3. Цифровая обработка сигналов. Голограмма Фурье. Синтезирование голограмм. Восстановление изображения с голограмм. Возможности цифровой голографии.

4. Гипертекст. Понятие гипертекста, возможности гипертекста, преобразование текста в гипертекст. Применение гипертекста в Интернет, гипермедиа в мультимедиа продуктах.

Цифрова́я обрабо́тка сигна́лов (ЦОС, DSP — англ. digital signal processing) — преобразование сигналов, представленных в цифровой форме.

Любой непрерывный (аналоговый) сигнал может быть подвергнут дискретизации по времени и квантованию по уровню (оцифровке), то есть представлен в цифровой форме. Если частота дискретизации сигнала не меньше, чем удвоенная наивысшая частота в спектре сигнала (то есть ), то полученный дискретный сигнал эквивалентен сигналу по методу наименьших квадратов (МНК) (см.: Теорема Котельникова).

При помощи математических алгоритмов преобразуется в некоторый другой сигнал , имеющий требуемые свойства. Процесс преобразования сигналов называется фильтрацией, а устройство, выполняющее фильтрацию, называется фильтр. Поскольку отсчёты сигналов поступают с постоянной скоростью , фильтр должен успевать обрабатывать текущий отсчет до поступления следующего (чаще — до поступления следующих n отсчётов, где n — задержка фильтра), то есть обрабатывать сигнал в реальном времени. Для обработки сигналов (фильтрации) в реальном времени применяют специальные вычислительные устройства — цифровые сигнальные процессоры.

Всё это полностью применимо не только к непрерывным сигналам, но и к прерывистым, а также к сигналам, записанным на запоминающие устройства. В последнем случае скорость обработки непринципиальна, так как при медленной обработке данные не будут потеряны.

Различают методы обработки сигналов во временной (англ. time domain) и в частотной (англ. frequency domain) области. Эквивалентность частотно-временных преобразований однозначно определяется через преобразование Фурье.

Обработка сигналов во временной области широко используется в современной электронной осциллографии и в цифровых осциллографах. Для представления сигналов в частотной области используются цифровые анализаторы спектра. Для изучения математических аспектов обработки сигналов используются пакеты расширения (чаще всего под именем Signal Processing) систем компьютерной математики MATLAB, Mathcad, Mathematica, Maple и др.

В последние годы при обработке сигналов и изображений широко используется новый математический базис представления сигналов с помощью «коротких волночек» — вейвлетов. С его помощью могут обрабатываться нестационарные сигналы, сигналы с разрывами и иными особенностями и сигналы в виде пачек.

С этой точки зрения наиболее адекватным способом записи голограмм сложных объектов представляет голография Фурье - Фраунгофера. В голографии Фурье (рис. 6.7a) для записи голограммы фотопластинка (), после проявления которой получается голограмма, помещается в заднюю фокальную плоскость линзы , в переднем фокусе которой размещается записываемый объект . В соответствии со сказанным в главе 4 голограмма Фурье представляет собой интерферограмму плоской опорной волны и совокупности волн, представляющих собой пространственный спектр записываемого на голограмме объекта.

Машинный синтез голограмм состоит из нескольких этапов, имеющих свои специфические проблемы.

Первым этапом синтеза голограмм на ЭВМ является расчёт голограммы для объекта А(х,у), представленного в виде функции или таблицы. Так как в вычислительных иашинах для расчётов применяются приближенние методы, то необходимо разработать для синтеза голограмм приближенные методы, обеспечивающие требуемую точность при сравнительно небольшом времени вычислений.

Вторым этапом синтеза голограмм является вычисление функций, позволяющих осуществить вывод голограмм из ЭВМ с учётом характеристик конкретных устройств вывода, так как вывод голограмм из ЭВМ может осуществляться в виде геометрических фигур, пятен, различных размеров и плотностей.

Третий этап синтеза голограмм сосюид в выводе голограмм из ЭВМ при помощи графопостроителей, электронно-лучевых трубок, печатающих устройств.

Четвертый этап синтеза голограмм заключается в записи синтезированного изображения (голограммы) на различных материалах.

Уширенный с помощью простого оптического устройства пучок лазера одновременно направляется на исследуемый объект и на зеркало. Отраженная от зеркала опорная волна и рассеянная объектом световая волна падают на обычную фотопластинку, где происходит регистрация возникшей сложной интерференционной картины. После соответствующей экспозиции фотопластинку проявляют, в результате чего получается так называемая голограмма — зарегистрированная на фотопластинке интерференционная картина, полученная при наложении опорной и предметной волн. Голограмма внешне похожа на равномерно засвеченную пластинку, если не обращать внимания на отдельные кольца и пятна, возникшие вследствие дифракции света на пылинках и не имеющие отношения к информации об объекте.

Для восстановления волнового поля предмета, тем самым для получения его объемного изображения, голограмму помещают в то место, где была расположена фотопластинка при фотографировании, и затем освещают голограмму световым пучком того же лазера под тем же углом, под которым было осуществлено экспонирование. При этом происходит дифракция опорной волны на голограмме, и мы видим объемное со всеми присущими самому объекту свойствами (в нем сохраняется также распределение освещенности, как и в объекте) «мнимое» изображение. Оно кажется нам настолько реальным, что даже иной раз появляется желание потрогать предмет. Разумеется, это невозможно, так как в данном случае изображение образовано голографической копией волны, рассеянной предметом во время записи голограммы.

От голограммы в глаз попадает точно такая же волна, какая попала бы от самого предмета. Кроме мнимого изображения получается также действительное изображение объекта, имеющее рельеф, противоположный рельефу самого объекта, если наблюдение ведется справа от голограммы. В этом случае трудно наблюдать действительное изображение невооруженным глазом. Если осветить голограмму с обратной стороны обращенным опорным пучком так, чтобы все лучи пучка были направлены противоположно лучам первоначального опорного пучка, то в месте первоначального расположения предмета возникает действительное изображение, доступное наблюдению невооруженным глазом. Его можно зарегистрировать на фотопластинку без применения линз.

Вопрос № 17

3. Процесс создания HTML – документа. Дескрипторы: типы, синтаксис, атрибуты.

4. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи информации. Способы оцифровки аналогового сигнала.

Билет № 18

3. Форматы записи видеоданных. Характеристики динамического объекта: продолжительность, частота кадров, размер. Сценарий динамического объекта: линеаризация сценария, параллельный монтаж, ассоциативный монтаж.

4. Понятие Веб-дизайна. Основные компоненты: плагин, апплет, скрипт, Flash.

В первую очередь определимся с видеостандартами. Их обязательно нужно учитывать при создании видеофильма или видеоролика.

PAL - видеостандарт, используемый в Европе и России: размер видео 720х576, 25 fps (25 кадров в секунду).

NTSC - 720х480, 29,97 fps.

Есть еще стандарт SECAM, о нем говорить здесь не будем, он касается телевизионного вещания.

При создании видеофильма в монтажной программе, конвертации, записи на диск обязательно следим, чтоб у нас в настройках был выбран стандарт PAL(если вы живете в Европе). Подробнее о видеостандартах.

VHS - аналоговое видео, это формат записи на видеокассетах, которые смотрели (или до сих пор смотрят) на видеомагнитофонах.

DV (Digital Video) - это видеоформат, разработанный совместно ведущими мировыми компаниями-производителями видео для цифровой записи. Этот формат имеет малый коэффициент сжатия видеосигнала (5:1) и дает высокое качество видеосъемки. В этом формате снимают видео MiniDV-камеры.

DV формат характеризуется большим видеопотоком и, соответственно, имеет большой выходной видеофайл. Часовая запись на MiniDV кассету, будет иметь объем примерно 12-13 Гб, или 1 мин - 200 Мб.

Полученное видео нужно сжать для последующего просмотра на компьютере, проекторе, DVD-плейере, в Интернете. Т.е. из полученного выскококачественного видео мы можем получить любой нужный нам формат соответствующего качества.

Внимание! Не путать с DVD (Digital Video Disc — цифровой видеодиск) - это диск с цифровой информацией, то что мы в жизни называем DVD-диск (получается масло масляное).

AVCHD - формат видео высокой четкости, расшифровывается: Advanced Video Coding - продвинутое кодирование видео, HD - High Definition - высокая четкость. Это наиболее современный формат, который используется в HD-камерах. Подробнее>>

Поговорим о стандартах сжатия.

MPEG - один из основных стандартов сжатия. Аббревиатура MPEG (Moving Pictures Expert Group) - это название международного комитета, занимающегося разработкой данного стандарта сжатия. Его разновидности:

MPEG-1 - формат сжатия для компакт-дисков (CD-ROM). Качество видео - как у обычного видеомагнитофона, разрешение 352х240, диск с фильмом в таком формате обычно обозначается VCD (VideoCD). Сейчас используется редко.

MPEG-2 - формат для DVD-дисков, цифрового телевидения. В этом формате снимают видео DVD-, HDD-, Flash-камеры.

MPEG-3 - сейчас не используется. Не путаем его с MP3 (MPEG Audio Layer 3) - технологией сжатия звука!

MPEG-4 - это формат, получаемый с помощью известных кодеков DivX, XviD, H.264 и др. Часто его называют просто MP4. Уменьшает видеопоток еще сильнее, чем MPEG-2, но картинка еще приличного качества, поэтому этот формат поддерживает большинство современных DVD-плееров. Особо нужно отметить высокое качество видео, сжатого кодеком последнего поколения H.264.

Ну а теперь сравним: фильм длительностью 1,5 часа в формате DV занимает примерно 20 Гб, в MPEG-2 - 4,7 Гб (пишем на DVD-диск), в формате MPEG-4 - 700 Мб (пишем на CD-диск).

HD (High Definition) - формат высокого разрешения, новый формат особой четкости изображения. Имеет две разновидности: HD1 с разрешением 1280х720 и HD2 - 1440х1080.

В последнее время большинство бытовых камер пишут в формате HD, основанном на кодеке MPEG-2. Качество видео высокое, но чтобы смотреть видео в формате HD, нужно иметь соответствующее оборудование для просмотра (например, ЖК или плазменный телевизор с большой диагональю), иначе вы не сможете оценить качество видео.

О просмотре и монтаже HD видео.

Расширения видеофайлов

AVI (Audio-Video Interleaved) - это расширение огромного количества видеофайлов, но не является форматом или кодеком. Это контейнер, разработанный Microsoft, в котором могут храниться потоки 4-х типов - видео, аудио, текст и midi.

В этот контейнер может входить видео любого формата от mpeg1 до mpeg-4, звуки разных форматов, возможно любое сочетание кодеков.

Чтоб определить содержимое данного контейнера, нужно воспользоваться одной из многочисленных программ от мощной Adobe Premiere до простенькой VideoToolBox (что скрывается в AVI-файле).

WMV (Windows Media Video) - это формат от Microsoft, именно в нем вы получите видеоролик, сделанный с помощью Movie Maker.

MOV - формат Apple Macintosh QuickTime, может содержать кроме видео также графику, анимацию, 3D. Чаще всего для проигрывания этого формата нужен QuickTime Player.

MKV - (Матрешка или Matroska) - тоже контейнер, который может содержать видео, аудио, субтитры, меню и пр. Имеет открытый код, пока не очень распространен, но очень перспективен.

3gp - видео для мобильных телефонов третьего поколения, имеют малый размер и низкое качество.

Рассмотрим форматы видео, которые применяются в Интернете:

FLV (Flash Video) - формат видео для размещения и передачи в Интернете, используется такими площадками для размещения видеоклипов, как YouTube, RuTube, Tube.BY, Google Video, Муви и многие другие.

SWF (Shockwave Flash) - это расширение анимации созданной в программе Adobe Flash, а также видео в формате flash, проигрывается браузерами с помощью Flash Player. Флеш-ролики тоже широко распространены в Интернете.

Значит, расширение FLV - это флеш-видео, а SWF - флеш-ролик.

RM, RA, RAM - расширения RealVideo формата от компании RealNetworks, который используется для телевизионной трансляции в Интернете. Имеет маленький размер файла и низкое качество, зато позволяет посмотреть, например, выпуск теленовостей на сайте определенной телекомпании.

Рассмотрим основные расширения, которые касаются DVD:

VOB (Versioned Object Base) - это расширение контейнера, который может содержать несколько потоков видео (формата MPEG-2) и аудио, а также меню и субтитры фильма. Это основные файлы на DVD-диске с фильмом.

IFO - файлы на DVD-диске, содержащие информацию о фильме, меню, порядке запуска VOB-файлов, необходимую, например, DVD-проигрывателю, т.е. служебные файлы. Создаются в процессе конвертирования или авторинга, т.е. записи DVD-диска.

m2v, m2p - расширения видео в формате MPEG-2. Не буду углубляться, скажу только, что такое видео нужно для авторинга, т.е. создания VOB-файлов и записи DVD-диска. Об авторинге я расскажу в другом месте.

Параллельный монтаж

Чередуя фрагменты сцен с одновременно происходящими в разных местах событиями, можно подчеркнуть их взаимосвязь, сопоставить или противопоставить героев и явления, сделать анализ событий, то есть отделить причину от следствия, предысторию от результата.

Параллельный монтаж используют также для разрешения затруднений при стыковке кадров. С помощью этого метода значительно сокращается общая длительность сцен и эпизодов, а фильм в целом становится динамичнее, так как появляется возможность исключить рутинные и малоинтересные действия героев, не вызывая скачков в развитии действия.

В одну цепочку можно объединять две или три сюжетные линии, так как отслеживать большее количество параллельных событий весьма затруднительно. Разрывать сцену лучше в самом драматичном месте, тогда зритель будет ожидать продолжения с интересом и вниманием.

А чтобы не тратить дополнительное время на повторное введение в курс событий, существенное изменение обстановки в сюжетной линии должно происходить на экране, но не за его пределами, окружение продолженной сцены должно легко угадываться зрителем. Можно возвращаться в момент разрыва, но лучше избегать даже кратковременного повтора (перекрытия) одного и того же действия.

Многократное прерывание сцены быстро надоедает, вспомним телесериалы! В каждом отдельном фрагменте обязательно должно произойти что-то интересное или существенное, иначе разрыв в представлении некоторого события будет выглядеть надуманным и лишним. Чтобы подчеркнуть взаимосвязь событий, бывает достаточно переключиться на параллельную линию всего один раз. Для обозначения равнозначности действий фрагменты чередующихся сцен делают примерно равными по длительности и по крупности планов.

«Одновременные» события вне помещения происходят (должны представляться на экране) в одинаковое время суток и время года, при той же погоде и т. п. Впечатление от съемок внутри здания может испортить пейзаж за окном, противоречащий остальным обстоятельствам и обстановке.

Одновременность дополнительно можно подчеркнуть наплывом на параллельную сцену, уместным окажется и перекрытие звуковых дорожек. Когда параллельные события развиваются и перекликаются на протяжении длительного времени, то не надо забывать, что за весной приходит лето, потом осень, зима и т. д., как и после утра наступает день, вечер и ночь.

К сожалению, элементарные ошибки порой обнаруживаются только на этапе просмотра.

Ассоциативный монтаж

Чередующиеся сцены должны вызывать у зрителя мысль о подобии, взаимосвязи, аналогии показанных образов или событий. Например, это могут быть метафоры: человек-монумент, человек-птица, человек-чайник. Такой монтаж подходит для навязывания зрителю мнения о взаимообусловленности событий и явлений, символичности происходящего на экране.

Здесь можно отступать от многих правил построения эпизода (см. Построение эпизода). Вполне допустимо начинать сцену с детального плана для вызова ассоциаций с предыдущим кадром, заканчивающимся показом объекта с подобной деталью. Например, неосторожно брошенная горящая спичка — огонь — лесной пожар, или карие глаза мужа и преданная мордочка любимого пса, или лицо папы и носик сына.

Бывают оправданны компьютерные эффекты, даже морфирование, например, падающая на язык добродушного кота капля валерьянки превращает его в страшного тигра; тщательное и длительное протирание граненого стакана преобразует последний в хрустальный бокал, ибо терпенье и труд все перетрут.

Можно использовать широкомасштабный наезд или отъезд камеры (лесоруб, закончив работать, оставляет после себя пустыню, которая становится видна после отъезда камеры или трансфокатора).

2. Веб-дизайн (от англ. Web design) — отрасль веб-разработки и разновидность дизайна, в задачи которой входит проектирование пользовательских веб-интерфейсов для сайтов или веб-приложений. Веб-дизайнеры проектируют логическую структуру веб-страниц, продумывают наиболее удобные решения подачи информации, а также занимаются художественным оформлением веб-проекта. В результате пересечения двух отраслей человеческой деятельности грамотный веб-дизайнер должен быть знаком с последними веб-технологиями и обладать соответствующими художественными качествами. Большую часть специалистов, работающих в области дизайна, обычно концентрирует в себе такое творческое образование как студия дизайна.

Веб-дизайн — вид графического дизайна, направленный на разработку и оформление объектов информационной среды интернета, призванный обеспечить им высокие потребительские свойства и эстетические качества. Подобная трактовка отделяет веб-дизайн от веб-программирования, подчеркивает специфику предметной деятельности веб-дизайнера, позиционирует веб-дизайн как вид графического дизайна[1].

В настоящее время услуги веб-дизайна предоставляют как специальные компании, так и частные лица (веб-дизайнеры или веб-мастера, являющиеся фрилансерами).

Веб-дизайнер — сравнительно молодая профессия, и профессиональное образование в области веб-дизайна в России пока не распространено. В связи с увеличением спроса на интернет растёт и спрос на дизайн сайтов, увеличивается количество веб-дизайнеров.

Плаги́н[1] (англ. plug-in, от plug in «подключать») — независимо компилируемый программный модуль, динамически подключаемый к основной программе и предназначенный для расширения и/или использования её возможностей. Плагины обычно выполняются в виде разделяемых библиотек.

Аппле́т (англ. applet от application —- приложение и -let — уменьшительный суффикс) — это несамостоятельный компонент программного обеспечения, работающий в контексте другого, полновесного приложения, предназначенный для одной узкой задачи и не имеющий ценности в отрыве от базового приложения.

Наиболее часто термин используется в следующих значениях:

Java-апплет — программный компонент в двоичном коде виртуальной машины Java, исполняется в окне браузера Web-страниц, в целях безопасности обособлен от основной системы в т. н. «песочнице» (англ. sandbox).

Элемент модульных диалоговых сред X Window System (GNOME, KDE, Xfce), Microsoft Windows, Apple Mac OS. Является приложением в машинном коде для соответствующей ОС, взаимодействует с основным приложением (менеджером окон) посредством стандартного API. Хотя обычно под аплетом подразумевают элемент, который может быть отдельно установлен, удалён или настроен пользователем, типичные примеры аплетов — часы-календарь и Языковая панель Windows, Панель управления и различные оснастки консоли MMC.

Сцена́рный язы́к или скри́птовый язы́к (англ. scripting language, в русской литературе принято название язык сценариев) — высокоуровневый язык программирования для написания сценариев — кратких описаний действий, выполняемых системой. Разница между программами и сценариями довольно размыта. Сценарий — это программа, имеющая дело с готовыми программными компонентами[1].

Согласно Джону Устерхауту, автору языка Tcl, высокоуровневые языки можно разделить на языки системного программирования (англ. system programming languages) и сценарные языки (англ. scripting languages). Последние он также назвал склеивающими языками (англ. glue languages) или языками системной интеграции (англ. system integration languages). Сценарии обычно интерпретируются, а не компилируются[2], хотя сценарные языки программирования один за другим обзаводятся JIT-компиляторами[3][4][5].

В более узком смысле под скриптовым языком может пониматься специализированный язык для расширения возможностей командной оболочки или текстового редактора и средств администрирования операционных систем[6].

Билет № 19