Типы сжатия с потерями. Компрессия звука. Музыка

Типы сжатия с потерями

Существуют две основных схемы сжатия с потерями:

В трансформирующих кодеках фреймы изображений или звука трансформируются в новое базисное пространство и производится квантование. Трансформация может осуществляться либо для всего фрейма целиком (как, например, в схемах на основе wavelet-преобразования), либо поблочно (характерный пример — JPEG). Результат затем сжимается энтропийными методами.

В предсказывающих кодеках предыдущие и/или последующие отсчеты данных используются для того, чтобы предсказать текущий отсчет изображения или звука. Ошибка между предсказанными данными и реальными вместе с добавочной информацией, необходимой для производства предсказания, затем квантуется и кодируется.

В некоторых системах эти две техники комбинируются путём использования трансформирующих кодеков для сжатия ошибочных сигналов, сгенерированных на стадии предсказания.

Компрессия звука

Музыка

MP3 — Определён спецификацией MPEG-1
Ogg Vorbis (отличается отсутствием патентных ограничений и более высоким качеством)
AAC, AAC+ — существует в нескольких вариантах, определённых спецификациями MPEG-2 и MPEG-4, используется, например, в Apple Computer
eAAC+ — формат, предлагаемый Sony, как альтернатива AAC и AAC+
Musepack
WMA — собственность Microsoft
ADPCM
ATRAC
Dolby AC-3
DTS
MPEG-1 Audio Layer II
VQF

MP3 (более точно, англ. MPEG-1/2/2.5 Layer 3; но не MPEG-3) — третий слой формата кодирования звуковой дорожки MPEG, лицензируемый формат файла для хранения аудиоинформации.

MP3 является одним из самых распространённых и популярных форматов цифрового кодирования звуковой информации с потерями.

MPEG 1 Layer III (реже MPEG 2 Layer III), также иногда именуемый людьми некомпетентными MPEG 3 (такого формата не существует), уже долгие годы является для многих пользователей единственной ассоциацией со словосочетанием “компьютерная музыка”. Разработанный в конце 80-х годов формат, позволявший сжимать музыку до 10 раз без катастрофических потерь качества, быстро прижился на домашних компьютерах.

Оптимальный битрейт сжатия – около 192 Кb/s. Возможно использование переменного битрейта. Когда диапазон звучащих частот невелик, битрейт снижается, а когда звучит много всего сразу, то, наоборот, повышается. Качество звучания MP3-файла может сильно зависеть от выбранных кодировщика и проигрывателя. Для создания MP3-файлов идеально подходит бесплатный LAME, а для воспроизведения – одна из последних версий Winamp.

1.3. Стандарт Audio CD. Основные свойства и характеристики.

Звуковой компа́кт-диск (CDDA, англ. Compact Disc Digital Audio, также называемый англ. Audio CD и Red Book) — международный стандарт цифровой звуковой системы компакт-диск, представленный фирмами Philips и Sony.

Формат хранения звуковой информации — PCM 44,1 кГц, 16-бит стерео, битрейт 1411,2 кбит/с.

1.4. Аналоговая и цифровая звуковая аппаратура. Устройства для работы со звуком.

Аналоговые устройства

Воспроизведение

Громофон (без электричества)

Магнитофоны

Бобинные магнитофоны

Колонки, наушники, динамики

Усилитель

Запись

Микрофоны

Эквалайзер

Микшер

Цифровые устройства

Микшеры

Синтезаторы

Плееры

Диктофоны

1.5. Аналоговое и цифровое видео. Форматы цифрового и аналогового видео. Основные отличия.

8-миллиметровая лента

Video-8 – Эквивалент качества VHS, но с меньшим форм-фактором.

High-8 – Улучшенное качество видеозаписи

Digital-8 – Цифровое качество видеозаписи DV

Цифровое видео

No compress (RLE) – полные кадры без сжатия (последовательность BMP).

Motion JPEG – последовательность JPEG. Используется в цифровых фотокамерах Canon и цифровых кинотеатрах (Digital 3d, Digital Cinema).

MPEG-2

MPEG-4

h.264

Windows Media Video

Adobe Flash Video

Real Media

1.6. Форматы сжатия видео с потерями и без потерь. Основные принципы сжатия видео информации. Форматы видео, обеспечивающие максимальное сжатие.

No compress (RLE) – полные кадры без сжатия (последовательность BMP).

MPEG-2

MPEG-4

h.264

Windows Media Video

Adobe Flash Video

Real Media

1.7. Стандарт DVD Video. Основные параметры, свойства, назначение.

DVD (ди-ви-ди, англ. Digital Versatile Disc — цифровой многоцелевой диск; также англ. Digital Video Disc — цифровой видеодиск) — носитель информации, выполненный в форме диска, имеющего такой же размер, как и компакт-диск, но более плотную структуру рабочей поверхности, что позволяет хранить и считывать больший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны и линзы с большей числовой апертурой.

Для воспроизведения DVD с видео необходим DVD-оптический привод и декодер MPEG-2 (то есть либо бытовой DVD-проигрыватель с аппаратным декодером, либо компьютерный DVD-привод и программный проигрыватель с установленным декодером). Фильмы на DVD сжаты с использованием алгоритма MPEG-2 для видео и различных (часто многоканальных) форматов для звука. Битрейт сжатого видео варьируется от 2000 до 9800 Кбит/с, часто бывает переменным (VBR). Размер видео кадра для стандарта PAL равен 720×576 точек, а для стандарта NTSC — 720×480 точек.

Аудиоданные в DVD-фильме могут быть в формате PCM, DTS, MPEG или Dolby Digital (AC-3). В странах, использующих стандарт NTSC, все фильмы на DVD должны содержать звуковую дорожку в формате PCM или AC-3, а все NTSC-плееры должны эти форматы поддерживать. Таким образом, любой стандартный диск может быть воспроизведён на любом стандартном оборудовании.

1. 720*576 (PAL)

2. 4000-8000 kbps (возможный переменный битрейт)

3. Основан на формате mpeg-2

4. Носитель DVD (4,7 GB (DVD+/-/RW) 8,5 GB (DI))

5. Звук:

1) mpeg-3, 48kHz, 224 kbps, Stereo)

2) PCM (No compress Wav 48kbps, stereo)

3) Dobly Digital (5,1)

6. Файл mpeg-2 имеет разрешение *.VOB

1.8. Стандарт Video CD. Основные параметры, свойства, назначение.

Video CD (сокращённо VCD) — стандарт для хранения видео со звуком на компакт-дисках. Формат VCD может быть воспроизведён на специальных VCD-проигрывателях, большинстве настольных DVD-плееров, персональных компьютерах и некоторых игровых консолях. Стандарт был создан благодаря совместным усилиям таких компаний, как Sony, Philips, Matsushita, Toshiba и JVC. Качество изображения сопоставимо с VHS-видео. Video CD может содержать до 99 аудио/видеодорожек (англ. A/V-tracks), которые могут иметь проигрываемые элементы, такие как видео, аудио или одиночные изображения (до 2000 картинок высокого разрешения) со звуковым сопровождением или без него.

352*288 (PAL). 352*240 (NTFS).
1125 kbps.
Основан на формате MPEG-1.
Носитель CD (700mb)
Звук: Mpeg-1 Layer 2 160 kbps
Файл mpeg-1 имеет разрешение *.dat

1.9. Стандарты PAL и NTSC. Их сходства и отличия.

PAL (англ. Phase Alternating Line — построчное изменение фазы) — система аналогового цветного телевидения, разработана инженером немецкой компании «Telefunken» Вальтером Брухом и представленная как стандарт телевизионного вещания в 1967 году.

NTSC (от англ. National Television Standards Committee — Национальный комитет по телевизионным стандартам) — система аналогового цветного телевидения, разработанная в США. 18 декабря 1953 года впервые в мире было начато цветное телевизионное вещание с применением именно этой системы.

PAL

25fps

NTFS

29,97fps

1.10. Битрейт. Назначение, области использования.

Битрейт (англ. bit rate) — буквально, скорость прохождения битов информации. Битрейт принято использовать при измерении эффективной скорости передачи информации по каналу, то есть скорости передачи «полезной информации» (помимо таковой, по каналу может передаваться служебная информация — например, стартовые и стоповые биты при асинхронной передаче по RS-232 или контрольные символы при избыточном кодировании).

Термин битрейт используется в двух основных значениях:

Характеристика канала или устройства — максимальное количество бит, которое можно передать в единицу времени.
Величина потока данных, передаваемого в реальном времени (минимальный размер канала, который сможет пропустить этот поток без задержек). Частный случай — битрейт сжатого звука или видео.

Битрейт выражается битами в секунду (бит/c, bps), а также производными величинами с приставками кило- (кбит/с, kbit/s, kbps), мега- (Мбит/с, Mbit/s, Mbps) и т. д.

1.11. Средства работы с аналоговым и цифровым видео. Программные и аппаратные средства для работы с аналоговым и цифровым видео, их основные свойства.

Adobe Premiere Pro — профессиональная программа нелинейного видеомонтажа компании Adobe Systems. Является наследником программы Adobe Premiere (последняя вышедшая версия которой носила номер 6.5). Первая версия программы (она же «Adobe Premiere» 7) вышла 21 августа 2003 года для систем на базе ОС Windows.

Adobe Premiere 6.5 стала самой массовой программой на рынке профессиональной работы с видео. Компания Adobe долго не выпускала обновление, однако затем появился принципиально новый продукт, на новом движке: Adobe Premiere Pro. ^[5]

Premiere Pro поддерживает высококачественное редактирование видео разрешения 4K x 4K и выше, с 32-битовым цветом, как в RGB, так и YUV цветовом пространстве. Редактирование аудиосемплов, поддержка VST аудиоплагинов (plug-in) и звуковых дорожек 5.1 surround. Архитектура Premiere Pro плагинов позволяет импортировать и экспортировать материалы контейнеров QuickTime или DirectShow, а также даёт поддержку огромного количества видео- и аудиоформатов от MacOS и Windows.

1.12. Форматы видеокамеры и носители информации, обеспечивающие наилучшее качество картинки при прочих равных условиях. Обосновать выбор того или иного решения.

8-миллиметровая магнитная лента

1. Video-8 – Эквивалент качества VHS, но с меньшим форм-фактором.

2. High-8 – улучшенное качество видеозаписиDV

3. Digital-8 – Цифровое качество видеозаписи DV

No compress (RLE) – полные кадры без сжатия (последовательность BMP).

MPEG-2

MPEG-4

h.264

Windows Media Video

Adobe Flash Video

Real Media

Video CD

DVD-Video

1.13. Виды графических изображений. Принципы хранения графики. Основные форматы хранения графических изображений и цифровых фотографий.

BMP - графический формат для хранения растровых изображений. Первоначально BMP хранил только аппаратно-зависимые растры, теперь современные технологии позволяют хранить и аппаратно-независимые (DIB — Device Independent Bitmap). Такой формат поддерживают системы Windows и OS/2. Расширение формата BMP: .bmp, .dib и .rle. Глубина цвета составляет от 1 до 48 бит на пиксель.

GIF - (Graphics Interchange Format) предназначен для хранения изображений. Преимущество формата GIF в том, что он может хранить изображения, не потеряв в качестве. Компания CompuServe создала такой формат в 1897 году. Он назывался GIF87a. Позднее он был переименован в GIF89a.

ICO - (Windows icon)позволяет хранить значки файлов в Microsoft Office. Такой формат имеет прямую аналогию CUR (Windows cursors), которая хранит курсоры.
Стандартный размер - это квадратный значок со стороной 16, 32, 48 пикселов. Могут использоваться значки и с другими размерами, например: 24, 40, 60, 72, 92, 108, 128 пикселов.
Такие значки хранятся в несжатом виде.
Цвет значков может быть естественным (True Color), High Color или с определенной палитрой (может состоять из 256, 16 или 2 цветов).
Формат ICO очень близок к BMP. Главное их отличие – маска, которая «кладется» на задний план изображения.

JPEG - (Joint Photographic Experts Group) – метод сжатия изображения.
Расширения: .jpeg, .jfif, .jpg, .JPG, или .JPE.
Принцип: сжатие изображения с потерей качества.

В 1986 группа С1ТТ начала изучение способ сжатия цветных файлов. В 1987 произошло объединение ISO и C1TT, и группа получила название JPEG.
Этот формат позволяет сжимать полноцветные изображения глубиной от 6 до 24 бит/пиксель с высокой скоростью и такой же эффективностью.
JPEG – это не стандартный формат изображений.

PSD - (Photoshop Document) – один из видов растровых форматов, предназначенный для хранения графических изображений. Такой формат был создан специально для Adobe Photoshop. Недостатки формата: большой объем и невозможность «работы» во всех графических программах. Главное преимущество: сжимание файла без потери качества.

PNG - (Portable Network Graphics) – один из видов растровых форматов, предназначенный для хранения графических файлов. Обеспечивает сжатие без потери качества. Цель создания такого формата: улучшить формат GIF, который требует лицензию для использования.
Расширение: PNG или png.

1.14. Принцип работы ЭЛТ – монитора и LCD – дисплея. Соотношения сторон экрана.

Для создания изображения в ЭЛТ-мониторе используется электронная пушка, откуда под действием сильного электростатического поля исходит поток электронов. Сквозь металлическую маску или решетку они попадают на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными люминофорными точками.
Поток электронов (луч) может отклоняться в вертикальной и горизонтальной плоскости, что обеспечивает последовательное попадание его на все поле экрана. Отклонение луча происходит посредством отклоняющей системы. Отклоняющие системы подразделяются на седловидно-тороидальные и седловидные. Последние предпочтительнее, поскольку создают пониженный уровень излучения.

Отклоняющая система состоит из нескольких катушек индуктивности, размещенных у горловины кинескопа. С помощью переменного магнитного поля две катушки создают отклонение пучка электронов в горизонтальной плоскости, а другие две - в вертикальной.
Изменение магнитного поля возникает под действием переменного тока, протекающего через катушки и изменяющегося по определенному закону (это, как правило, пилообразное изменение напряжения во времени), при этом катушки придают лучу нужное направление. Путь электронного луча на экране схематично показан на рис. 1.3. Сплошные линии - это активный ход луча, пунктир - обратный.

Жидкокристаллический дисплей (ЖК-дисплей (ЖКД), жидкокристаллический индикатор (ЖКИ), англ. Liquid crystal display (LCD)) — плоский дисплей на основе жидких кристаллов, а также устройство (монитор, телевизор) на основе такого дисплея.

Простые приборы с дисплеем (электронные часы, телефоны, плееры, термометры и пр.) могут иметь монохромный или 2—5-цветный дисплей. Многоцветное изображение формируется с помощью RGB-триад.

4:3

16:9

1.15. Принципы построения компьютерных презентаций. Программная реализация, эстетические и стилистические особенности.

Компьютерная презентация (англ. presentation – «представление») – это электронный документ в виде упорядоченного и связанного набора отдельных кадров (слайдов), выполненных в технологии мультимедиа.

Компьютерные презентации имеют широкое распространение в современном информационном поле деятельности человека: это и сфера рекламы в бизнесе (проведение рекламных акций и выставок), и сфера административного управления (проведения совещаний и конференций), и сфера образования (учебные слайд-фильмы). Предшественниками компьютерных презентаций в прошлом можно назвать диафильмы и слайд-фильмы, но они, конечно, сильно проигрывали в привлекательности из-за невозможности использовать видео, звуковые и анимационные эффекты.

Презентации могут быть интерактивными (содержать элементы управления) и непрерывными с линейной (последовательной) структурой. (Примеры И.Г. Семакина)

Для создания и демонстрации презентаций наиболее распространёнными программными средствами сегодня являются: Macromedia Director, Adobe Captivate, Photodex ProShow, ProShow Producer, приложения в составе пакета MS Office - PowerPoint и пакета OpenOffice.org - Impress.

1.16. Технология перекодирования из стандарта Audio CD в формат со сжатием mp3.

1.17. Операции необходимые для выполнения записи с аналоговой аудио кассеты в цифровой формат mp3

1.18. DSLR видеокамеры. Их преимущества, недостатки, технические характеристики и особенности.

DSLR (Digital single-lens reflex camera) - это цифровой однообъективный зеркальный фотоаппарат.

Объектив
Зеркало
Затвор
Светочувствительная поверхность (матрица, пленка)
Матовый фокусировочный экран
Конденсорная линза
Пентапризма
Видоискатель

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒