МУЛЬТИМЕДИЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Что такое мультимедиа?
Само слово мультимедиа образовано из латинских: «мульти» — много и «медиа» — среда, носитель, средства сообщения — и его можно перевести как «многообразная среда». В мультимедиа-продукте объединяются двухмерные и трехмерные изображения, звуковое сопровождение, музыка, анимация, видео-, текстовая и числовая информация и т.д. Подчеркнем, что все эти виды информации должны образовывать единое целое. Хорошим примером является мультимедийный компакт-диск с альбомом записей какой-либо музыкальной группы. Такой диск содержит, конечно, в первую очередь записи песен, однако они могут сопровождаться видеозаписями с концертов, текстами песен, информацией об исполнителях и т.д. Кроме того, такой диск обязательно содержит управляющую оболочку, позволяющую осуществлять поиск нужной информации, переключение режимов ее представления (видео, текстовый, цветомузыка, стоп-кадр и т.д.) и настройку всей системы. Другим примером являются мультимедийные интернет-сайты, получившие распространение с появлением скоростных каналов доступа в Интернет.
Мультимедиа-технологии применяются либо в тех областях, где высокая стоимость продукта не является препятствием, либо там, где ожидается его массовое производство. К таким областям можно отнести:
• информационную и рекламную деятельности;
• шоу-бизнес;
• создание персональных фоно- и видеотек;
• компьютерные тренажеры;
• компьютерные игры;
• обучающие программы;
• энциклопедии.
Все эти области требуют комплексной формы представления выдаваемой информации, а, следовательно, мультимедиа — их естественная технология.
Пределом развития мультимедиа является виртуальная реальность — создание с помощью компьютера и специальных устройств (шлемов, очков, перчаток и даже костюмов) виртуального (кажущегося) мира, в который «помещается» человек и живет в этом мире по его законам. Яркой иллюстрацией этой идеи является нашумевший в свое время фильм «Матрица». Надо, однако, заметить, что до реализма «Матрицы» современным системам виртуальной реальности еще очень и очень далеко. К тому же, как с функциональной, так и с экономической точки зрения, их применение оправдано крайне редко.
Аудио- и видеоинформация и ее особенности
Особенностью, отличающей мультимедиа-технологии от других компьютерных технологий, является обработка аудио- и видеоинформации в реальном режиме времени. В узком смысле под мультимедиа в компьютерных технологиях понимают именно работу с потоковой аудио- и видеоинформацией, т.е. такой формой получения, обработки и передачи информации, когда она поступает непрерывно, и мы не можем охватить ее целиком. Эта информация носит, как правило, изначально аналоговый характер, и для компьютерной обработки должна быть переведена в цифровую форму (оцифрована). С другой стороны для воспроизведения она должна быть обратно переведена в аналоговую форму. Подводя итог, можно сказать, что компьютерные мультимедиа-технологии — это средства создания и воспроизведения цифровых аудио- и видеозаписей.
Оцифровка звуковой информации
Для преобразования аналогового звукового сигнала в цифровую форму с определенной частотой (частотой дискретизации) производятся измерения (отсчеты) амплитуды звукового сигнала. Затем непрерывные значения амплитуды тоже переводятся в дискретную форму путем разбивки интервала возможных значений амплитуды на конечное число промежутков и заменой текущего значения амплитуды на ближайшее граничное значение какого-либо интервала. Количество битов, необходимых для представления получаемых таким образом дискретных значений, называется разрядностью отсчета.
Для обеспечения достаточно хорошего качества преобразования необходимо, чтобы частота дискретизации по меньшей мере вдвое превышала наивысшую частоту сигнала. Поскольку человеческое ухо слышит звук частотой до 20 кГц, то в свое время для компакт-дисков была выбрана частота дискретизации 44,1 кГц и разрядность отсчета 16 бит (65 536 фиксированных уровней амплитуды). В студийной работе чаще используется та же разрядность отсчета при частоте дискретизации 48 кГц. Иногда используются и более высокие значения этих величин. Устройство, переводящее аналоговый звуковой сигнал в цифровую форму, называется аналогово-цифровым преобразователем (АЦП), а обратно — цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП).
Сочетание частоты дискретизации, разрядности отсчета и количества используемых каналов называют форматом цифрового звука. Например, для частоты дискретизации 44,1 кГц, разрядности 16 бит и стереофонического звука (2 канала) величина цифрового потока составит немногим более 170 Кбайт/с, что заметно ниже, чем пропускная способность основных каналов передачи данных компьютера. Поэтому обработка звука в реальном времени на современных компьютерах вполне осуществима, хотя в последнее время наметилась тенденция к увеличению значений всех составляющих формата цифрового звука (в частности, система Dolby Digital использует 6 каналов, а ее модификации — до 8).
Сжатие звукового сигнала и его обратная распаковка осуществляются специальными программными модулями, называемыми кодеками (кодерами-декодерами). Каждый из них характеризуется используемыми алгоритмами сжатия и используемыми форматами сжатых файлов.
Для описания степени сжатия звукового сигнала используется битрейт (bitrate) — скорость битового потока с которой сжатая информация должна поступать в декодер при восстановлении звукового сигнала. Битрейт измеряется в килобитах в секунду (Кбит/ с) и если, например, он равен 128 Кбит/с, то это означает, что одна секунда звука будет занимать 128 Кбит, или 16 Кбайт. Чем выше битрейт, тем выше качество звука, получаемого при обратной распаковке и, соответственно, больше размер сжатого звука. Широко распространенный формат сжатия MPЗ позволяет кодировать звук с битрейтом от 8 до 320 Кбит/с. Наиболее часто в MPЗ используется битрейт 128 Кбит/с, на котором достигается сжатие в 10—12 раз.