, Blue). Если их смешать друг с другом в равной пропорции, они образуют белый цвет, а при смешивании в разных пропорциях – любой другой, отсутствие же всех ос­новных цветов представляет черный цвет. Система аддитивных цветов работает с излучаемым светом, например от монитора компьютера.

В системе субтрактивных цветов происходит обратный процесс – вы получаете ка­кой-либо цвет, вычитая другие цвета из общего луча отраженно­го света. В этой системе белый цвет появляется в результате от­сутствия всех цветов, тогда как их присутствие дает черный цвет. Система субтрактивных цветов работает с отраженным светом, например от листа бумаги. Белая бумага отражает все цвета, ок­рашенная – некоторые поглощает, а остальные отражает.

В системе субтрактивных цветов основными являются голу­бой, пурпурный и желтый цвета (CMY), противоположные крас­ному, зеленому и синему. Когда эти цвета смешиваются на бе­лой бумаге в равной пропорции, получается черный цвет. Вернее, предполагается, что должен получиться черный цвет. В действительности типографские краски поглощают свет не полностью и поэтому комбинация трех основных цветов выгля­дит темно-коричневой. Чтобы исправить возникающую неточ­ность, для представления тонов черного цвета принтеры добав­ляют немного черной краски. Систему цветов, основанную на таком процессе четырехцветной печати, принято обозначать аб­бревиатурой CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Black).

Цветовая модель RGB. Монитор компьютера создает цвет непосредственно излучением света и использует, таким образом, систему цветов RGB. Поверхность монитора состоит из мель­чайших точек (пикселей) красного, зеленого и синего цветов, форма точек варьируется в зависимости от типа электронно-лу­чевой трубки (ЭЛТ). Пушка ЭЛТ подает сигнал различной мощ­ности на экранные пиксели. Каждая точка имеет один из трех цветов, при попадании на нее луча из пушки она окрашивается в определенный оттенок своего цвета в зависимости от силы сигнала. Поскольку точки маленькие, уже с небольшого расстоя­ния они визуально смешиваются друг с другом и перестают быть различимы. Комбинируя различные значения основных цветов, можно создать любой оттенок из более 16 млн цветов, доступ­ных в RGB.

Лампа сканера светит на поверхность захватываемого изо­бражения (или сквозь слайд), затем отраженный или прошед­ший через слайд свет с помощью системы зеркал попадает на чувствительные датчики, которые передают данные в компьютер также в системе RGB. Система RGB адекватна цветовому вос­приятию человеческого глаза, рецепторы которого тоже настрое­ны на красный, зеленый и синий цвета.

Цветовая модель CMYK. Система цветов CMYK была широ­ко известна задолго до того, как компьютеры стали использо­ваться для создания графических изображений. Триада основ­ных печатных цветов: голубой, пурпурный и желтый (CMY, без черного) является, по сути, наследником трех основных цветов живописи (синего, красного и желтого). Изменение оттенка пер­вых двух связано с отличным от художественных химическим составом печатных красок, но принцип смешения тот же самый. И художественные, и печатные краски, несмотря на провозгла­шаемую самодостаточность, не могут дать очень многих оттен­ков. Поэтому художники используют дополнительные краски на основе чистых пигментов, а печатники добавляют как минимум черную краску. Система CMYK создана и используется для пе­чати. Все файлы, предназначенные для вывода в типографии, должны быть конвертированы в CMYK. Этот процесс называет­ся цветоделением.

Цвет в CMYK может быть описан совокупностью четырех чисел (или цветовыми координатами), каждое из которых пред­ставляет собой процент краски основных цветов, составляющий цветовую комбинацию. Например, для получения темно-оран­жевого цвета следует смешать 30 % краски cyan, 45 % magenta, 80 % yellow и 5 % black, тогда этот цвет можно закодировать сле­дующим образом – (30,45,80,5), или же C30M45Y80K5.

Цветовая модель Grayscale.Цветовая модель Grayscale пред­ставляет собой ту же индексированную палитру, где вместо цве­та пикселям назначена одна из 256 градаций серого.

Форматы графических файлов

Сжатие информации. Объем обрабатываемой и передаваемой информации быстро растет. Это связано с выполнением все бо­лее сложных прикладных процессов, появлением новых инфор­мационных служб, использованием изображений и звука. Сжа­тие данных (data compression) процесс, обеспечивающий уменьшение объема данных. Сжатие позволяет резко уменьшить объем памяти, необходимой для хранения данных, сократить (до приемлемых размеров) время их передачи. Особенно эффектив­но сжатие изображений. Сжатие данных может осуществляться как программным, так и аппаратным или комбинированным ме­тодом.

Если сжатие текстов происходит без потери информации, то сжатие звука и изображения почти всегда приводит к ее некоторой по­тере. Сжатие широко используется при архивировании данных.

Размер файла, в котором сохраняется изображение, сущест­венно зависит от формата файла.

Методы сжатия графики. RLE. При сжатии методом RLE (Run Length Enconding, кодирование длины серий) последовательность повторяющихся величин (например, набор бит для представления пикселя) заме­няется парой – повторяющейся величиной и числом ее повто­рений. Метод сжатия RLE используется в некоторых графиче­ских форматах, например в PCX.

Программа сжатия файла может сначала записывать количе­ство видеопикселей, а затем их цвет или наоборот. Поэтому воз­можна такая ситуация, когда программа, считывающая файл, ожидает появления данных в ином порядке, чем программа, со­храняющая этот файл на диске. Если при попытке открыть файл, сжатый методом RLE, появляется сообщение об ошибке или пол­ностью искаженное изображение, нужно считать этот файл с по­мощью другой программы или преобразовать его в иной формат. Сжатие методом RLE наиболее эффективно для изображе­ний, которые содержат большие области однотонной закраски, и наименее эффективно для отсканированных фотографий, так как в них нет длинных последовательностей одинаковых видео­пикселей.

Метод сжатия LZW (назван так по первым буквам его разработчиков Lempel, Ziv,Welch) основан на поиске повторяю­щихся узоров в изображении. Сильно насыщенные узорами ри­сунки могут сжиматься до 0,1 их первоначального размера. Ме­тод сжатия LZW применяется для файлов форматов TIFF и GIF; при этом данные формата GIF сжимаются всегда, а в случае формата TIFF право выбора возможности сжатия предоставляет­ся пользователю. Существуют варианты формата TIFF, которые используют другие методы сжатия. Это означает, что возможна ситуация, когда файл в формате TIFF не может быть прочитан некоторой графической программой, хотя она должна «пони­мать» этот формат.

Метод сжатия JPEG обеспечивает высокий коэффи­циент сжатия для рисунков фотографического качества. Формат файла JPEG, использующий этот метод сжатия, разработан объединенной группой экспертов по фотографии (Joint Photographic Experts Group). Сжатие по JPEG сильно уменьшает размер фай­ла с растровым рисунком (возможен коэффициент сжатия 100:1). Высокий коэффициент сжатия достигается за счет сжа­тия с потерями, при котором в результирующем файле теряется часть исходной информации. Метод JPEG использует тот факт, что в то время как человеческий глаз чувствителен к изменению яркости, изменения цвета он замечает хуже. Поэтому при сжа­тии этим методом запоминается больше информации о разнице между яркостями пикселей и меньше – о разнице между их цве­тами. Уровень сжатия (степень потери данных) может изменять­ся, но даже при задании максимального качества JPEG теряет некоторые подробности. Количество доступных уровней сжатия зависит от используемого для редактирования изображений про­граммного обеспечения.

Растровые форматы. Перечислим основные растровые форматы изображений.

BMP(BitMaP – точечный рисунок) – основной формат рас­тровой графики в ОС Windows. Для имени файла, представлен­ного в BMP-формате, чаще всего используется расширение .bmp, хотя некоторые файлы имеют расширение .rle, что обычно ука­зывает на то, что произведено сжатие растровой информации файла одним из двух способов сжатия RLE, которые допустимы для файлов BMP-формата.

В файлах BMP информация о цвете каждого пикселя коди­руется 1, 4, 8, 16 или 24 битами (бит/пиксель). Числом бит/пик­сель, называемым также цветовой глубиной, определяется мак­симальное число цветов в изображении. Изображение при глу­бине 1 бит/пиксель может иметь всего два цвета, а при глубине 24 бит/пиксель – более 16 млн (2²⁴) различных цветов.

Файл разбит на четыре основных раздела – заголовок файла растровой графики, информационный заголовок растрового массива, таблица цветов и собственно данные растрового масси­ва. Заголовок файла растровой графики содержит информацию о файле, в том числе адрес, с которого начинается область дан­ных растрового массива. В информационном заголовке растро­вого массива содержатся сведения об изображении, хранящемся в файле (например, высоте и ширине в пикселях). В таблице цветов представлены значения основных цветов RGB (красный, зеленый, синий) для используемых в изображении цветов. Про­граммы, считывающие и отображающие BMP-файлы, в случае использования видеоадаптеров, которые не позволяют отобра­жать более 256 цветов, для точной цветопередачи могут про­граммно устанавливать такие значения RGB в цветовых палит­рах адаптеров.

Формат собственно данных растрового массива в файле BMP зависит от числа бит, используемых для кодирования данных о цвете каждого пикселя. При 256-цветном изображении каждый пиксель в той части файла, где содержатся собственно данные растрового массива, описывается одним байтом (8 бит). Это описание пикселя не представляет значений цветов RGB, а слу­жит указателем для входа в таблицу цветов файла. Таким обра­зом, если в качестве первого значения цвета RGB в таблице цве­тов файла BMP хранится R/G/B = 255/0/0, то значению пикселя О в растровом массиве будет поставлен в соответствие яр­ко-красный цвет. Значения пикселей хранятся в порядке их рас­положения слева направо, начиная (как правило) с нижней строки изображения. Таким образом, в 256-цветном BMP-файле первый байт данных растрового массива представляет собой ин­декс для цвета пикселя, находящегося в нижнем левом углу изо­бражения; второй байт представляет индекс для цвета соседнего справа пикселя и т. д.

PCX – первый стандартный формат файлов для растровой графики в компьютерах систем IBM PC. Файлы PCX включают три части – заголовок PCX, данные растрового массива, факультативную таблицу цветов. Заголовок (128-байтовый) содержит несколько полей данных, в том числе о размере изображения и количестве бит для кодирования цве­товой информации каждого пикселя. Информация растрового массива сжимается с использованием метода RLE; факультатив­ная таблица цветов в конце файла содержит 256 значений цветов RGB, определяющих цвета изображения. Кодирование цвета ка­ждого пикселя в современных изображениях PCX может произ­водиться с глубиной 1, 4, 8 или 24 бит.

TIFF (Tagged Image File Format – формат файлов изображе­ния, снабженных тегами). Если PCX – один из самых простых для декодирования форматов растровой графики, то TIFF – один из самых сложных. Файлы TIFF имеют расширение tif. Каждый файл начинается 8-байтовым заголовком файла изобра­жения (IFH), важнейший элемент которого – каталог файла изображения (Image File Directory – IFD) – служит указателем к структуре данных. IFD представляет собой таблицу для иден­тификации одной или нескольких порций данных переменной длины, называемых тегами, хранящими информацию об изобра­жении. В спецификации формата файлов TIFF определено более 70 различных типов тегов. Например, тег, хранящий информа­цию о ширине изображения в пикселях, или о его высоте, или таблица цветов (при необходимости), или сами данные растро­вого массива. Изображение, закодированное в файле TIFF, пол­ностью определяется его тегами, и этот формат файла легко рас­ширяется, поскольку для придания файлу дополнительных свойств достаточно определить дополнительные типы тегов. Данные растрового массива в файле TIFF могут сжиматься с ис­пользованием любого из нескольких методов, поэтому в надеж­ной программе для чтения файлов TIFF должны быть средства распаковки RLE, LZW и несколько других.

GIF (Graphics Interchange Format – формат обмена графиче­скими данными, произносится «джиф») разработан компанией CompuServe (расширение – gif). Структура файла зависит от версии GIF-спецификации (распространены две версии GIF87a и GIF89a). Независимо от номера версии файл GIF на­чинается с 13-байтового заголовка, содержащего сигнатуру, ко­торая идентифицирует этот файл в качестве GIF-файла, номер версии GIF и другую информацию. Если файл хранит только одно изображение, вслед за заголовком обычно располагается общая таблица цветов, определяющая палитру изображения. Если в файле хранится несколько изображений, то вместо об­щей таблицы цветов каждое изображение сопровождается ло­кальной таблицей цветов.

 Основные достоинства GIF заключаются в широком распро­странении этого формата и его компактности. Но ему присущи два достаточно серьезных недостатка. Один из них состоит в том, что в изображениях, хранящихся в виде GIF-файла, не мо­жет быть использовано более 256 цветов. Второй, возможно, еще более серьезный, заключается в том, что разработчики про­грамм, использующие в них форматы GIF, должны иметь ли­цензионное соглашение с CompuServe и вносить плату за каж­дый экземпляр программы; такая ценовая политика была приня­та CompuServe после того, как Unisys объявила, что начнет добиваться соблюдения своих прав собственности и потребовала от тех, кто пользуется алгоритмом сжатия LZW, вносить лицен­зионные платежи. Возникшее в результате этого запутанное юридическое положение тормозит внедрение в свои графиче­ские программы средств для работы с файлами GIF.

PNG (Portable Network Graphic – переносимый сетевой фор­мат, произносится «пинг», расширение – .png) был разработан для замены GIF, чтобы обойти юридические препятствия, стоя­щие на пути использования GIF-файлов. PNG унаследовал мно­гие возможности GIF и, кроме того, позволяет хранить изобра­жения с истинными цветами. Еще более важно, что он сжимает информацию растрового массива в соответствии с вариантом пользующегося высокой репутацией алгоритма сжатия LZ77 (предшественника LZW), которым любой может пользоваться бесплатно.

Таблица – Сравнительные характеристики различных графических файлов

 

Формат обмена графическими данными	Размер файла, Кбайт	Число цветов
BMP - RGB	1 Мбайт	16,7 млн
BMP - RLE	83	256
PCX	189	16,7 млн
TIFF	1 Мбайт	16,7 млн
TIFF - LZW compression	83	16,7 млн
GIF	31	256
JPEG - минимальное сжатие	185	16,7 млн
JPEG - минимальное прогрессивное сжатие	150	16,7 млн
JPEG - максимальное сжатие	20	16, 7 млн
JPEG - максимальное прогрессивное сжатие	16	16,7 млн

JPEG (расширение - . jpg) был разработан компанией C-Cube Microsystems как эффективный метод хранения изображений с большой глубиной цвета, напри­мер, получаемых при сканировании фотографий с многочислен­ными едва уловимыми оттенками цвета. Используется алгоритм JPEG-сжатия с потерями информации. Таблица иллюстриру­ет размеры и цветовую глубину файлов, которые соответствуют различным форматам при сохранении исходного изображения размером в 1 Мбайт.

Векторные форматы. Файлы векторного формата содержат описания рисунков в наборе команд для построения простейших графических объек­тов (линий, окружностей, прямоугольников, дуг и т. д.). Кроме того, в этих файлах хранится некоторая дополнительная инфор­мация. Различные векторные форматы отличаются набором ко­манд и способом их кодирования.

WMF (Windows Metafile) – формат, доступный большинству приложений Windows, так или иначе связанными с векторной гра­фикой, служит для передачи векторов через буфер обмена (Clipboard). Однако может искажать цвет, не сохранять ряд пара­метров, которые могут быть присвоены объектам в различных век­торных редакторах, не воспринимается программами Macintosh.

EPS (Encapsulated PostScript) – упрощенный PostScript, мо­жет использоваться большинством настольных издательских систем и векторных программ, некоторыми растровыми про­граммами. Однако не может содержать в одном файле более од­ной страницы, не сохраняет ряд установок для принтера. Как и в файлы печати PostScript, в EPS записывают конечный вариант работы, хотя такие программы как Adobe Illustrator, Photoshop и Macromedia FreeHand могут использовать его как рабочий.

DXF (Drawing Interchange Format) – используется всеми про­граммами САПР, многими векторными редакторами, некоторы­ми издательскими системами.

COM (Computer Graphics Metafile) – используется в програм­мах редактирования векторных рисунков, САПР и издательских системах.

SVG (Scalable Vector Graphics) – расширение языка XML (разработанное Консорциумом Всемирной Паутины), предназначенное для того, чтобы описать двумерную векторную графи­ку как статическую, так и анимированную. SVG допускает три типа графических объектов: 1) векторные графические формы (например контуры, состоящие из прямых и кривых линий и об­ластей, ограниченных ими); 2) растровая графика, представляю­щая оцифрованные образы; 3) текст. Тип файла – svg, svgz.

Форматы записи-воспроизведения аудиосигналов

Формат МРЗ. МРЗ – сокращение от MPEG LayerЗ. Это один из основных цифровых форматов хранения аудио, разработанный Fraunhofer IIS и THOMSON, позднее утвержденный как часть стандартов сжатого видео и аудио MPEG1 и MPEG2. Данная схема является наиболее сложной схемой семейства MPEG Layer 1/2/3. Она требует наибольших затрат машинного времени для кодирова­ния по сравнению с двумя другими и обеспечивает более высо­кое качество кодирования. Используется главным образом для передачи аудио в реальном времени по сетевым каналам и для кодирования Audio CD.

Степень сжатия, определяются не форматом, а самим пользовате­лем при задании параметров кодирования. Ширина потока, или битрейт (bitrate) может изменяться от наибольшего для МРЗ (320 кбит/с) до 96 кбит/с и даже ниже. Термин битрейт обозначает общую ширину потока, независимо от того, монофо­нический или стереофонический сигнал он содержит.

При испытаниях опытные эксперты, специализирующиеся на субъективной оценке качественности звучания, не смогли различить звучание оригинального трека на CD и закодирован­ного в МРЗ с коэффициентом сжатия 6:1, т.е. с битрейтом в 256 кбит/с.

Более низкие битрейты, несмотря на их популярность, не дают возможности обеспечить надлежащее качество кодирова­ния. Объективно и 256 кбит/с не дает возможности осуществить полностью обратимое кодирование, то же самое можно сказать и про наивысший битрейт – 320 кбит/с, но отличия от CD Audio, по которому кодируется тестовый МРЗ, сравнимы с отличиями самого CD Audio от исходного высококачественного сигнала, из которого он был получен путем оцифровки.

Файл формата МРЗ (обычно используется расширение *.mpЗ) может также содержать информацию о файле непосред­ственно в заголовке: имя исполнителя, графику (альбом диска), URL для дальнейшей информации, текст песни и т. д.

Процесс кодирования. Перед кодированием исходный сигнал разбивается на участки, называемые фреймами, каждый из кото­рых кодируется отдельно и помещается в конечный файл неза­висимо от других. Последовательность воспроизведения опреде­ляется порядком расположения фреймов. Каждый фрейм может кодироваться с разными параметрами. Информация о них со­держится в заголовке фрейма.

 Кодирование начинается с того, что исходный сигнал с по­мощью фильтров разделяется на несколько, представляющих от­дельные частотные диапазоны, сумма которых эквивалентна ис­ходному сигналу.

Для каждого диапазона определяется величина маски­рующего эффекта, создаваемого сигналами соседних диа­пазонов и сигналом предыдущего фрейма. Если она превышает мощность сигнала интересующего диапазона или мощность сиг­нала в нем оказывается ниже определенного опытным путем по­рога слышимости, то для данного фрейма данный диапазон сиг­нала не кодируется.

Для оставшихся данных каждого диапазона определяется, сколькими битами на сэмпл можно пожертвовать, чтобы поте­ри от дополнительного квантования были ниже величины мас­кирующего эффекта. При этом учитывается, что потеря одного бита ведет к внесению шума квантования величиной порядка 6 дБ.

После завершения работы психоакустической модели фор­мируется итоговый поток, который дополнительно кодируется по Хаффману, на этом кодирование завершается.

Скорости передачи. На низких битрейтах всегда срезаются мелкие, сравнительно тихие детали, наличие или отсутствие ко­торых нередко серьезно меняет эмоциональную окраску компо­зиции, придает или лишает ее таких эффектов, как ощущение «кристальной чистоты» звука (в той мере, в которой она присут­ствует в CD Audio). Кроме того, в соответствии с психоакустиче­ской моделью, высшие (более 16 кГц) частоты на низких бит­рейтах кодируются с очень низким приоритетом.

На высших битрейтах при последовательном применении психоакустической модели, разработанной FhG IIS, проблемы могут доставлять только ошибки, внесенные при написании ко­дерка.

Битрейты порядка 112…128 кбит/с по качеству неплохи для прямых трансляций и ознакомительного прослушивания, но от­нюдь не для создания архивов музыки качества CD Audio.

Следующий после 256 кбит/с битрейт – 320 кбит/с, он же – максимальный для кодирования аудио с характеристиками СЕ Audio, т. е. 44,1 кГц 16 бит Stereo. Различие между качеством звука на битрейтах 128 кбит/с и 256 кбит/с / 320 кбит/с принципиально. Первый к качеству уровня CD никакого отношения не имеет, в отличие от двух последних.

Другие форматы

WAV. Формат WAV является метаформатом для данных лю­бого типа. Имеет стандартный заголовок и описания областей данных, которых может быть несколько, способ же кодирования аудиосигнала может быть каким угодно. Вполне могут содер­жаться данные, не имеющие отношения к аудио.

Каждый метод кодирования, указываемый в заголовке, имеет собственный идентификатор, в соответствии с которым Windows и определяет, установлен ли кодек для работы с данным фай­лом, и если установлен – подключает его.

Кодеки, индивидуальные для каждого подформата, регистри­руются в системе при их установке, после чего становится воз­можным использовать WAV-файлы, содержащие аудиоданные в форматах, поддерживаемых данными кодеками.

VQF. Этот формат разработан компанией NTT. Алгоритм ко­дирования широко не разглашается, но если сравнить результа­ты кодирования в форматах VQF и МРЗ, то можно заключить, что алгоритмы имеют очень мало общего и основаны на совер­шенно разных подходах к сжатию звука. Самая сильная сторона формата степень сжатия.

VQF-файл с компрессией 80 кбит/с по качеству идентичен МРЗ-файлу, записанному в 128 кбит/с, степень сжатия превос­ходит МРЗ более чем на 30 %. Главный недостаток алгоритма – высокое потребление системных ресурсов.

WMA.В 1998 г. компания Voxware присоединилась к проекту TwinVQ и в его составе участвовала в разработке формата VQF. Через некоторое время компания отделилась от проекта и на ос­нове разработок VQF создала новый формат, получивший назва­ние Voxware Audio Codec 4.0. Он стал первым алгоритмом сжа­тия, обеспечивающим качество 128 кбит/с МРЗ-файлов при цифровом потоке в 64 кбит/с.

OGG Vorbis. Этот формат был опубликован летом 2000 г. В это же время появилась бета-версия его кодера. После втрое более медлительного по сравнению с WMA процесса кодирова­ния на выходе при 128 кбит/с получается звук, близкий к ориги­нальной записи.

В файле OGG может содержаться до 255 каналов, т. е. мож­но кодировать многоканальные потоки вроде Dolby Digital. Кро­ме того, в OGG-файлы можно встраивать графические изобра­жения и тексты, которые могут возникать по ходу воспроизве­дения.

DVD-аудио.С появлением DVD производители CD начали создавать стандарты более высококачественного воспроизведения. Среди них – аудиокомпакт-диск высшего качества (SACD или Super Audio CD), диск цифровой звукозаписи (DAD или Digital Audio Disc).

Эти стандарты предполагают диски с разрешающей способ­ностью (уровни квантования) 24 бита и частотой выборки в 96 кГц, в противоположность обычному CD с форматом 16 бит и 44,1 кГц. Кроме того, формат SACD обладает обратной совмес­тимостью с существующими проигрывателями – факт, который может помочь в сражении за потребителя.

Основное преимущество спецификации DVD-аудио сравни­тельно с DVD-видео и компакт-диском заключается в значи­тельном увеличении качества при записи в аудиоформате РСМ (Pulse Code Modulation или импульсно-кодовая модуляция).

 DVD-аудио обеспечивают значительно более высокое каче­ство, чем возможно на компакт-диске или DVD-ви­део. DVD-аудио может быть записан с диапазоном частот, который более чем в 4 раза шире, чем для CD, что предоставляет живость и выразительность, невозможные на компакт-диске. DVD-аудио также имеет намного больший динамический диапазон, чем это возможно на компакт-диске, – делающий громкие звуки громче, а тихие – более тихими.

Форматы цифрового видео

VCD. Формат VideoCD был создан, чтобы обеспечить диало­говую среду, которая была бы недорога для копирования, под­держивала полный экран и видео полного движения и функцио­нировала бы в широком диапазоне различных платформ ПЭВМ, телевидения, игровых приставок или мультимедийного оборудо­вания.

Формат стал чрезвычайно популярным в Азии, и начиная с середины 1990-х гг. почти все гонконгские фильмы были дос­тупны на VCD, а по сделанной в конце тысячелетия оценке, только в Китае ежегодно производились более чем 2 млн плейе­ров VCD. Формат никогда не завоевывал популярность на запа­де и остается малоизвестным в Северной Америке и Европе.

VCD имеет вме­стимость до 74/80 минут (на носителе 650/700 Мбайт соответст­венно) видео полного движения, сопровождаемого стереозвуком. Используется технология сжатия MPEG-1 для обеспечения ка­чества видео, эквивалентного пленке VHS или аудио CD-DA.

SVCD. Выпущенный в 1998 г. консорциумом, который вклю­чал Philips, Sony, Matsushita и JVC, формат «VCD Высшего каче­ства» (SuperVCD) – впоследствии стандартизированный как ISO lEC 62107 – является естественным развитием стандарта VCD. Основное различие в том, что для видеопотока используется ко­дирование MPEG-2 (вместо MPEG-1), которое обеспечивает бо­лее высокое разрешение и скорость, а также поддерживает суб­титры и переменную скорость видеопотока. Как последствие, SVCD способен к показу в 2 раза более четких видеоизображе­ний, чем его предшественник, за счет уменьшенной вместимо­сти (35 и 80 мин на диск в зависимости от средней используемой битовой скорости).

DivX.Формат DivX базируется на видеотехнологии MPEG-4 с дополнением звукового потока МРЗ. Поскольку сжатый в форма­те DivX кинофильм составляет от 10 до 20% размера оригинала DVD (обычно 5 Гбайт), 80…90 минутное DVD-кино занимает приблизительно 650 Мбайт в разрешении 640х480 – фильм может вообще поместиться на единственном CD-ROM. Единственным весомым недостатком является то, что не преду­смотрено возможности развернуть изображение формата 16:9 до 4:3.

Формат DV.Panasonic и Sony были первыми, кто использо­вал стандарт цифрового видео на своих видеокамерах, и хотя он и не был первоначально предназначен для профессионального использования, обе компании впоследствии объявили их собст­венные расширения для стандарта Panasonic DVCPRO в 1995 г., a Sony – DVCAM в 1996 г. Однако оба изготовителя придерживались формата MiniDV для производимого цифрового оборудования.

Формат DV использует пленку способную к записи до 3 часов ви­део в стандартном режиме на кассете, которая имеет размеры 125х78х14,6 мм.

Mini-DV (мини-цифровое видео). Главное преимущество формата MiniDV состоит в том, что лента, являющаяся ¹/₁₂ от размера стандартной пленки VHS, позволяет сделать запись 1 часа в формате SP или до 90 мин более низкого качества выхода в «долгоиграющем режиме» (long play, LP) при горизонтальном разрешении до 500 линий. Видеокамеры этого формата являются часто достаточно маленькими, чтобы удобно размещаться в ла­дони руки.

 

Тесты

1. Наименьший элемент поверхности визуализации, которому могут быть независимым образом заданы цвет, интенсивность и другие параметры, это…

1:пиксель

2:байт

3:слово

4:кодон

 

2. Случай, когда картинка задается только распределением цвета, относится к ______________ графике.

1:растровой (точечной)

2:векторной

3:фрактальной

4:трехмерной

5:полигональной

 

3. Случай, когда картинка задается описанием формы и распределением цвета как заполнителя формы, относится к _____________ графике.

1:универсальной

2:полигональной

3:векторной

4:растровой (точечной)

5:композиционной

 

4. Пикселем называется …

1:минимальный элемент растрового изображения

2:размер точки изображения

3:объект в векторном изображении

4:размер напечатанного изображения

5:минимальный размер шрифта

 

5. Одним из основных преимуществ растровой графики перед векторной является …

1:фотореалистичность изображений

2:малый размер изображения

3:возможность интеграции текста

4:возможность трансформации изображения

5:возможность изменения разрешения изображения

 

6. Размер файла векторного изображения в большей степени зависит от …

1:количества и сложности объектов

2:размеров отдельно взятых объектов

3:цвета объектов и типа градиентной заливки

4:вида контура объектов и его толщины

---

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 1091; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!