Тикунов В. С. Геоинформатика. Мультимедиа как идея

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу

В силу того что понятие мультимедиа является достаточно емким, в настоящее время используются три различных понимания этого термина:
• мультимедиа как идея, т.е. способ хранения, организации и передачи информации различного типа;
• мультимедиа-оборудование, которое позволяет работать с информацией различной природы и доставлять ее потребителю;
• мультимедиа-продукт, т.е. продукт, составленный из данных всевозможных типов, объединенных некоей общей идеей и представляющий интерес для пользователя.

Согласно приведенному выше делению удобно рассмотреть понятие мультимедиа с этих точек зрения.

Мультимедиа как идея. Мультимедиа-контент (цифровое представление медиа-данных) формируется на основе различных типов данных. Достаточно условно, но согласно установившемуся представлению, мультимедиа-контент можно представить как синхронизированное объединение двух потоков данных: видеоряда и аудиоряда.

Видеоряд состоит из следующих основных элементов данных:
• Текст. В мультимедиа-продуктах текст по прежнему играет основную роль при передаче потребителю семантической информации (мультимедиа-киоски, справочники, энциклопедии, электронные учебники и т.д.). Различают текст форматированный и неформатированный. Форматированный текст более выразительно передает содержание мультимедиа-документа за счет использования различных способов изображения текстового материала, но требует в несколько раз больше места для своего хранения в отличие от неформатированного текста. В сравнении с другими типами медиа-данных текст является самым простым типом и требует наименьших ресурсов для своего хранения.
• Статичные изображения (still images). К этому типу данных относятся: цифровые фотографии, отсканированные изображения, изображения, подготовленные в графических редакторах. Метод, используемый для представления (хранения) изображения, называется форматом. В настоящее время существует более сотни форматов, что создает значительные сложности при одновременном их использования в одном мультимедиа-продукте. Большинство форматов допускают их взаимное преобразование без искажения информации. Статичные изображения могут требовать для своего хранения значительные объемы на носителе данных. Так, например, полноцветное изображение размером 640 х 480 точек занимает около 1 Мб. По этой причине большинство форматов предусматривают хранение изображений в сжатом виде, что уменьшает требуемый объем хранения в несколько раз.
• Анимация. Под анимацией обычно понимают последовательный показ рисованных статичных изображений. Каждое такое изображение называется кадром. Если изображения в соседних кадрах не сильно отличаются друг от друга, а частота показа кадров составляет 15 кадров в секунду или более, то в силу особенностей зрения человека создается иллюзия непрерывной смены изображения.
• Живое видео/кино (life video, movie). Живое видео по сути очень похоже на анимацию, но источником изображения являются объекты реального мира. Изображения фиксируются с помощью специального оборудования, например видеокамеры, и преобразуются в цифровой формат. Для нормального восприятия человеком живого видео требуется частота показа 24 (кино)/25 (телевидение) кадров в секунду. Хранение и обработка видео требуют значительных ресурсов. Так, например, цифровое представление 1 секунды видео с разрешением 640х480 занимает около 22 Мб и требует от компьютера, соответственно, такой же скорости передачи и обработки. Даже современные DVD-диски вместимостью 4 Гб в этом случае позволяют хранить всего 3 минуты видео. Видео, сравнимое по качеству и разрешению с телевизионным изображением, требует еще больших ресурсов (более 30 Мб/с). Ни один современный персональный компьютер (ПК) не в состоянии справиться с такой работой. По этой причине видеоданные всегда хранятся и передаются в сжатом виде. Средство, используемое для сжатия видео, называется кодеком (codec). Кодек является аналогом формата для статичных изображений. С ростом быстродействия ПК многие кодеки реализованы в виде программ и не требуют специального оборудования. В настоящий момент насчитывается более 30 типов различных кодеков. Методы сжатия видеокодеками основаны на следующих основных принципах: уменьшение количества информации за счет снижения качества (удаление несущественных деталей, сглаживание переходов, уменьшение количества цветов и т.д.); хранение только изменений от кадра к кадру, а не кадра Целиком; сжатие данных внутри каждого кадра и т. п. За счет использования кодеков достигается сжатие видео в несколько раз. Так, например, кодеки MPEG-2 и MPEG-4 позволяют поместить фильм продолжительностью 1,5 ч с приемлемым качеством на стандартном CD вместимостью 650 Мб.
• Двухмерная (sprites) и трехмерная (tween) анимации. Идея этого метода заключается в том, что результирующее изображение каждого кадра создается «на лету» программными средствами. Вся изобразительная сцена состоит из небольших объектов (спрайтов). Каждый спрайт является рисованным или синтезированным изображением. Движение и преобразование спрайтов определяет управляющая информация, которая задается посредством табулированных данных или с помощью математических функций. Достоинство данного метода заключается в малом количестве данных, требуемых для создания продолжительных отрезков видеоизображения.
• Виртуальная реальность. Этот тип данных позволяет описать объекты трехмерного мира и их взаимное расположение. Изображение генерируется «на лету» на основе описания трехмерных объектов и интерактивного взаимодействия с пользователем.

Аудиоряд включает следующие основные элементы:
• Оцифрованный звук (wave). Данный тип данных является цифровым эквивалентом аналоговой формы звука (электрического сигнала в усилителе или изменяющегося во времени давления воздуха, действующего на барабанную перепонку уха человека). Процесс оцифровки звука (дискретизация) состоит из последовательной фиксации амплитуды аналогового сигнала через определенные промежутки времени. Качество оцифрованного звука определяется следующими тремя параметрами: 1) частотой дискретизации (количеством отсчетов в секунду); 2) разрешением (количеством бит информации, выделяемым для фиксации амплитуды); 3) количеством звуковых каналов. Чем выше частота дискретизации и выше разрешение, тем качественнее оцифрованный звук, но и количество ресурсов, требуемых для его хранения, также больше. Стандартное значение этих параметров для музыкального CD: частота дискретизации — 44 100 отсчетов в секунду, разрешение — 16 бит (65 536 возможных значений амплитуды), количество звуковых каналов — 2 (стерео). Например, 10 с оцифрованного звука в этом формате занимают 1,7 Мб. Для уменьшения хранимого объема звука, по аналогии с видеоизображениями, используются аудиокодеки.
• MIDI (Musical Instrument Digital Interface) — цифровой интерфейс музыкальных инструментов. Принципиально другой тип звуков. Здесь звуки музыкальных инструментов и звуковые эффекты синтезируются электронными синтезаторами. Сами MIDI-данные содержат всего лишь управляющую информацию для синтезатора звуков: тип инструмента, высоту звука, длительность звука и т д. MIDI-звуки включают музыку (одно- и многоголосую) и звуковые эффекты, в том числе не имеющие естественных аналогов. Достоинство MIDI-данных — небольшой объем.
• Синтезируемый звук. Звуки и звуковые эффекты, создаваемые «на лету» на основе математических методов и библиотек образцов звуков. Примером может служить синтез речи, хотя в настоящее время успехи в этой области являются относительными.

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу