21.10 — копия. 1. Характеристика мультимедиатехнологий Терминмультимедиа

• Название: 1. Характеристика мультимедиатехнологий Терминмультимедиа
• Анкор: 21 10
• Дата: 21.10.2022
• Размер: 67.27 Kb.
• Имя файла: 21.10 — копия.docx
• Тип: Документы; #746849

1. Характеристика мультимедиа-технологий

Термин«мультимедиа»означаетмногосредствпредставленияинформациипользователю; егоможноперевестинарусскийязыккак«многосред»или«многоносителей».

Мультимедиа – это специальные технологии, позволяющие с помощью программного обеспечения и технических средств обрабатывать на компьютере обычную информацию (текст и графику), а также звук, фотографию, анимацию (движущиеся образы) и видео (рис. 1).



Рис. 1. Сущность технологии мультимедиа

Звук – это сигнал, который характеризуется частотной оценкой сигналов, тембром, обертонами и другими параметрами воспроизведения.

Вкачествезвукамогутвыступатьчеловеческаяречь, музыкальныепроизведенияит. п., вызывающиеколебания (звуковыеволны) вгазообразных, жидкихитвёрдыхсредах. Среднийчеловекслышитзвукивдиапазонепримерно 15…20 000 Гц. Звукможетбытьнеразличимдлячеловека–этопроисходит, например, вслучае, когдаегочастотавыходитзауказанныепределы.

Цифровоеизображение – это графическая форма представления данных, предназначенная для зрительного восприятия, которая имеет такие характеристики, как яркость, контрастность, разрешение, цветопередача и т. д.

В настоящее время важное место среди мультимедиа-технологий занимает компьютерная обработкавидеоинформации, которая включает совокупность изображений, демонстрируемых последовательно и позволяющих человеческому глазу воспринимать отображаемые объекты как движущиеся. Зрительныйэффектдвижениядостигаетсязасчёттого, чтокаждоеследующеедемонстрируемоеизображениеотличаетсяотпредыдущегонебольшимипоследовательноперемещающимисядеталями.

Следуетотметить, чтовобиходныхситуацияхподтермином«видео»понимаютрядизображений, демонстрирующихдвижение, сопровождаемыхзвуковымрядом.

Технологию мультимедиа образуют следующие компоненты:

•  аппаратные средства компьютера, обеспечивающие доступ к данным и воспроизведение мультимедийной информации;

•  программные средства, обслуживающие доступ и воспроизведение;

•  носители информации в мультимедиа-формате.

Запись и воспроизведение информации в мультимедиа-формате производятся на компьютере с помощью специальных аппаратных и программных средств. Существует определённый минимум средств, которыми должен располагать компьютер, чтобы его можно было считать мультимедийным. Следующийпереченьспецификацийдаётпредставлениеосегодняшнихкритерияхмультимедийногокомпьютера:

•  процессор– Pentium III, Celeron, Athlon, Duron иликакой-либодругойпроцессорклассаPentium, 700 МГц;

•  оперативнаяпамять– 128 Мбайт;

•  жёсткийдиск– 20 Гбайт;

•  оптическийприводCDR/RW,DVD+/–R/RW,Blue Ray R/RE RW;

•  звуковаячастотадискретизации– 16-разрядная;

•  разрешающаяспособностьVGA – 1024×768;

•  глубинацвета– 16, 8 млнцветов (24-битовыйцвет);

•  устройстваввода-вывода– MIDIиUSB;

•  минимальнаяоперационнаясистема – Windows 98, Windows Me, Windows ХР.

Кроме того, необходимы акустические системы (колонки или наушники) и микрофон. Следуетотметить, чтопрактическивсе, дажесамыедешёвыевыпускаемыевнастоящеевремяком­пьютеры, вполноймересоответствуютэтимтребованиям.

Специальныезвуковыекартыиакустическиесистемысоставляютосновусовременноймультимедийнойаппаратуры–этоколонки, громкоговорители, динамики. Запись, воспроизведение и синтез звука обеспечивается за счёт совместного функционирования звуковых карт и специальных программ и файлов.

Всяинформациявкомпьютере (втомчислезвукивидео) представленаисключительновдискретной, цифровойформе, поэтому одна из функций звуковой карты – преобразование «оцифрованного» звука в непрерывный (аналоговый) электрический сигнал, который и поступает на вход динамика. При записи звука на компьютер, наоборот, аналоговый сигнал от микрофона преобразуется в дискретную фонограмму.

Оцифровка сигнала заключается в преобразовании сигнала в простую форму – в совокупность нолей и единиц. Этопозволяетзащититьцифровойсигналотнежелательныхизмененийегосодержания, легкообновлятьповреждённыеместа, копироватьсигналбезпотерькачества. Витогецифровойсигналполучаетсязначительноменееуязвимым, чеманалоговый, лучшезащищённымотамплитудныхискаженийишума.

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. Существуетмножестворазныхвидовмикрофонов, которыеподразделяютсяпотипунадинамическиеиэлектретные, поспособупередачисигнала–напроводныеирадиомикрофоны, попризнакуихакустическойчувствительности (подиаграмменаправленности) –наненаправленные, кардиоидные, остронаправленныеит. д. Привыборемикрофонадлятехилииныхусловийнеобходимооценитьегогабаритныеразмеры, массу, типразъёма, другиеконструктивныеособенности.

По назначению микрофоны подразделяются на следующие группы:

•  для бытовой аппаратуры магнитной записи;

•  для профессиональных целей (звукозаписьизвукопередачавстудиях, системызвукоусилениямузыкииречи, акустическиеизмерения, диспетчерскаясвязьит. д.);

•  специального назначения.

Графическая информация может быть внесена на компьютерный носитель с помощью сканеров и планшетов.

Сканер – устройство, позволяющее переносить изображение с бумаги в электронный вид.

Планшет – это устройство оцифровки изображения, которое считывает положение курсора (пера) на рабочей поверхности основания за счёт встроенной в планшет сетки и передает его координаты в компьютер. Еслиизображениесоздаётсяспомощьюкурсоранапланшете, тоонопоявляетсяненабумаге, анаэкра­некомпьютера.

Для записи видеоинформации используютвидеокамеры, которые подключаются к компьютеру через видеоадаптер. Видеокамеры могут бытьаналоговыми илицифровыми.

Наиболее распространённые 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. КтакимпрограммамотносятсяCakewalkверсиинениже 6.0,Sound Forge нениже 4.0Ь,Cool Edit Pro, WaveLab версиинениже 1.6,Cubase VST, атакжепрограммамногоканальнойаудиозаписиSamplitude24/96.

ПочтилюбаяизуказанныхпрограммдаётвозможностьдальнейшегоподключениядополнительныхмодулейэффектовDirectX. Использованиетакойтехнологиипозволяетнастраиватьразнообразныеаудиоэффектывзвуковомредакторевреальномвремени, т. е. впроцессевоспроизведениязвуковогофрагмента.

Сегодняудаётсявыполнятьнакомпьютересинтезиобработкуинформацииразличныхформпредставлениявреальномвремени, т. е. безощутимойвременнойзадержки.

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. Сжатыйфайлзанимаетменьшеместанадискеиблагодаряменьшемуобъемуданныхонпрощевобработке. При воспроизведении файл распаковывается.

Системысжатия:

·  сиспользованиемаппаратныхсредств – быстродействие обычно выше, но их применение связано с установкой дополнительных устройств;

·  сприменениемтолькопрограммныхметодов (аппаратно-независимые) – набор специализированных программ для сжатия и воспроизведения файлов, но их качество и коэффициент сжатия ниже.

Для сжатия звуковых данных и изображений используются следующие наиболее распространённые алгоритмы: ISO/MPEG (MUSICAM), JPEG, MJPEG, Wavelet. Звуковые данные чаше всего представлены в формате МРЗ, 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 жёстком диске, занимая большой объём 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, BD-R. ЁмкостьCD-ROMсоставляет 650-700 Мбайт, ёмкостьDVD-дисковварьируетсяотчетырёхдонесколькихдесятковгигабайтвзависимостиотвидаDVDитехнологиизаписиинфор­мации, аёмкостьBD-R – 25-50 ГБ.

Следуетотметить, что технология мультимедиа поддерживается всеми операционными системами семейства Windows, многими реализациями ОС Linux и большинством других современных операционных систем. Например, в состав Windows входит стандартная программа Windows Media Player для поддержки высококачественного воспроизведения звука, видео и анимации. Windows Media Player поддерживаетвоспроизведениеследующихформатовмультимедийныхфайлов:

•  файлы, хранящиеоцифрованноевидео (AVI,MPEG-1, 2, 4,WMVидр.);

•  файлы, хранящиеаудиоинформацию (WAV, МРЗ,WMA идр.);

•  файлы, хранящиеаудиовформеинтерфейсаMIDI(MID).

Кодек («codec», от англ. COder/DECoder) – вид программного или аппаратного обеспечения, который позволяет производить компрессию/декомпрессию цифрового аудио - или видеопотока в определённый формат, а затем восстанавливать его в исходное состояние.

Кодеки принято идентифицировать четырёхзначным кодом FourCC (например, «DIV3»– DivX3, «DIVX»– OpenDivX, т. е.DivX4.0 иболеепоздниеверсии, «DX50»– DivX5.0, «XVID»–кодекXviD 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. Следуетотметить, чтосуществуетбольшоеколичестворазличныхкодеков, онивосновномраспространяютсясвободноидоступнывсетиИнтернет. Именнопоэтомуосновнаятрудностьзаключаетсявопределениитого, какойименнодекодернеобходимдлявоспроизведениятойилиинойвидеозаписи. Рассмотреннуюпроблемуможнорешитьнесколькимиспособами.

Во-первых, можно использовать проигрыватели, автоматически предлагающие скачать необходимый декодер из сети Интернет, если он отсутствует в системе. Примерами таких проигрывателей являютсяLightAlloy, Media Player Classic, Crystal Player, Zoom Player, KMPlayer.Однаконовыекодекиразрабатываютсязначительночаще, чемобновляютсяпроигрыватели, поэтомупервыйспособневсегдапозволяетрешитьпроблему.

Во-вторых, можно использовать проигрыватели, отображающие расширенную информацию о файлах с видеозаписью, например,LightAlloy,Crystal Player, простойвидеоредакторVirtualDubилимодифицированныйVirtualDubMod. ТакиепрограммыобычноотображаюткодFourCC, форматзвукаиформатфайла. 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. Еслиформатзаписиизвестен, тонеобходимыйдекодернетруднонайтивсетиИнтернетнаспециальныхсайтах, например, http://codecs. *****, http://, http://mpeg-world. *****.

В-третьих, можно использовать специальные программы, которые предназначены для определения формата видеозаписей. Например,AVIcodec(определяетформатфайлов, проверяетна­личиекодековвсистемеипредлагаетскачатьнеобходимыедекодерыизсетиИнтернет),Gspot(анализируетсодержимоевидеофайла, обнаруживаетвсистемесовместимыедекодеры, позволяетпросматриватьпараметрыдекодеров, задаватьприоритетыиспользованиядекодеров, проводитьтестовоевоспроизведение),abcAVI Tag Editor (предназначенадляредактированиятекстовыхописанийвидеозаписей, определяетформатзаписи, позволяетсоставлятькаталогивидеозаписей, переименовыватьфайлыви­деозаписей).

Для воспроизведения звука на компьютере используют два основных подхода.

§  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.

§  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. Внастоящеевремяприменяетсясинтезсиспользованиемдвухосновныхметодов:

•  FM-синтез (отангл.Frequency Modulation – частотнаямодуляция) –метод, основанныйначастотноймодуляциизвуковогосигнала;

•  WT-синтез (отангл.Wavetable – таблицаволн) –метод, основанныйнаиспользованииспециальнойтаблицыволнипозволяющийдобиватьсяболеекачественногозвучания, чемвFM.

Компьютер может управлять устройством, которое способно воспроизводить или синтезировать звук, путем передачи управляющей информации по MIDI-интерфейсу (отангл.Musical Instruments Digital Interface – цифровойинтерфейсмузыкальныхинструментов). MIDI представляет собой программно-аппаратный стандарт, который описывает технологию соединения элек­тронных музыкальных инструментов и других устройств с компьютером. ВкачествеуправляющейинформациивMIDIвыступаютотдельныеинструкции, отправляемыеустройствамиикомпьюте­ромввидесообщенийдлясозданиямузыкальных, звуковыхилисветовыхобъектов. Такиеинструкциизаставляютпринимающееустройствовыполнятьопределенныедействия (например, вос­производитьопределеннуюноту, усиливатьзвукит. п.). Устройства, подключаемые к MIDI-интерфейсу, называются MIDI-устройствами.

ВоспроизведениемультимедийнойинформацииспомощьюMIDI-устройствзаключаетсявтом, чтопринажатииклавишиMIDI-клавиатурыформируетсясообщениесинформациейотом, какаяклавишабыланажата, скакойсилойивтечениекакоговремени. Этосообщениепередаетсявкомпьютер, которыйинтерпретируетполученнуюинформациюкаквысотутонавоспроизводимогозвука, егогромкостьидлительность.

Такимобразом,MIDIработаетнессамимзвуком, асописаниемсобытия, егопорождающего, чтопозволяетсократитьобъёмпамяти, отводимойнасекундныйфрагментаудиоинформации, снесколькихкилобайтдонесколькихбит.

В современных условиях всё 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.

Каналсвязи– это совокупность технических средств передачи сигналов от источника к потребителю, организованная в соответствии со спецификой передаваемых сообщений. 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.

Контрольныевопросыизадания

1. Понятие о мультимедиа и их предназначении. 2. Понятие о звуковом сигнале. Основные характеристики звука. 3. Понятие о цифровом изображении. Его отличие от видеоинформации. 4. Минимальные характеристики, которыми должен обладать мультимедийный компьютер. 5. Технические средства, используемые для записи звуковой информации. 6. Средства, с помощью которых можно вносить на компьютер графическую и видеоинформацию. 7. Наиболее распространённые программы для работы с графикой и звуком. 8 Необходимость сжатия мультимедийной информации. Алгоритмы сжатия. 9. Накопители, используемые для хранения мультимедийной информации. 10. Наиболее распространённые форматы мультимедийных файлов. 11. Понятие о FourCC. 12. Способы определения необходимых декодеров для воспроизведения мультимедийной информации. 13. Отличие использования аналого-цифровых преобразователей от синтеза звука. 14. Понятие о MIDI. 15. Способы передачи мультимедийной информации.