4.6 Звук

Звукозаписывающая и звуковоспроизводящая аппаратура воспринимает звук как изменение напряжения электрического тока. Хранение звука в машиночитаемом виде осуществляется с помощью аналого-цифрового преобразования, когда на машинный носитель записываются данные о величине напряжения через определенные промежутки времени. Размер этих промежутков задает частоту дискретизации (sampling rate) – число измерений напряжения через равные промежутки времени для преобразования звука в аналоговое напряжение в Гц.

Для воспроизведения звуковых файлов обычно используются внешние устройства разных типов, обеспечивающие обратное преобразование машинных кодов в электрический ток, а также синтезаторы, генерирующие ноты определенного тембра на основании команд компьютера. Разработан унифицированный язык таких команд, общий для синтезаторов разных типов. Он получил название MIDI -- Musical Instrument Digital Interface.

MIDI. Область применения формата - хранение и обмен звуковыми данными, воспроизводимыми с помощью синтезатора. Основные характеристики формата: компактность файлов по сравнению с файлами оцифрованного звука, файлы содержат ссылки на ноты, а не детальную запись звука. Формат General MIDI описывает около 200 инструментов, которые могут использоваться в MIDI-файлах. Недостатки формата: формат MIDI не определяет в явном виде всех тонкостей воспроизведения звука, для высококачественного и точного воспроизведения необходим мощный синтезатор и большой объем памяти на звуковой карте.

Основные форматы звуковых файлов, рассчитанных на воспроизведение внешними устройствами, являются платформно-зависимыми, т. к. в среде UNIX и Windows утвердились свои стандарты (соответственно AU и Wave).

AU - AU Sun, SND NeXT. Область применения формата - хранение и обмен звуковыми данными. Основные характеристики формата: файлы рассчитаны, как правило, на один канал 8000 Гц или на 16-битовый линейный стереозвук с частотой дискретации 22050 и 44100 Гц. Недостатки формата - ограниченная платформенная мобильность (системы NeXT, SUN, Unix), многозначность расширения (расширение .snd активно используется в других форматах).

WAVE - WAVE RIFF Microsoft Windows. Область применения формата- хранение звуковых данных Windows. Основные характеристики формата wave – специальный тип файла RIFF (Resource Interchange File Format), позволяющий сохранять произвольные данные в структурированном виде, большой размер файлов. Недостатки формата - ограниченная платформенная мобильность (Windows).

AIFF – Audio Interchange File Format. Во многом напоминает формат WAVE, но позволяет использовать как оцифрованный по модуляциям звук, так и закодированный по нотам, с наличием образцов – шаблонов для индивидуальных нот. Поддерживает до 16 бит 44 KHz стерео, существуют приложения для платформ SGI, Windows PC и Macintosh.

4.7 Видео

Для хранения видеоданных на сегодняшний день наиболее часто используются два основных формата, разработанных фирмами Microsoft и Apple AVI и QuickTime.

AVI - Audio/Video Interleave Format. Базовый видеоформат для операционной среды Windows. Область применения формата: видеоданные и связанное с ними звуковое сопровождение. Основные характеристики формата: подсистема сжатия и восстановления видеоданных, называемая кодеками (compression/decompression - codec), жесткая, единая на весь фильм частота показа видеоданных. Недостатки формата: часто возникающее явление асинхронности в процессе распаковки и воспроизведения видео- и аудиоданных, высокие требования к аппаратному обеспечению при воспроизведении файлов.

QuickTime – формат Apple. Область применения формата: хранение видео-, аудио- и других изменяющихся во времени данных, разработка прикладных программ . Основные характеристики формата: поддержка видео, аудио и графических данных на разных носителях, поддержка нескольких параллельных аудио- и видеодорожек с данными различного типа и неодинаковой продолжительности, возможность наложения дорожек, редактирования. Недостатки формата - ограниченная платформенная мобильность (Windows, Macintosh) .

Эти форматы могут быть рекомендованы для хранения видеоданных, если не предполагается иметь дело с продуктами, связанными с разными платформами. Для межплатформенного обмена более пригоден формат, предложенный Экспертным комитетом по видеоданным ISO (Motion Picture Experts Group) в качестве стандарта высококачественного сжатия видеоматериала.

MPEG - Motion Picture Experts Group. Область применения формата: видео- и аудиоданные. Основные характеристики формата: платформенная мобильность (существуют приложения для основных операционных систем), поддержка как видео- и аудиоданных, так и объединенных аудиовидеоданных, поддержка формата сжатия с потерями, опирающегося на особенности зрительного и звукового восприятия человека. Недостатки формата: сравнительно высокие требования к скорости передачи данных, большой объем вычислений при декодировании MPEG, обилие специфических версий формата (MPEG-1, -2, -3, -4), не всегда имеющих прямую и обратную совместимость. Для кодирования видеоданных в формат MPEG нужны специализированные аппаратные средства, т. к. настольный компьютер не может обеспечить требуемую скорость вычислений.