Лекция 4 Определение, краткий исторический экскурс и основные возможности технологии мультимедиа
жүктеу/скачать 22.36 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Основные носители мультимедиа Типы данных мультимедиа-информации и средства их обработки 1.5 Аппаратные средства мультимедиа
- 1.4 Типы данных мультимедиа-информации и средства их обработки
|
Лекция 4 Определение, краткий исторический экскурс и основные возможности технологии мультимедиа Мультимедиа технологии в образовании Основные носители мультимедиа Типы данных мультимедиа-информации и средства их обработки 1.5 Аппаратные средства мультимедиа 1.4 Типы данных мультимедиа-информации и средства их обработки Стандарт МРС (средства пакета программ Multimedia Windows - операционной среды для создания и воспроизведения мультимедиаинформации) обеспечивают работу с различными типами данных мультимедиа. Мультимедиа-информация содержит не только традиционные статистические элементы: текст, графику, но и динамические: видео-, аудио- и анимационные последовательности. В состав неподвижных изображений входят векторная графика и растровые картинки; последние включают изображения, полученные путем оцифровки с помощью различных плат захвата, грабберов, сканеров, а также созданные на компьютере или закупленные в виде готовых банков изображений. Человек воспринимает 95% поступающей к нему извне информации визуально в виде изображения, то есть «графически». Такое представление информации по своей природе более наглядно и легче воспринимаемо, чем текстовое, хотя текст это тоже графика. Однако в силу относительно невысокой пропускной способности существующих каналов связи, прохождение графических файлов по ним требует значительного времени. Это заставляет концентрировать внимание на технологиях сжатия данных, представляющих собой методы хранения одного и того же объема информации путем использовании меньшего количества бит. Оптимизация (сжатие) - представление графической информации более эффективным способом. Требуется использовать преимущество трех обобщенных свойств графических данных: избыточности, предсказуемости и необязательности. Схема, подобная групповому кодированию (RLE), которая использует избыточность, говорит: «здесь три идентичных желтых пикселя», вместо «вот желтый пиксель, вот еще один желтый пиксель, вот следующий желтый пиксель». Кодирование по алгоритму Хаффмана и арифметическое кодирование, основанные на статистической модели, использует 10 предсказуемость, предполагая более короткие коды для более часто встречающихся значений пикселей. Наличие необязательных данных предполагает использование схемы кодирования с потерями («jpeg сжатие с потерями»). Например, для случайного просмотра человеческим глазом не требуется того же разрешения для цветовой информации в изображении, которая требуется для информации об интенсивности. Поэтому данные, представляющие высокое цветовое разрешение, могут быть исключены. Предназначенную к публикации в сети Интернет графику необходимо предварительно оптимизировать для уменьшения ее объема и как следствие трафика. Сетевая графика представлена преимущественно двумя форматами файлов - gif (Graphics Interchange Format) и jpg (Joint Photographics Experts Group). Оба этих формата являются компрессионными, то есть данные в них уже находятся в сжатом виде. Сжатие, тем не менее, представляет собой предмет выбора оптимального решения. Каждый из этих форматов имеет ряд настраиваемых параметров, позволяющих управлять соотношением качестворазмер файла, таким образом, за счет сознательного снижения качества изображения, зачастую практически не влияющего на восприятие, добиваться уменьшения объема графического файла, иногда в значительной степени. К особенностям формата gif следует отнести последовательность или перекрытие множества изображений (анимация) и отображение с чередованием строк (Interlaced). Несколько настраиваемых параметров gif формата позволяют управлять размером получаемого файла. Наибольшее влияние оказывает глубина цветовой палитры. Меньшее содержание цветов в изображении (глубина палитры), при прочих равных условиях, дает меньший размер файла. Другой параметр, влияющий на размер gif-файла, - диффузия. Это позволяет создавать плавный переход между различными цветами или отображать цвет, отсутствующий в палитре, путем смешения пикселей разного цвета. Применение диффузии увеличивает размер файла, но зачастую это единственный способ более менее адекватной передачи исходной палитры рисунка после редуцирования. Другими словами, применение диффузии позволяет в большей степени урезать глубину палитры gif-файла и, тем самым, способствовать его «облегчению». При создании изображения, которое в последующем будет переведено в gif формат, следует учитывать следующую особенность алгоритма LZW сжатия. Степень сжатия графической информации в gif зависит не только от уровня ее повторяемости и предсказуемости (однотонное изображение имеет меньший размер, чем беспорядочно «зашумленное»), но и от направления, т.к. сканирование рисунка производится построчно. На самом деле не существует формата jpg, как такового. В большинстве случаев это файлы форматов jfif и jpeg-tiff сжатые по jpeg технологиям сжатия. Однако для практики это не имеет особого значения. Алгоритм сжатия jpeg с потерями не очень хорошо обрабатывает изображения с небольшим количеством цветов и резкими границами их перехода. Например, нарисованную в обыкновенном графическом редакторе картинку или текст. Для таких изображений более эффективным может оказаться их представление в gif-формате. В то же время он незаменим при подготовке к web-публикации фотографий. Этот метод может восстанавливать полноцветное изображение, практически неотличимое от подлинника, используя при этом около одного бита на пиксель для его хранения. Алгоритм сжатия jpeg достаточно сложен, поэтому работает медленнее большинства других. Кроме того, к этому типу сжатия относится несколько близких по своим свойствам jpeg технологий. Основным параметром, присутствующим у всех них, является качество изображения (Q-параметр), измеряемое в процентах. Размер выходного jpg-файла находится в прямой зависимости от этого параметра, то есть при уменьшении "Q", уменьшается размер файла. При работе с цифровым видеосигналом возникает необходимость обработки и хранения очень больших объемов информации. С помощью mpegсжатия объем видеоинформации можно заметно уменьшить без заметной деградации изображения. Mpeg - это аббревиатура от Moving Picture Experts Group. Эта экспертная группа работает под совместным руководством двух организаций - ISO (Организация по международным стандартам) и IEC (Международная электротехническая комиссия). Официальное название группы - ISO/IEC JTC1 SC29 WG11. Ее задача - разработка единых норм кодирования аудио- и видеосигналов. Стандарты MPEG используются в технологиях CD-i и CDVideo, являются частью стандарта DVD, активно применяются в цифровом радиовещании, в кабельном и спутниковом ТВ, Интернет-радио, мультимедийных компьютерных продуктах, в коммуникациях по каналам ISDN и многих других электронных информационных системах. Часто аббревиатуру mpeg используют для ссылки на стандарты, разработанные этой группой. Базовым объектом кодирования в стандарте mpeg является кадр телевизионного изображения. Поскольку в большинстве фрагментов фон изображения остается достаточно стабильным, а действие происходит только на переднем плане, сжатие начинается с создания исходного кадра. Исходные (Intra) кадры кодируются только с применением внутрикадрового сжатия по алгоритмам, аналогичным используемым в jpeg . Кадр разбивается на блоки 8х8 пикселей. Над каждым блоком производится дискретно-косинусное преобразование (ДКП) с последующим квантованием полученных коэффициентов. Вследствие высокой пространственной корреляции яркости между соседними пикселями изображения, ДКП приводит к концентрации сигнала в низкочастотной части спектра, который после квантования эффективно сжимается с использованием кодирования кодами переменной длины. Обработка предсказуемых (Predicted) кадров производится с использованием предсказания вперед по предшествующим исходным или предсказуемым кадрам. Кадр разбивается на макроблоки 16х16 пикселей, каждому макроблоку ставится в соответствие наиболее похожий участок 12 изображения из опорного кадра, сдвинутый на вектор перемещения. Эта процедура называется анализом и компенсацией движения. Допустимая степень сжатия для предсказуемых кадров превышает возможную для исходных в 3 раза. В зависимости от характера видеоизображения, кадры двунаправленной интерполяции (Bi-directional Interpolated) кодируются одним из четырех способов: предсказание вперед; обратное предсказание с компенсацией движения – используется, когда в кодируемом кадре появляются новые объекты изображения; двунаправленное предсказание с компенсацией движения; внутрикадровое предсказание - при резкой смене сюжета или при высокой скорости перемещения элементов изображения. С двунаправленными кадрами связано наиболее глубокое сжатие видеоданных, но, поскольку высокая степень сжатия снижает точность восстановления исходного изображения, двунаправленные кадры не используются в качестве опорных. Если бы коэффициенты ДКП передавались точно, восстановленное изображение полностью совпадало бы с исходным изображением. Однако ошибки восстановления коэффициентов ДКП, связанные с квантованием, приводят к искажениям изображения. Чем грубее производится квантование, тем меньший объем занимают коэффициенты и тем сильнее сжатие сигнала, но и тем больше визуальных искажений. В последнее время особую популярность получил формат Mp3. В его основу положены особенности человеческого слухового восприятия, отраженные в «псевдоаккустической» модели. Разработчики mpeg исходили из постулата, что далеко не вся информация, которая содержится в звуковом сигнале, является полезной и необходимой - большинство слушателей ее не воспринимают. Поэтому определенная часть данных может быть сочтена избыточной. Эта «лишняя» информация удаляется без особого вреда для субъективного восприятия. Приемлемая степень «очистки» определялась путем многократных экспертных прослушиваний. При этом стандарт позволяет в заданных пределах менять параметры кодирования - получать меньшую степень сжатия при лучшем качестве или, наоборот, идти на потери в восприятии ради более высокого коэффициента компрессии. жүктеу/скачать 22.36 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|