Понятие о мультимедийных данных и их обработке

Занятие 1
Раздел 1

  Мультимедиа, мультимедийные данные

Мультимедийными данными называют данные, для представления которых используют разные способы и которые человек воспринимает одновременно несколькими органами чувств.

1. Примером объекта, содержащего мультимедийные данные, есть компьютерная презентация. Презентация может содержать текст, графические изображения, звуковые  и видеообъекты. Поэтому очень часто такие презентации называют мультимедийными.
2. Мультимедийные данные мы получаем, когда просматриваем видеофильмы, спектакли, посещаем концерты.

Когда говорят о программах обработки мультимедийных данных, то чаще всего под ними понимают программы, которые обрабатывают звуковые и  видеоданные.

 Мультимедиа - от лат. multum - много, medium - среда. Впервые термин мультимедиа возник в 1965 году для описания театрализованных шоу, например, Exploding Plastic Inevitable - шоу соединило живую рок-музыку, кино, экспериментальные световые эффекты и нетрадиционное искусство.

Мультимедийные технологии - технологии, предназначенные с помощью компьютера интегрировать, обрабатывать и одновременно воспроизводить различные типы сигналов, различные среды, средства и способы обмена данных различных типов: текстовых и графических, видео и звуковых и тому подобное

Мультимедийные данные объединяют текст, изображения, звук, видео, анимацию, интерактивные возможности (использование гиперссылок). Во время обработки таких данных с помощью компьютера используются различные форматы.

I. Форматы файлов звукозаписи и видеофайлов

Тип (формат)  файла  определяет  структуру  данных  в  файле и способы кодирования.

Аудио-формат
Существуют такие наиболее распространенные форматы звукозаписи:

Аудиоформат	Полное название формата	Особенности  формата
MIDI	Musical Instrument Digital Interface	В отличие от других аудиоформатов, представляет собой не оцифрованный звук, а наборы указаний (инструмент, ноты, проигрываемых значения параметров звука и т.п.), могут воспроизводиться по-разному в зависимости от устройства воспроизведения. Позволяет обмениваться данными между музыкальными инструментами, синтезаторами и компьютерами
WAV	Waveform audio format (от англ.wave-волна)	Используется в операционной системе Windows. Аудио-формат без использования сжатия. Точно передает звук, но занимает значительный объем на диске
MP3	MPEG Layer 3	Запись музыки в этом формате происходит с сжатием объема с почти незаметным для слуха ухудшением качества, при этом объем уменьшается в 10-12 раз по сравнению с оригинальным музыкальным форматом. Принцип сжатия данных напоминает графический формат JPEG - сжатия происходит за счет исключения частот, которые не воспринимаются ухом человека
WMA	Windows Media Audio	Разработанный компанией Microsoft как альтернатива MP3. Степень сжатия данных и качество звука почти аналогичная формату MP3, но имеет некоторые преимущества и недостатки. Новые версии формата предусматривают кодирования без потери качества, многоканальное кодирование объемного звука и кодирования голоса
AAC	Advanced Audio Coding	Во время кодирования значительно уменьшается объем данных, необходимых для передачи высококачественного цифрового аудио. В этом формате происходит меньше потеря качества, чем в MP3, при одинаковых объемов данных

 

Видео-формат

Форматы видео является медиа-контейнерами, то есть:

• могут содержать данные различных типов, сжатых различными кодеками,
• и позволяют хранить аудио-, видео- и текстовые данные (в частности субтитры) в одном файле.

Медиа-контейнер не только дает возможность хранить аудио- и видеозаписи, но и обеспечивает синхронизацию аудио- и видео- потоков при воспроизведении.

Кодек (от англ. Coder / decoder - кодировщик / декодировщик или compressor / decompressor) - устройство или программа, выполняющая преобразование сигналов и используется при цифровой обработке видео и звуков для сжатия данных.

Сжатия, как правило, происходит с потерями качества.

 Кодеки позволяют:

• кодировать видео для передачи или хранения,
• а также раскодировать - для просмотра.

Различные медиа-контейнеры могут поддерживать различные кодеки: DivX, XviD, MJPEG, VC-1 и др.
Видео может быть сохранено на различных носителях. Как правило, видео высокого качества имеет значительный объем.

Видео -формат	Полное название формата	Особенности  формата
AVI	Audio-Video Interleaved	Разработан в начале 1990_х компанией Microsoft . Может содержать потоки четырех типов: видео, аудио, MIDI, текст. Для сжатия аудио- и видеозаписей могут использоваться различные кодеки. Имеет некоторые ограничения, в том числе объем файла не может превышать 4 Гбайт. На смену этому формату создан формат WMV
MPEG	Motion Picture Experts Group	Разработан в начале 1990-х экспертной группой по вопросам движущегося изображения (MPEG) и постоянно развивается. Были созданы такие алгоритмы сжатия данных: MPEG1, MPEG2 и MPEG4
MOV	QuickTime Movie	формат от компании Apple Macintosh - QuickTime, может содержать кроме видео также графику, анимацию, 3D. Чаще всего для проигрывания этого формата нужен QuickTime Player.
WMV	Windows Media Video	это формат от Microsoft, именно в нем вы получите видеоролик, сделанный с помощью простого видеоредактора Movie Maker, который входит в систему Windows.
3GP	3rd Generation (mobile) Phone	видео для мобильных телефонов третьего поколения, имеют малый размер и низкое качество.
FLV	Flash Video	формат видео для размещения и передачи в Интернете. Используется такими площадками для размещения видеоклипов, как YouTube, RuTube, Tube.BY, Google Video, Movie Maker и многие другие.
VOB	MPEG2	это расширение контейнера, который может содержать несколько потоков видео (формата MPEG-2) и аудио, а также меню и субтитры фильма. Это основные файлы на DVD-диске с фильмом.
RM	Real Media	RA, RAM - расширения RealVideo формата от компании RealNetworks, который используется для телевизионной трансляции в Интернете. Имеет маленький размер файла и низкое качество, зато позволяет посмотреть, например, выпуск теленовостей на сайте определенной телекомпании.

Форматы записи видео на носители.

1. Форматы дисков
 

Современные диски чаще всего попадают в одну из двух категорий – CD или DVD. Обе категории основаны на одном принципе записи и в то же время отличаются друг от друга объемом записанной на них информации и другими техническими характеристиками.

Аббревиатура CD  расшифровывается как Compact Disk – компактный диск (компакт-диск).

Аббревиатура DVD сначала означала Digital Video Disk – цифровой видеодиск, но впоследствии стала расшифровываться как Digital Versatile Disk – цифровой универсальный диск.

Основное сходство заключается в том, что они лазерные. Информация на них записывается на спиралевидную дорожку

При этом каждый бит информации на дорожке хранится в виде питов – небольших пятен, или углублений на рабочем слое, и лэндов – равных, нетронутых участков слоя. При считывании луч лазера попадает на питы и лэнды, после чего отражается в приемное устройство, фиксирующее результат чтения. Физический размер самих дисков один и тот же – диаметр CD и DVD составляет 12 см.

В последнее время на рынке появилось новое поколение оптических дисков – Blu-ray и HD DVD (High-Definition DVD – DVD высокого разрешения)

 

Обычные технологии DVD и CD используют красный и инфракрасный лазеры с длиной волны 650 нм и 780 нм соответственно. В технологии Blu-ray для чтения и записи используется синефиолетовий лазер с длиной волны 405 нм. Такое уменьшение позволило сузить дорожку почти вдвое по сравнению с обычным DVD-диском (до 0,32 мкм) и увеличить плотность записи даннях

Форматы данных на диске

Диски содержат информацию в виде записей, имеющих определенную структуру, или, как иногда говорят, формат. В зоны данных дисков может записываться самая разнообразная информация. Для большинства пользователей компьютеров наибольший интерес представляют аудиодиски с музыкой, диски с какими-то данными и видеодиски с фильмами. Вся полезная информация, хранимая на дисках, записывается на них в определенном формате, чтобы устройства воспроизведения (проигрыватели дисков) могли правильно прочитать и воспроизвести информацию, например, показать вам фильм на DVD.

В  связи  с  тем  что  большинство  аудио-  и  видеоданных  сжимаются  с  использованием  разнообразных  алгоритмов,  для  их  воспроизведения  нужно применять  специальные  программы  -  кодировщики/декодировщики,  или кодеки.  Кодеки  входят  в  состав  программ-проигрывателей  аудио-  или видеофайлов,  а  также  могут  выпускаться  как  дополнительный  набор  программ, например K-Lite Codec.

 

II. Программное обеспечение для обработки мультимедийных данных

Когда  говорят  о  программах обработки мультимедийных данных, то чаще всего под ними понимают  программы,  которые  обрабатывают  звуковые  и  видеоданные. 

Классификация  программ  для  обработки  звуковых  и  видеоданных  по  назначению представлена на рисунке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Мультимедийные   проигрыватели (плееры). Программы для просмотра или прослушивания мультимедийных данных. 

  Большинство  мультимедийных  проигрывателей может  воспроизводить  и  видео,  и  звуковые  данные;

1. Некоторые специализируются  только  на  одном  из  видов  данных,  и  тогда  их  называют аудио-  или  видеоплеерами;
2.  Распространенными  являются  мультимедийные  плееры  Windows Media Player  , Winamp  (англ.  Windows  Advanced  Media  Player -  расширенный  проигрыватель  мультимедиа  для  Windows),  Media  Player  Classic   , QuickTime Player , Flv Player  и др.

1. Часто к компьютеру подсоединяют дополнительные устройства для ввода звука и видео. К таким устройствам относятся:

• микрофон,
• видеокамера,
• веб-камера,
•  телевизионный тюнер,
• DVD-проигрыватель,
• видеомагнитофон и т. п.

 Как правило, эти устройства обеспечивают ввод звука и видео, но не имеют функций для их сохранения в виде звуковых и видеофайлов определенных форматов. 

2. Программы  записи  (захвата). Специальные  программы,   предназначенные для  сохранения  звуковых  и  видеоданных,  которые  вводятся  с  указанных  устройств  записи  (захвата) звука  и  видео.  Их  еще  называют  грабберами  (англ.  grabber -  тот,  кто захватывает,  хапуга).  Эти  программы  во  время  воспроизведения,  например, видеофильма  с  DVD-проигрывателя  одновременно  осуществляют  перекодирование данных и их запись в видеофайл выбранного пользователем формата.

Примерами программ для захвата звука являются:

• Exact Audio Copy,

• Audio Grabber 3.0,

• Streamripper,

• AML Easy Audio Recorder и др.

• Звукозапись→ стандартная программа ОС Windows.

Пуск/Все программы/Стандартные/Развлечение/Звукозапись

Программа «Звукозапись» предназначена для записи, смешивания, воспроизведения и редактирования звукозаписей. Кроме этого, программа звукозаписи позволяет связывать звуки с другим документом или вставлять их в него. Изменение несжатой звукозаписи может выполняться следующими способами:

добавление звуков в файл;	удаление части звукозаписи;
изменение скорости воспроизведения;	изменение громкости воспроизведения;
изменение направления воспроизведения;	изменение или преобразование типов звукозаписей;
изменение направления воспроизведения;

Примечания
                Для записи звуков к компьютеру следует подключить микрофон.
               Записанные звуки сохраняются в формате звукозаписи (WAV).

Программы для захвата  видео:

• Extra Screen Capture Pro,
• Wondershare Streaming Video Recorder,
•  Wondershare P2P TV Recorder и др.

3. Программы конвертации  файлов.  В связи с большим количеством разнообразных форматов аудио- и видеофайлов пользователям часто приходится выполнять перекодирование этих файлов в форматы, которые могут быть воспроизведены на тех или иных технических устройствах или теми или иными программами.

Для перекодирования файлов из одного формата в другой предназначены программы конвертации файлов, такие как:

•  Easy Video Converter,
• MediaCoder,
•  Xilisoft Video Converter,
• Flash to Video Encoder,
• Movavi VideoSuite,
• Direct MIDI to MP3 Converter,
• AVS Audio Converter
• FreemakeVideoConverter_4.1.3.15
• Total Video Converter     и др.

4. Программы музыкальных и видео - редакторов.  Предназначены для создания и редактирования музыкальных произведений, аудиокниг, звуковых и видеоэффектов, звукового сопровождения, видеофильмов и т. п. Они обеспечивают выполнение таких функций:

• вставка, удаление,  копирование, изменение длительности аудио- или видеофрагментов, объединение нескольких фрагментов, вставка текстовых и графических объектов, синхронизация звука и видео и т. п.

 Музыкальными редакторами являются такие программы:

•Anvil Studio,
•ALO Audio Editor,
•AKRAM Audio Editor и др.

 Примеры видео- редакторов:

• стандартная программа Windows Movie Maker,
•Xilisoft Video Editor,
•VideoMach и др.

5. Музыкальные и видео- студии имеют приблизительно такое же назначение,что и редакторы, однако имеют расширенный набор функций и используются в профессиональной деятельности на студиях звукозаписи, кино- и анимационных студиях для создания звукозаписей, аудио- и видеокомпозиций, анимации, кино- и видеофильмов, рекламных роликов, видеоклипов и т. п (например: Steinberg  Cubase, Adobe Premiere Pro).

Проигрыватель Windows Media
Total Video Converter
Freemake Video Converter
видеоредактор Windows Movie Maker