5 Аудиоинформация

В электронные публикации можно включать и аудиоинформацию. Обычно она совмещается по времени воспроизведения с анимацией или видеоинформацией, визуализацией текста или графики. Особенно активное применение звуковое сопровождение визуализации электронных изданий приобрело с появлением CD-ROM. Причем аудиоинформация в электронных изданиях может выступать в виде музыкального сопровождения демонстрирующегося фрагмента электронного документа, анимационного ролика или видеоклипа, как речевое пояснение или комментарий происходящих (визуализируемых на экране монитора) событий, как речевые высказывания и команды, воспроизведение разнообразных звуков и звуковых эффектов.

Работа с оцифрованным звуком в компьютере осуществляется с помощью звуковой карты. Каждая карта обладает своей частотой дискретизации, т.е. частотой, с которой сигнал дискретизируется ( Sam-plin Rate ). Очевидно, что чем выше частота дискретизации, тем точнее описывается и затем воспроизводится звуковой сигнал. Обратное преобразование осуществляется с помощью цифроаналогового преобразователя. В режиме воспроизведения аудиоинформации используются встроенные в компьютер динамики, выносные колонки или акустические системы.

Как известно, компьютер может обрабатывать только цифровую информацию, поэтому аналоговый звуковой сигнал необходимо преобразовать в цифровую форму. Для этого служит аналого-цифровой преобразователь (АЦП). При цифровом представлении аналогового сигнала его амплитуда изменяется дискретно, т. е. измеренные значения описывают аналоговый процесс, определяя его состояние в фиксированные моменты времени последовательностью дискретных чисел.

В АЦП аналоговый сигнал после нормирования по амплитуде квантуется по уровню и кодируется. Каждому моменту измерения по временной шкале ставится в соответствие цифровое значение мгновенной амплитуды сигнала. Таким образом, аналоговый звуковой сигнал представляется последовательностью чисел.

Преобразовать аналоговый сигнал в цифровой код можно только с определенной степенью точности. Под разрешающей способностью АЦП понимают наименьшее изменение аналогового сигнала, которое может привести к изменению цифрового кода. Например, 8-разрядный преобразователь может квантовать амплитуду сигнала на 256 уровней, 16-разрядный - на 65536 уровней.

Есть еще одна область применения звуковых карт помимо обработки звуковой информации - это генерация звука. При этом качество генерируемых звуков существенно зависит от параметров самой карты и наличия соответствующего программного обеспечения.

При описании звуковых карт часто встречаются такие понятия, как каналы, инструменты и голоса. Поясним эти термины. Например, для каждого инструмента необходим свой канал. Так, если карта имеет 8 каналов, а по каждому каналу в одно и то же время может воспроизводиться как минимум 1 голос, то такой звуковой картой одновременно могут воспроизводиться не менее 8 голосов. В свою очередь, количество голосов означает количество инструментов на один канал. Допустим, оркестр поделен на 8 секций ( каналов). В каждой секции 16 музыкантов играют на инструментах одного типа. Таким образом, мы имеем 8 каналов и 16 голосов, а всего могут воспроизводиться 128 инструментов.

Цифровой FM-синтез (Frecuency Modulation) осуществляется с помощью специальных генераторов, называемых также операторами. В операторе можно выделить два базовых элемента: фазовый модулятор и генератор огибающей - его амплитуду (громкость). В общем случае для того чтобы воспроизвести голос одного инструмента, достаточно двух операторов. Первый оператор генерирует несущие колебания, т. е. основной тон, а второй - модулирующую частоту, или обертона. Именно такие двухоператорные синтезаторы использовались в первых звуковых картах.

Можно осуществлять синтез звука на основе таблицы волн (WT-синтез, Wave Table). Используя соответствующие алгоритмы, только по одному тону музыкального инструмента можно воспроизвести и восстановить его полное звучание. Выборки сигналов (образцы звучания инструментов) либо находятся в CD-ROM, либо программно загружаются в RAM звуковой карты. Специальный WT-процессор выполняет операции над выборками сигнала, изменяя их амплитуду и частоту. Звук инструментов, получаемый таким образом, более похож на звучание реальных инструментов, нежели при FM-синтезе.

Управляющие команды для синтеза звука могут поступать на звуковую карту не только от компьютера, но и от других устройств, например MIDI-устройства.

MIDI (Musical Instrument Digital Interface) - это протокол передачи команд по стандартному интерфейсу. MIDI-сообщение содержит не запись как таковую, а ссылки на ноты. В частности, когда звуковая карта получает подобное сообщение, оно расшифровывается (какие ноты, каких инструментов должны звучать) и отрабатывается в синтезаторе. Использование MIDI-формата приводит к уменьшению объема звуковых файлов. MIDI-файлы обычно имеют расширение MID или MFF (MIDI File Format). Прослушивать эти файлы можно либо через соответствующие программы-проигрыватели, поставляемые со звуковой картой, либо с помощью программы Media Player (в составе Windows). В Windows MIDI-файлы могут воспроизводиться специальной программой - проигрывателем MIDI-Sequencer.

Компьютер через интерфейс MIDI может управлять различными интерактивными инструментами.

WAV - это основной формат для хранения звуков. Он был стандартизован компанией Microsoft. Этот стандарт часто используется в системных и прикладных программах. Размер WAV-файла зависит от частоты дискретизации, разрядности (8/16 бит), от времени звучания и от количества каналов (стерео/моно).

VOC - формат, в котором записывает звуки Sound Blaster. Файлы этого формата могут быть легко преобразованы программно в формат WAV.

Кроме описанных звуковых стандартов существуют и другие. Например, STM, S3M, SND, MOD, XA. Для проигрывания файлов данных типов имеются разнообразные специализированные программы. Например, для MOD и S3M - программа GLX. Файлы можно преобразовывать (конвертировать) из одних форматов в другие.

Для сжатия звука используются метод Audio MPEG и формат сжатых звуковых файлов, предложенный MPEG (Moving Pictures Experts Group - экспертной группой по обработке движущихся изображений). По аналогии с методом сжатия изображений, основанным на преобразованиях цветового спектра, Audio MPEG использует преобразования спектра звука. Это позволяет достичь высокого коэффициента сжатия (вплоть до 12) без ощутимых потерь качества звука.

Многие программы обработки звука позволяют загружать и сохранять оцифрованную аудиоинформацию в различных форматах, что дает возможность преобразовывать файлы из одного формата в другой, разделять стереоканалы, подготавливая таким образом звук для дальнейшего использования, в частности, в качестве компонента электронных публикаций.

Для обработки цифрового звука могут применяться программы Cool Editor, Sound Forge, Samplitude, Software Audio Workshop (SAW). Они дают возможность прослушивать выбранные фрагменты цифрового звука, делать вырезки и вставки, выполнять амплитудные и частотные преобразования, осуществлять звуковые эффекты (эхо, реверберацию, фленжер, дистошн), наложение других оцифровок, изменение частоты оцифровки, генерировать различные виды шумов, синтезировать звук по аддитивному и FM-методам и т.п.

Следует отметить, что обрабатывать оцифрованный звук можно и в привязке к анимации или видеоинформации. Для этих целей обычно используются названные в предыдущем параграфе программы Adobe Premiere и Ulead Media Studio Pro.

Рассмотренные выше компоненты в той или иной мере используются в составе большинства электронных изданий. Тем не менее каждое из этих изданий имеет свои особенности по включению традиционных и мультимедийных компонентов, поэтому ниже будут рассмотрены наиболее широко используемые виды электронных изданий.