YourLib.net
Твоя библиотека
Главная arrow Информационные технологии (Е.Л. Румянцева, В.В. Слюсарь) arrow 7.2. Технологии записи, воспроизведения и передачи мультимедийной информации
7.2. Технологии записи, воспроизведения и передачи мультимедийной информации

7.2. Технологии записи, воспроизведения и передачи мультимедийной информации

   Для записи звуковой информации на мультимедийный компьютер чаще всего используют такие технические средства, как диктофоны и микрофоны.
   Диктофон является средством записи, хранения и воспроизведения аудиоинформации. Современные цифровые диктофоны позволяют записывать звук не в аналоговом формате, а в цифровом, кроме того, осуществлять целый спектр операций по работе с файлами и совмещать использование диктофонов с другими техническими устройствами, например, подключать к компьютеру и проводить дальнейшую обработку звука с помощью программных средств.
   Микрофон — это устройство, которое преобразует звук в электроэнергию. Существует множество разных видов микрофонов, которые подразделяются по типу на динамические и элек- третные, по способу передачи сигнала — на проводные и радиомикрофоны, по признаку их акустической чувствительности (по диаграмме направленности) — на ненаправленные, кардиоид ные, остронаправленные и т. д. При выборе микрофона для тех или иных условий необходимо оценить его габаритные размеры, массу, тип разъема, другие конструктивные особенности.
   По назначению микрофоны подразделяются на следующие группы:
   • для бытовой аппаратуры магнитной записи;
   • для профессиональных целей (звукозапись и звукопередача в студиях, системы звукоусиления музыки и речи, акустические измерения, диспетчерская связь и т. д.);
   • специального назначения.
   Графическая информация может быть внесена на компьютерный носитель с помощью сканеров и планшетов [24].
   Сканер — устройство, позволяющее переносить изображение с бумаги в электронный вид. В зависимости от конструкции сканеры можно разделить на роликовые, планшетные и барабанные. В роликовых (протяжных) сканерах лист с изображением протягивается сквозь устройство, а приемник изображения закреплен и считывает информацию по строкам последовательно. В планшетных сканерах изображение располагается неподвижно на прозрачной рабочей поверхности, а приемник изображения перемещается специальным механизмом. Барабанные сканеры снабжены подвижным барабаном, который вращается в ходе сканирования, на барабан закреплено сканируемое изображение, а набор камер либо фотоэлектронный умножитель считывают изображение, обеспечивая очень высокое качество сканирования.
   Планшет — это устройство оцифровки изображения, которое считывает положение курсора (пера) на рабочей поверхности основания за счет встроенной в планшет сетки и передает его координаты в компьютер. Если изображение создается с помощью курсора на планшете, то оно появляется не на бумаге, а на экране компьютера.
   Для записи видеоинформации используют видеокамеры, которые подключаются к компьютеру через видеоадаптер. Видеокамеры могут быть аналоговыми или цифровыми.
   Наиболее распространенные программы для работы с графикой и звуком, в том числе и в реальном масштабе времени, основаны на использовании программного интерфейса DirectX. Модули DirectX обладают полной совместимостью с современными программами обработки звука [24]. К таким программам относятся Cakewalk версии не ниже 6.0, Sound Forge не ниже 4.0Ь, Cool Edit Pro, WaveLab версии не ниже 1.6, Cubase VST, а также программа многоканальной аудиозаписи Samplitude 24/96.
   Почти любая из указанных программ дает возможность дальнейшего подключения дополнительных модулей эффектов DirectX. Использование такой технологии позволяет настраивать разнообразные аудиоэффекты в звуковом редакторе в реальном времени, т. е. в процессе воспроизведения звукового фрагмента.
   Сегодня удается выполнять на компьютере синтез и обработку информации различных форм представления в реальном времени, т. е. без ощутимой временной задержки. Поскольку файлы с аудио-, видео- и графической информацией занимают на диске очень много места, их следует сжимать. Сжатие используется при обработке и хранении мультимедийной информации. Сжатый файл занимает меньше места на диске и благодаря меньшему объему данных он проще в обработке. При воспроизведении файл распаковывается.
   Существует два вида систем сжатия: с использованием аппаратных средств и с применением только программных методов (аппаратно-независимые). Быстродействие первых обычно выше, но их применение связано с установкой дополнительных устройств. Вторые представляют собой набор специализированных программ для сжатия и воспроизведения файлов, но их качество и коэффициент сжатия ниже.
   Для сжатия звуковых данных и изображений используются следующие наиболее распространенные алгоритмы: ISO/MPEG (MUSICAM), JPEG, MJPEG, Wavelet. Звуковые данные чаще всего представлены в формате MP3, позволяющем сжимать данные с помощью алгоритмов Xing, Fraunhoffer, Lame, а также в форматах АСЗ, WMA, OGG. Для сжатия изображений наиболее часто используют форматы DivX, WMV9, Н.264, MPEG-1, 2 и 4.
   Файлы с мультимедийной информацией могут храниться как на жестком диске, занимая большой объем памяти, так и на других накопителях. Чаще всего для этого используются оптические диски, такие, как CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW. Емкость CD-ROM составляет 650—700 Мбайт, а емкость DVD-дисков варьируется от четырех до нескольких десятков гигабайт в зависимости от вида DVD и технологии записи информации [11].
   Следует отметить, что технология мультимедиа поддерживается всеми операционными системами семейства Windows, многими реализациями ОС Linux и большинством других современных операционных систем. Например, в состав Windows 2000/ХР входит стандартная программа Windows Media Player для поддержки высококачественного воспроизведения звука, видео и анимации. Windows Media Player поддерживает воспроизведение следующих форматов мультимедийных файлов [11]:
   • файлы, хранящие оцифрованное видео (AVI, MPEG-1, 2,4, WMV и др.);
   • файлы, хранящие аудиоинформацию (WAV, MP3, WMA и др.);
   • файлы, хранящие аудио в форме интерфейса MIDI (MID).
   Кодек («codec», от англ. COder/DECoder) — вид программного или аппаратного обеспечения, который позволяет производить компрессию/декомпрессию цифрового аудио- или видеопотока в определенный формат, а затем восстанавливать его в исходное состояние.
   Кодеки принято идентифицировать четырехзначным кодом FourCC (например, «DIV3» — DivX 3, «DIVX» — OpenDivX, т. е. DivX 4.0 и более поздние версии, «DX50» — DivX 5.0, «XVID» — кодек XviD MPEG-4). Это позволяет корректно определять тип носителя и использовать именно тот кодек, который необходим для воспроизведения файла.
   Для воспроизведения видеоинформации кодеки, соответствующие формату видеозаписи, должны быть установлены на компьютере. Если видеозапись не воспроизводится, то в большинстве случаев это означает, что необходимый декодер в системе отсутствует. Следует отметить, что существует большое количество различных кодеков, они в основном распространяются свободно и доступны в сети Интернет. Именно поэтому основная трудность заключается в определении того, какой именно декодер необходим для воспроизведения той или иной видеозаписи. Рассмотренную проблему можно решить несколькими способами.
   Во-первых, можно использовать проигрыватели, автоматически предлагающие скачать необходимый декодер из сети Интернет, если он отсутствует в системе. Примерами таких проигрывателей являются LightAlloy, Media Player Classic, Crystal Player, Zoom Player. Однако новые кодеки разрабатываются значительно чаще, чем обновляются проигрыватели, поэтому первый способ не всегда позволяет решить проблему.
   Во-вторых, можно использовать проигрыватели, отображающие расширенную информацию о файлах с видеозаписью, например, LightAlloy, Crystal Player, простой видеоредактор VirtualDub или модифицированный VirtualDubMod. Такие программы обычно отображают код FourCC, формат звука и формат файла. Для популярных форматов проигрыватель отображает не только код, но и полное название кодека. В качестве дополнительной информации отображается длительность записи, частота кадров, количество каналов и поток данных в звуковой дорожке и т. д. Если формат записи известен, то необходимый декодер нетрудно найти в сети Интернет на специальных сайтах, например, http://codecs.narod.ru, http://free-codecs.com, http://mpeg-world.narod.ru.
   В-третьих, можно использовать специальные программы, которые предназначены для определения формата видеозаписей. Например, AVIcodec (определяет формат файлов, проверяет наличие кодеков в системе и предлагает скачать необходимые декодеры из сети Интернет), Gspot (анализирует содержимое видеофайла, обнаруживает в системе совместимые декодеры, позволяет просматривать параметры декодеров, задавать приоритеты использования декодеров, проводить тестовое воспроизведение), abcAVI Tag Editor (предназначена для редактирования текстовых описаний видеозаписей, определяет формат записи, позволяет составлять каталоги видеозаписей, переименовывать файлы видеозаписей).
   Для воспроизведения звука на компьютере используют два основных подхода [19, 24].
   1. Использование аналогово-цифровых преобразователей позволяет хранить оцифрованный сигнал в памяти компьютера. Верхний предел записываемой частоты составляет около 5 кГц при 8-разрядном преобразовании и 10,6 кГц при 16-разрядном преобразовании.
   2. Синтез звука при воспроизведении заключается в передаче управляющей информации в стандарте MIDI, SoundBlaster и др. на звуковую карту, где в соответствии с полученными данными формируется выходной аналоговый сигнал. В настоящее время применяется синтез с использованием двух основных методов:
   • FM-синтез (от англ. Frequency Modulation — частотная модуляция) — метод, основанный на частотной модуляции звукового сигнала;
   • WT-синтез (от англ. Wavetable — таблица волн) — метод, основанный на использовании специальной таблицы волн и позволяющий добиваться более качественного звучания, чем в FM.
   Компьютер может управлять устройством, которое способно воспроизводить или синтезировать звук, путем передачи управляющей информации по MIDI-интерфейсу (от англ. Musical Instruments Digital Interface — цифровой интерфейс музыкальных инструментов). MIDI представляет собой программно-аппаратный стандарт, который описывает технологию соединения электронных музыкальных инструментов и других устройств с компьютером. В качестве управляющей информации в MIDI выступают отдельные инструкции, отправляемые устройствами и компьютером в виде сообщений для создания музыкальных, звуковых или световых объектов. Такие инструкции заставляют принимающее устройство выполнять определенные действия (например, воспроизводить определенную ноту, усиливать звук и т. п.). Устройства, подключаемые к MIDI-интерфейсу, называются MIDI-устройствами.
   Воспроизведение мультимедийной информации с помощью MIDI-устройств заключается в том, что при нажатии клавиши MIDI-клавиатуры формируется сообщение с информацией о том, какая клавиша была нажата, с какой силой и в течение какого времени. Это сообщение передается в компьютер, который интерпретирует полученную информацию как высоту тона воспроизводимого звука, его громкость и длительность.
   Таким образом, MIDI работает не с самим звуком, а с описанием события, его порождающего, что позволяет сократить объем памяти, отводимой на секундный фрагмент аудиоинформации, с нескольких килобайт до нескольких бит.
   В современных условиях все большие объемы информации нуждаются в передаче на значительные расстояния. Современные системы связи позволяют передавать телеграфные, телефонные, телевизионные сообщения, массивы данных, печатные материалы, фотографии и т. д. Для передачи сообщений организуется специальный канал связи.
   Канал связи — это совокупность технических средств передачи сигналов от источника к потребителю, организованная в соответствии со спецификой передаваемых сообщений [24]. В качестве основных параметров канала связи выступают ширина полосы пропускания, допустимый диапазон изменений амплитуды сигнала и уровень помех. Передача мультимедийной информации чаще всего производится через проводную вычислительную сеть, по радиоканалу, через телефонную сеть или с помощью радио- и телевизионного вещания.

Контрольные вопросы

   1. Что такое мультимедиа и для чего они предназначены? Какие компоненты включает мультимедиа-технология?
   2. Сформулируйте определение звукового сигнала. Каковы основные характеристики звука?
   3. Что такое цифровое изображение? В чем заключается его отличие от видеоинформации?
   4. Какими характеристиками должен обладать мультимедийный компьютер?
   5. Какие технические средства используются для записи звуковой информации?
   6. С помощью каких средств можно вносить на компьютер графическую и видеоинформацию?
   7. Перечислите наиболее распространенные программы для работы с графикой и звуком.
   8. Для чего необходимо сжатие мультимедийной информации? Какие алгоритмы сжатия вам известны?
   9. Какие накопители используются для хранения мультимедийной информации?
   10. Перечислите наиболее распространенные форматы мультимедийных файлов.
   11. Что такое FourCC?
   12. Какие способы определения необходимых декодеров для воспроизведения мультимедийной информации вам известны?
   13. Чем отличается использование аналогово-цифровых преобразователей от синтеза звука?
   14. Что такое MIDI?
   15. Перечислите способы передачи мультимедийной информации.

 
< Пред.   След. >