Формы представления звуковой информации. Способы устранения избыточности. Дать характеристику основным форматам звуковых файлов
Формы представления звуковой информации: Звуковая информация может быть представлена в различных форматах, которые зависят от методов обработки и хранения данных.
Основные формы включают:
1. Аналоговая форма: Звук представлен в виде непрерывного сигнала, который соответствует исходному звуковому колебанию. Примеры включают звук на старых грампластинках и кассетах.
2. Цифровая форма: Звук кодируется в цифровом формате, преобразуясь в последовательность чисел, которые могут обрабатываться и храниться на компьютерах. Цифровое представление обеспечивает большую гибкость в работе с информацией, включая её сжатие и обработку.
Методы устранения избыточности в звуковой информации:
Избыточность в звуковой информации представляет собой повторяющиеся или ненужные данные, которые не добавляют новой информации и могут быть удалены для уменьшения размера файлов без потери качества звука.
Основные методы устранения избыточности:
1. Сжатие данных: Применение алгоритмов сжатия позволяет снизить размер звуковых файлов без значительного ухудшения качества. Сжатие может быть без потерь или с потерями. Сжатие без потерь (например, форматы FLAC, ALAC) позволяет восстановить оригинальное качество звука. Сжатие с потерями (например, MP3, AAC) снижает качество, но значительно уменьшает размер файла.
2. Предсказание и фильтрация: Использование алгоритмов, которые предсказывают будущие значения на основе предыдущих, помогает уменьшить избыточность данных.
Основные форматы звуковых файлов:
MP3 (MPEG-1 Audio Layer 3): Один из самых популярных форматов с потерями, предназначенный для сжатия аудиофайлов с уменьшением их размера. Широко используется в музыкальных приложениях и потоковых сервисах, обеспечивая хороший баланс между качеством и размером файла.
Рисунок 25 – Представление звука при вводе и выводе звука
WAVE: формат с несжатыми данными, представляющий стандартный способ хранения звуковых файлов в точности с оригиналом. Из-за отсутствия сжатия файлы могут занимать значительный объем.
Рисунок 26 – Схема структуры WAVE
FLAC (Free Lossless Audio Codec): Формат сжатия без потерь, который сохраняет оригинальное качество звука. FLAC часто используется для хранения аудио высокого качества, особенно в профессиональной и аудиофильской среде.
AAC (Advanced Audio Codec): Формат с потерями, который более эффективен по сравнению с MP3 при тех же битрейтах. Часто применяется в потоковых сервисах, таких как YouTube и Apple Music.
OGG: Открытый формат с потерями, который предлагает высокое качество при меньших размерах файлов. Широко используется в играх и веб-приложениях.
ALAC (Apple Lossless Audio Codec): Формат сжатия без потерь, разработанный компанией Apple для хранения аудио с сохранением оригинального качества на своих устройствах и в приложениях.
Структура формата mp3
Рисунок 27 – Структура формата MP3
Структура формата MP3 заключается в поделении аудиофайла на участки, называемые фреймами. У каждого фрейма свои характеристики и параметры, указанные в коде. Определённого количества фреймов на один файл нет.