Мультимедиа в образовании: контекст информатизации (стр. 38 )

Формат определяет файл, имеющий блочную структуру. В начале файла расположена системная информация (количество каналов звучания, частота дискретизации, звуковое разрешение и т. д.). После системной информации в файле расположены собственно звуковые данные, причем структура этих данных различна в случае воспроизведения монофонического и стереофонического звука. В случае монофонического звука отсчеты располагаются последовательно друг за другом. В случае стереофонического звука отсчеты различных каналов расположены вперемешку: отсчет первого канала, затем отсчет второго и т. д.

Формат записи анимации

Формат FLIC сначала записывает полный первый кадр анимации, а затем только различия между каждым текущим и предыдущим кадрами. Этот формат записи достаточно удобен и поэтому поддерживается многими анимационными программами на платформе IBM PC.

Для удобства записи создаваемой анимации на видеопленку, а также оцифровки видеоизображения для дальнейшей обработки на компьютере, большинством пакетов программного обеспечения поддерживается возможность перевода последовательности кадров (фильм) в ряд отдельных файлов, содержащих изображение только одного кадра. Отдельные кадры могут быть записаны в любом совместимом формате, например, TIFF, GIF, BMP и т. д.

Форматы 8 мм и Нi8

Представленный в 1985 г. в качестве совместного стандарта нескольких производителей, формат 8 мм использует пленку самой маленькой ширины и самую маленькую кассету, что сделало его очень популярным для легковесных портативных камер (8 мм = 1/4" или 0.25 дюйма). Относительно небольшая поверхность компенсируется использованием пленки со специальным «металлическим» покрытием, позволяющим записывать сигналы высокого уровня. Конструкция видеоустройств формата 8 мм такова, что пленка огибает магнитную головку примерно на 30 градусов больше, чем в других вариантах. Это обеспечивает качество звукового сигнала аудио компакт-дисков.

В 1989 г. улучшенной модификацией формата 8 мм был представлен формат Нi8. Диапазон несущей частоты яркости был расширен до 2 МГц, в то время как в формате 8 мм ширина диапазона – 1,2 МГц. В результате разрешение кадра изображения повысилось и стало более 400 строк, кроме того, улучшилось качество цветопередачи.

В формате Нi8 впервые был применен прием, который достаточно давно применялся в профессиональной видеоаппаратуре. Совместно с видеоизображением и аудиосопровождением на ленту могут записываться синхронизирующие импульсы (тайм-код). При монтаже видеофрагментов синхронизация по тайм-коду позволяет осуществлять более качественный монтаж.

Форматы Betacam SP, M-II, D-3

Формат Betacam SР (Superior Performance) является вторым поколением формата Betacam, разработанного фирмой Sony. Этот формат стал достаточно популярным в области промышленного и массового телевещания, поскольку он использует форму компонентного видеосигнала на 1/2" пленке. Betacam SР может использовать как стандартные металлооксидные пленки, так и пленки с "металлическим" покрытием, что улучшает качество изображения.

Формат M-II также является вторым поколением семейства М-форматов, первоначально представленного фирмой Matsushita. В настоящее время данный стандарт составляет конкуренцию формату Веtасаm SР. Формат M-II использует для записи компонентного видеосигнала исключительно специальные пленки типа «металл».

Цифровой формат D-3 разработан фирмой Panasonic и широко применяется в телевидеоиндустрии. Он использует 1/2" пленку типа «металл» и может одновременно записать до 8 независимых видеоканалов. Для обеспечения таких технических характеристик в два раза повышена плотность записи на магнитную ленту. Но, несмотря на запись с высокой плотностью, звук и видеоизображение остаются лучше, чем в других системах, поскольку для этого используется усовершенствованный метод кодирования.

Форматы VHS и S-VHS

VHS (Video Home System) формат объединяет видеодорожку, предназначенную для записи видеоизображения в форме композитного сигнала, и звуковую дорожку для записи стереозвука стандарта Hi-Fi (High-Fidelity). Разрешение кадра VHS изображения составляет 240 строк, что позволяет записывать видеоматериал с удовлетворительным качеством. В связи с этим, VHS стал массовым форматом при распространении видеопродукции для просмотра в домашних условиях, но не был рекомендован для профессиональной записи и обработки видеопродукции.

В 1987 г. фирма JVC представила новый формат S-VHS (Super Video Home System). Он использовал такие же по размеру кассеты, как и VHS, но с лучшим магнитным слоем пленки. Важным отличием S-VHS является тот факт, что для получения большего разрешения кадра (в S-VHS 400 строк) используется видеосигнал формата Y/C, где яркость и цветность хранятся как отдельные сигналы. В связи с этим S-VHS дает улучшенное отношение основного сигнала к помехам в сигнале яркости и цветности. Этот стандарт также предусматривает запись Hi-Fi звука.

Форматы векторной графики

Основной идеей векторной компьютерной графики является утверждение, что любое, даже самое сложное, изображение можно нарисовать, используя ограниченный набор примитивов. К таким примитивам можно отнести простейшие геометрические объекты, такие как точка, прямая линия, кривая, прямоугольник, эллипс и т. д. Основываясь на данной идее, авторы разработали графические редакторы, позволяющие создавать графические изображения в векторном виде.

Особенности создания векторной графики отразились и на форматах хранения изображений. Так как векторное изображение описывается набором координат примитивов, для хранения изображения необходимо запомнить только эту информацию. Таким образом, векторные форматы изображений хранят только математическое описание изображения, а не описание каждого пикселя, как это делается в растровых форматах. Способ хранения в форме математического описания позволяет существенно сократить объем данных, но неприменим для хранения классической мультипликации, так как для воссоздания изображения необходимо произвести большее количество вычислений, чем при распаковке растрового формата.

Наиболее известными и широко распространенными форматами подобного рода стали: Encapsulated PostScript (EPS) фирмы Adobe Systems, внутренний векторный формат CDR программы CorelDraw, форматы AI программы Adobe Illustrator и формат DXF (Data Exchange Format).

Форматы и кодеки ФЦВ

Microsoft Video for Windows использует четыре основных кодека для сжатия AVI файлов цифрового видео – Microsoft Video 1, RLE compression, Cinepak Codec by SuperMatch и Intel Indeo Video R3.2 (INDEO – Intel video). Кодек Microsoft Video 1 предназначен для сжатия реалистических видеофрагментов и рассчитан на разрешение цвета не более, чем 16 бит. Кодек RLE compression (run-length encoding) предназначен для сжатия в AVI файл анимации. Cinepak Codec by Super Match и Intel Indeo Video R3.2 используют 24-битное разрешение цвета и позволяют достаточно большую степень сжатия – порядка 10:1.

Формат Apple QuickTime также имеет несколько отличных друг от друга кодеков Video, Animation, Cinepak, Graphics, Photo-JPEG и другие. Наиболее качественными являются кодеки Cinepak и Video.

Фрактальное сжатие растровых изображений

Основная идея фрактального сжатия состоит в том, чтобы выразить графическое изображение через систему итерационных функций. При этом изображение может показываться очень быстро и масштабироваться с генерацией бесконечного числа фрактальных деталей. Метод Fractal Transform позволяет сжимать изображение до очень маленьких размеров, одновременно сохраняя очень высокое качество, подобное исходному. Например, фрактальное сжатие в файлах FIF (Fractal Image Format) снижает исходный информационный объем 1.5 Мб до 10 Кб.

Метод фрактального сжатия имеет так называемое свойство независимости от разрешения. Это означает, что сжатое изображение можно восстанавливать в любом размере – как с более высоким разрешением, так и с более низким, чем исходное изображение, причем без заметной потери качества образа. Например, изображение из одного и того же файла может служить в качестве картинки для предварительного просмотра или быть полноэкранным.

Фрактальные изображения хранятся в качестве математических моделей, аналогичных языкам описания страницы типа Postscript. Поскольку фрактальная информация хранится, как набор инструкций, для восстановления сжатого изображения не требуется дополнительных аппаратных средств, т. е. сжатые файлы содержат всю необходимую информацию и указания для восстановления изображения чисто программным путем.

Хранение MIDI-данных

Для хранения музыкальных фрагментов в компьютере используются MIDI-файлы. Эти файлы имеют специальный формат, позволяющий хранить необходимую системную информацию и поток MIDI-команд. Так как MIDI -команды содержат только управляющую информацию, определяющую проигрывание музыкального фрагмента при помощи синтезатора и не содержат данных о собственно звучании того или иного голоса, то объем данных, необходимых для хранения 5-минутного фрагмента, обычно не превышает 100 – 200 Кбайт.

Для сравнения приведем данные об объеме информации, необходимом для хранения такого же по длительности фрагмента при использовании оцифрованного звука. Если использовать для записи звука 16-битное звуковое разрешение, частоту дискретизации 44 кГц и записывать стереозвук, то для хранения одной секунды звука потребуется 176 Кбайт. Следовательно, для хранения 5-минутного фрагмента необходимо почти 53 Мбайт. Это в 305 раз больше, чем соответствующий MIDI-файл.

Хранение реалистического звука

Хранение звуковых фрагментов, оцифрованных при помощи компьютера, осуществляется в файлах специальных форматов. Существует много различных форматов записи звука, но основная информация обычно одинакова. Звуковой файл состоит из двух частей: системной информации, отражающей формат записи звука и непосредственно данных, представленных в этом формате.

Для хранения звука требуется большой объем свободного дискового пространства, так как размер звукового файла напрямую зависит от того, с каким качеством вы цифруете звук. Так, например, если вам необходимо высокое качество звука, сравнимое с качеством звука компакт-диска (16 бит, 44 кГц, стерео), то вам необходимо хранить 176 Кб на одну секунду звучания. Таким образом, на один CD-ROM емкостью 640 Мб вы можете записать около 70 мин. оцифрованного звука. При оцифровке звука с более низким качеством (например: 8 бит, 22 кГц, моно) вам потребуется 22 Кб на секунду звучания, что позволяет записать на CD-ROM уже почти 8 ч. звука.