Кодирование звука

Временное сжатие

Пространственное сжатие

Сжатие видеоданных

Чем больше размер кадра, глубина цвета изображения, частота смены кадров, тем качественнее будет видео, тем большим будет размер его файла. Так, например, десятисекундный полноэкранный видеоматериал (без звука) с частотой 30 кадров в секунду и глубиной цвета 24 бита (RGB) потребует для хранения:

640×480×24×30×10 = 2211840000 бит ≈ 263,67 Мбайт.

Для уменьшения размера файла можно идти по пути уменьшения значений всех параметров видеоизображения, но при этом существенно пострадает качество. Чтобы сохранить максимальное количество данных в небольшом файле, разработчиками программного обеспечения предлагаются различные схемы сжатия видеоданных. В основном на практике применяются две схемы сжатия – пространственная и временная.

В пространственном способе сжатия программа анализирует пиксели изображения и сохраняет только ключевой (начальный) кадр, на основе которого строится изображение. Для последующих кадров сохраняется лишь разница – отличия от начального кадра.

Во временном способе сжатия анализируются и запоминаются пиксели в тех областях экрана, которые не изменяются с течением определённого времени. Если не использовать временное сжатие, то кадры видеопроекта будут сохраняться на диске каждую секунду независимо от того, изменяется изображение на экране или нет. В результате использования временного сжатия, вместо фиксации множества кадров с одинаковым изображением, на диске сохраняется один ключевой кадр, изображение которого не изменяется на протяжении длительного интервала времени, и информация о том, сколько времени кадр присутствует на экране. Другие кадры добавляются только тогда, когда изображение в кадре изменится.

При работе в редакторах цифрового видео пользователь самостоятельно выбирает не тип сжатия, а подходящий кодек.

Кодеками (от английского co mpression/ dec ompression) называются подсистемы сжатия и восстановления видеоданных. В настоящее время существует большое разнообразие кодеков, каждый из которых, используя определённый тип сжатия, работает по оригинальному алгоритму. Например, кодек Cinepak обеспечивает временное сжатие данных (во время создания или экспортирования проекта можно указать, сколько ключевых кадров в секунду нужно сохранять при сжатии), а кодек Apple Animation реализует пространственную модель сжатия.

Из курса физики известно, что звук представляет собой механическую волну с непрерывно меняющимися амплитудой и частотой. Чем выше амплитуда, тем громче звук, чем меньше частота, тем ниже тон.

Для представления звуковой информации в памяти компьютера непрерывный звуковой сигнал должен быть преобразован в последовательность электрических импульсов (нулей и единиц). Принцип кодирования звука можно описать следующим образом.

Координатная плоскость, на которой графически представлена звуковая волна, разбивается на горизонтальные и вертикальные линии. Горизонтальные линии отмечают уровни громкости, а вертикальные – количество измерений уровней громкости в секунду. Количество измерений в секунду называют частотой измерений, или частотой дискретизации. Частота дискретизации измеряется в герцах (1Гц соответствует одному измерению в секунду). Для графика, изображённого на рисунке 19б, частота дискретизации составляет 20 Гц.

Такой способ разбиения позволяет заменить непрерывную зависимость на дискретную последовательность уровней громкости, каждому из которых может быть присвоено значение в двоичном коде.

Количество уровней громкости, значения которых могут фиксироваться при дискретизации, определяет качество записанного звука. Для записи номеров уровней градации звука (аналогично уровням градации серого при кодировании цвета) используется двоичный код.

На рисунке 19б диапазон колебаний звуковой волны представлен 16-ю уровнями градации интенсивности (амплитуды) звука. Для записи номера каждого из этих уровней (от 0 до 15) в двоичном коде потребовалось 4 ячейки или 4 бита памяти (16 = 2⁴).

Количество бит информации, кодирующих уровень интенсивности звуковой волны в каждый момент времени (соответствующий моменту дискретизации), называют глубиной звука.

Таким образом, глубина звука в данном примере 4 бита.

Чем больше количество уровней (оттенков звука) и частота дискретизации, тем более точно фиксируются данные о колебаниях звуковой волны, то есть более точно описывается звук.

Параметр глубины звука можно сравнить с глубиной цвета при кодировании изображения, а частоту дискретизации с разрешением.

Качественное звучание обеспечивается при параметрах кодирования глубины звука 16 бит и частоте дискретизации 44,1 Гц. Приемлемое качество цифрового звука для передачи речи – 8 бит, 8 кГц.

Дата добавления: 2014-01-04