Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Тема 4. Основи запису і відтворення звуку.
Лекція 4.2 Запис і відтворення звукових файлів.
1. Стиснення звукових файлів
Нестиснуті звукові дані CD-якості займають приблизно 10 Мбайт на хвилину звучання. Тому були розроблені спеціальні алгоритми стиснення звукових файлів. На жаль, всі вони володіють одним і тим же недоліком: чим більше зменшується об'єм файлу звукозапису, тим гірше стає його якість. Тому доводиться балансувати, вибираючи між якістю запису і розміром файлу. На багатьох веб-сторінках музичної тематики навіть пропонуються декілька варіантів одного і того ж музичного фрагмента - якісніший для завантаження через JSZW-лінію і декілька менш якісних для завантаження по модемних лініях з різною швидкістю.
Найбільш популярні на сьогоднішній день три формати стиснення звукових файлів: RealAudio, MPEG 1, Layer 3 і TWINVQ.
Формат RealAudio був розроблений фірмою RealNetworks. Це самий ран- ній з форматів стиснення звукозапису, і тому він найбільш розповсюджений. В даний час він підтримує стиснення для потоку (швидкості завантаження) від 5 до 96 кбіт у секунду. Низькі значення цього параметра (від 5 до 16 Кбит/с) призначені для повільних модемів. Їх переважно використовувати лише для мовних записів, оскільки при швидкості потоку 16 Кбит/с максимальна відтворна частота звуку не перевищує 8 КГц, тобто при прослуховуванні користувач практично не почує високих частот, а при сильнішому стисненні (до 5 Кбит/с) про якесь адекватне сприйняття взагалі говорити не доводиться. Для стиснення музики краще використовувати швидкість потоку не менше 32 Кбит/с, що дає цілком прийнятні результати для монофрагментів.
Чому ми ступінь стиснення раптом стали вимірювати в одиницях величини потоку (швидкості завантаження)? Насправді це має сенс! Річ у тому, що головною проблемою використання звуку в Інтернеті було те, що користувач просто втомлювався чекати, поки завантажиться великий файл - адже відтворення його могло починатися тільки після закінчення повного завантаження. Компанія RealNetworks запропонувала новий метод, який зветься потоковим методом відтворення звукових (а згодом і відео-) файлів. При використанні цього методу відтворення може початися майже відразу ж після початку завантаження файлу. Поки одна частина файлу завантажується, інша вже відтворюється!
В цьому випадку дуже важливо розрахувати саме на швидкість завантаження. Адже необхідно, щоб поки один фрагмент відтворюється, наступний встиг завантажитися, інакше вся технологія втрачає сенс. Різні модемні лінії мають різну швидкість потоку даних, тому для них, відповідно, необхідний різний ступінь стиснення звукових файлів. Щоб позбавити користувача від обчислень, ступінь стиснення файлів відразу стали позначати через відповідну швидкість потоку даних.
Таким чином, доцільно представляти на веб-сторінці декілька варіантів звукового файлу. Тоді і користувач, що має повільний модем, не відчує себе обділеним, і власник швидкої лінії зможе почути покращувану якість.
2. Формати звукових файлів.
Звукові файли можуть мати різні формати, розглянемо найбільш поширені з них.
Формат AU.
Цей простий і поширений формат у системах Sun і NeXT (в останньому випадку, щоправда, файл буде мати розширення SND). Файл складається з короткого службового заголовка (мінімум 28 байт), за яким безпосередньо слідують звукові дані. Широко використовується в Unix-подібних системах і є базовим для Java-машини.
Формат WAVE (WAV).
Стандартний формат файлів для зберігання звуку в системі Windows. Є спеціальним типом іншого, більш загального формату RIFF (Resource Interchange File Format); іншим різновидом RIFF служать відеофайли AVI. Файл RIFF складений з блоків, деякі з яких можуть, у свою чергу, містити інші вкладені блоки; перед кожним блоком даних розміщується чотирьохсимвольний ідентифікатор і довжина. Звукові файли WAV, як правило, більш прості і мають тільки один блок формату і один блок даних. У першому міститься загальна інформація про оцифрований звук (число каналів, частота дискретизації, характер залежності гучності і т.д.), а в другому - самі числові дані. Кожен відлік займає цілу кількість байт (наприклад, 2 байта в разі 12-бітових чисел, старші розряди містять нулі). При стереозапису числа групуються парами для лівого і правого каналу відповідно, причому кожна пара утворює закінчений блок - для нашого прикладу його довжина складе 4 байти. Така, здавалося б, зайва структурованість дозволяє програмному забезпеченню оптимізувати процес передачі даних при відтворенні, але, як у подібних випадках завжди буває, виграш у часі призводить до істотного збільшення розміру файлу.
Формат MP3 (MPEG Layer3).
Це один з форматів зберігання аудіосигналу, пізніше затверджений як частина стандартів стислого відео. Природа отримання даного формату зазвичай аналогічна вже розглянутого нами раніше стискання графічних даних за технологією JPEG. Оскільки довільні звукові дані зворотно відновлювємими методами стискуються недостатньо добре, доводиться переходити до методів незворотніх. Іншими словами, базуючись на знаннях про властивості людського слуху, звукова інформація "підправляється" так, щоб виникаючі спотворення на слух були непомітні, але отримані дані краще стискалися традиційними способами. Це називається адаптивним кодуванням і дозволяє економити на найменш значущих з точки зору сприйняття людиною деталях звучання. Прийоми, що застосовуються в MP3, непрості для розуміння і спираються на досить складну математику, але зате забезпечують дуже значний ефект стиснення звукової інформації. Успіхи технології MP3 призвели до того, що її застосовують зараз в багатьох побутових звукових пристроях, наприклад, плеєрах і стільникових телефонах.
Формат MIDI.
Назва MIDI є скорочення від Musical Instrument Digital Interface, тобто цифровий інтерфейс для музичних інструментів. Це досить старий (1983 р.) стандарт, який об'єднує різноманітне музичне обладнання (синтезатори, ударні, освітлення). MIDI базується на пакетах даних, кожний з яких відповідає деякій події, зокрема, натисканню клавіші або установці режиму звучання. Будь-яка подія може одночасно керувати декількома каналами, кожен з яких відноситься до певного обладнання. Незважаючи на своє початкове призначення, формат файлу став стандартним для музичних даних, які при бажанні можна програвати за допомогою звукової карти комп'ютера без жодного зовнішнього MIDI-устаткування. Головною перевагою файлів MIDI є їх дуже невеликий розмір, оскільки це не детальна запис звуку, а фактично певний розширений електронний еквівалент традиційного нотного запису. Але це ж властивість одночасно є й недоліком: оскільки звук не деталізований, то різне обладнання буде відтворювати його по-різному, що в принципі може навіть помітно спотворити авторський музичний задум.
Формат MOD.
Являє собою подальший розвиток ідеології MIDI-файлів. Відомі як "модулі програм відтворення", вони зберігають у собі не тільки "електронні ноти", а й зразки оцифрованого звуку, які використовуються як шаблони індивідуальних нот. Таким способом досягається однозначність відтворення звуку. До недоліків формату слід віднести великі витрати часу при накладанні один на одного шаблонів нот одночасно, які звучать одночасно.
Отже, при обробці звуку на комп'ютері можна скористатися вже наявними звуковими файлами, а можна створити (ввести) їх самостійно. Будь-які файли, які використовуються навіть зроблені спеціально для даного проекту, не завжди повністю відповідають його потребам. Для приведення звукових матеріалів до необхідного виду використовується процес редагування. У ході редагування можна підкоригувати невеликі дефекти запису (наприклад, вкоротити занадто довгу паузу або підвищити рівень гучності фрагменту), перекомпонувати частини звукового файлу в потрібному порядку або доповнити його з інших файлів, зберегти дані в новому необхідному форматі (скажімо, перетворити для економії місця в MP3). Важливим завданням є виготовлення мультимедійних документів, наприклад, вставка отриманого звукового файлу в презентацію.