Обычно, глядя на параметры аудио-или-видео файла, мы не задаёмся вопросом, что означает, к примеру, для аудиофайла, вот это: 8 bit 32000Hz ? А означает это, что аудио-сигнал анализируется 32000 раз в секунду с глубиной звука 8 бит, т.е. в каждый из 32000 раз сигнал имеет примерно такой вид:
01110001 – общее число нулей и единиц равно восьми.
Объясним понятие глубины звука:
Максимальное количество различных комбинаций из восьми нулей и единиц может быть 2 в степени 8 = 256
256 и будет максимально возможным числом уровней (другими словами — мощностей или громкостей) сигнала. Любая из комбинаций восьми нулей или единиц соответствует определённой громкости.
№ уровня | Кодовая комбинация | Мощность сигнала |
0 | 00000000 | минимальная |
1 | 00000001 | |
… | … | … |
126 | 10000000 | половинная |
… | … | … |
254 | 11111110 | |
255 | 11111111 | максимальная |
Теперь подсчитаем максимальный битрейт (bitrate), или максимальную скорость звукового потока глубиной 16 бит: 16 бит*32000 Гц = 512000 бит/сек Если, к примеру, информацией является стерео звук, то это число умножим на количество звуковых каналов (2) : получим уже 1028000 бит/сек, или 1,028 Мбит/сек (мегабит в сек) При условии прослушивания файла с такой скоростью потока мы будем иметь максимальное качество.
Наиболее употребимыми типами аудиофайлов, как мы знаем, являются *.wav и *.mp3 файлы. Файл с расширением *.wav (кодек — PCM) является наиболее качественным, но и наиболее объёмным. Это несжатый файл. Применяется для записи на обычные звуковые CD – диски (AudioCD). По приведенному выше алгоритму подсчитаем объём 4-хминутного стереоаудиофайла: 4*60 сек *2*16 бит * 32000 Гц = 245760000 бит или 30720000 байт, или 30,72 Мбайт. Исходя из того, что стандартный CD умещает 700 Мбайт, легко подсчитать, что на него поместится около 20-ти песен с высоким качеством. Поэтому приходится сжимать файлы программными средствами. Файл *.mp3 и является примером такого сжатия при весьма неплохом сохранении качества звучания (MP-3 Disc).
Есть также кодек AC-3 (для кодирования звуковых дорожек в высококачественных DVD-фильмах) и Mpeg Audio Layer2 (для кодирования звуковых дорожек в VCD и SVCD).
Сложнее обстоит дело с видеоинформацией. Здесь придётся ввести ещё несколько понятий:
Введение в цифровое видео.
Разрешение – размер кадра по горизонтали и вертикали в точках (или пикселах для компьютерного видео).
Частота кадров – число кадров в секунду. Для обычного кинофильма, снятого кинокамерой, она равна 24.
NTSC – стандарт телевизионного сигнала, принятый в США, Канаде и Японии. Характеризуется разрешением 720х480, частотой кадров – 30.
PAL — стандарт телевизионного сигнала, принятый в Западной Европе и Азии. Характеризуется разрешением 720х576, частотой кадров – 25.
Интерлейс (interlacing) – деление основного кадра на два полукадра. Используется в телевидении.
Если обычный фильм с частотой кадров, равной 24-ём, нужно показать по телевидению, его придётся переделать под ТВ – стандарт. Для этого нужно будет изменить его частоту кадров и сделать интерлейс, т.е. каждый кадр поделить на две части. Такой переделанный фильм называется NTSC progressive или PAL progressive.
Важно отметить, что у видеолюбителей видеофайл может быть «проинтерлейсен» (а также изменено его разрешение) как на этапе предварительного программного кодирования, так и «на лету» в аппаратном (железном) DVD-плеере. Цветовое же кодирование (NTSC или PAL) производится только в аппаратном плеере «на лету».
Битрейт видеофайла определяется разрешением и частотой кадров, а также глубиной цвета, равным количеству бит на один пиксел.
Подробней расскажем о глубине цвета:
Цвет каждого пиксела на экране монитора определяется сочетанием уровней трёх основных цветовых каналов: красного, зелёного и синего. Другими словами, любой
цветовой оттенок можно получить из смешения трёх этих цветов с различными уровнями (мощностью) света. В простейшем случае мощность каждого канала кодируется
одним байтом (т.е. восьми битами). Так как каналов три, то имеем глубину цвета: 8 бит*3 канала= 24 бит
Значит, каждый пиксел изображения будет иметь примерно такой вид:
00001011 | 00101010 | 00101001 |
красный | синий | зелёный |
Здесь просматривается аналогия с понятием глубины звука, только имеем уже не мощность звука, а мощность цветового канала.
Попробуем составить таблицу цветов одного пиксела видео по аналогии с таблицей уровней звука, составленной нами выше (повторимся, что для простоты восприятия информации мы будем отождествлять понятия «уровня» и «мощности»):
№ цвета пиксела | Уровень красного | Уровень зелёного | Уровень синего | Результирующий цвет |
0 | 00000000 | 00000000 | 00000000 | чёрный |
00000000 | 00000000 | 00001111 | фиолетовый | |
… | 00000000 | 00000000 | 11111111 | синий |
… | 00000000 | 00001111 | 11111111 | голубой |
… | 00000000 | 11111111 | 00000000 | зелёный |
… | 11111111 | 11111111 | 00000000 | жёлтый |
11111111 | 00001111 | 00000000 | оранжевый | |
… | 11111111 | 00000000 | 00000000 | красный |
16777215 | 11111111 | 11111111 | 11111111 | белый |
Как видим: мощность каждого из трёх цветов может иметь 256 значений при 8-мибитной глубине цвета, а число цветов одного пиксела может быть равным при такой глубине почти 17 миллионов!!! И это в наше время далеко не лучшая глубина цвета…
Теперь подсчитаем объём несжатого видеофайла продолжительностью 1 час, с разрешением 720х576 и частотой кадров, равной 25-ти (система PAL), с 24-битной глубиной цвета:
3600 сек*720*576*25 кадров*24 бит = 895795000000 бит = 111974000000 байт = 111,9 Гигабайт
Для расчёта битрейта нашего файла применим ту же формулу, исключив из неё время (3600 сек) и получим 248,8 МБит/сек или 31,1 МБайт/сек
Примечание: точно также, как битрейт в видео, определяется и объем графического файла (фотографии или картинки), только из расчёта нужно исключить ещё и частоту кадров.Итак, мы видим, что чем лучше качество файла, тем больший объём он занимает. Поэтому качество файла (и его объём соответственно) приходится ограничивать. Это делается двумя методами одновременно:
1. Применением программного сжатия файла по определённому алгоритму. Эту задачу выполняет аудио (или видео) кодек.
2.Программным ограничением скорости потока.
Терминология по программному обеспечению для цифрового видео-и-аудио:
1. Видео(аудио)кодек (компрессор-декомпрессор) – программный продукт определенного производителя, устанавливаемый под управлением операционной системы (ОС), служащий для того, чтобы ОС знала, как работать с данным файлом на системном уровне. Графической оболочки (интерфейса пользователя) чаще всего не имеет.
Компрессор — программа сжатия файла по определенному алгоритму. Для просмотра файла не нужна, а нужна для компрессии несжатого файла или конверсии файла в другие форматы. Декомпрессор – программа расжатия файла для просмотра его в медиаплеере. Видео(аудио)декомпрессор работает на системном уровне совместно с медиаплеером и выполняет всю основную работу по расжатию файла для его просмотра. Если в системе нет нужного кодека, плеер прочитать данный файл не сможет. В таком случае необходимо нужный кодек загрузить в систему. Например: очень популярный коммерческий видеокодек для компрессии и декомпрессии видео-файлов – DivX (на основе алгоритма сжатия MPEG4). Ещё несколько наиболее используемых у видеолюбителей кодеков: MJPEG, MPEG1, MPEG2, MPEG4
2. Медиаплеер— программный продукт, устанавливаемый под управлением операционной системы , служащий для загрузки в него предназначенного для просмотра файла. Всегда имеет графическую оболочку (попросту кнопки управления). Наиболее известный медиаплеер – предустановленный в ОС Windows — Windows Media Player. Может поставляться вместе с видео(аудио)кодеками, а может и без кодеков. В общем случае использует для своей работы кодеки, установленные в системе.
3. Видео(аудио)редактор — программный продукт, устанавливаемый под управлением операционной системы, служащий для редактирования файла (например- необходимо какие-то кадры из него вырезать или вставить). Всегда имеет графическую оболочку (попросту кнопки управления). К примеру известный бесплатный видеоредактор – VirtualDub. Может поставляться вместе с видеокодеками, а может и без кодеков. В общем случае использует для своей работы кодеки, установленные в системе.
4. Видео(аудио)конвертер — программный продукт, устанавливаемый под управлением операционной системы, служащий для преобразования файла, закодированного одним кодеком, в файл, закодированный другим кодеком. Может поставляться вместе с кодеками, а может и без кодеков. В общем случае использует для своей работы кодеки, установленные в системе.
Терминология по типам файлов и дисков:
1. Видео(аудио)файл – место на электронном носителе, куда в цифровом виде записаны видео(аудио)данные. Состоит из двух частей (видеочасти и ауиочасти) или из одной (только видео или только аудио) части.
2. Расширение видео(аудио)файла – инструкция для ОС о том, с помощью какой программы обрабатывать данный файл. Расширение определяет то, каким кодеком закодированы данные.
Записывается вслед за точкой после названия файла. Например: file_name.mpg Может совпадать с названием кодека.
Особо следует упомянуть файлы с расширением *.avi Если вы видите у файла такое расширение. то это означает что видео – и – аудио-дорожки внутри данного файла закодированы одним из наиболее часто употребимых кодеков, но порядок чередования аудио-и-видео-данных в таком файле несколько отличается от порядка их чередования в файле, скажем, с расширением *.mpg Примерно также обстоит дело и с файлами, имеющими расширение *.asf (*.wmv) – в этих файлах видеоданные кодируются чаще всего с помощью кодека WindowsMovieVideo.
Теперь разберёмся с основными типами видеодисков. Их несколько:
1. CD-ROM Video: на диске 700 МБ используется обычно для просмотра на компьютере, это, как правило, видео с разрешением 320х240 или 640х480, не интерлейсное, с расширением *.avi. или *.asf
2. VideoCD (или VCD) : на диске 700 МБ, используется для просмотра на компьютере или ТВ, с разрешением 352х240 или 352х288, интерлейсное, закодированное кодеком MPEG1.
3. SVCD (супервидеокомпактдиск): на диске 700 МБ, используется для просмотра на компьютере или ТВ, с разрешением 480х480 или 480х576, интерлейсное, закодированное кодеком MPEG2.
4. DVD : всем известное наиболее качественное бытовое видео на диске 4,7 Гб или более, используется для просмотра на компьютере или ТВ, с разрешением 720х480 или 720х576, интерлейсное, закодированное кодеком MPEG2.
Следует заметить, что, скорее всего, первые три типа дисков очень скоро отойдут в прошлое.
Что есть ещё:
QuickTime – фирма-производитель ПО для обработки видео-и-аудио-данных на основе кодека MJPEG, использует файлы с расширением *.qt или *.mov
Macromedia Flash — фирма-производитель ПО для обработки видео-и-аудио-данных для опубликования их в основном в интернете, использует файлы с расширением *.swf
RealPlayer — фирма-производитель ПО для обработки видео-и-аудио-данных для опубликования их в основном в интернете, использует файлы с расширением *.rm
Более подробную информацию по вопросам работы с цифровым звуком и видео вы сможете найти на специализированных форумах и сайтах интернета.
Официальный сайт бесплатного набора декодеров к медиаплеерам
Хороший бесплатный видеоконвертер
И, напоследок, немного о видеокартах.
Видеокарта -это электронное устройство, служащее для вывода информации с системного блока на монитор. Есть два основных конкурирующих производителя видеочипов для видеоплат (не путать с производителем карт): Nvidia и AMD (ATI). Видеочип – это основной компонент карты, на основе которого делается видеоплата. Основные параметры видеокарт (по каждому пункту указаны в порядке возрастания качества и скорости работы):
1. Тактовая частота видеочипа: измеряется в мегагерцах. Составляет 500-700 МГц
2. Частота видеопамяти: измеряется в мегагерцах. Составляет 500-2000 МГц
3. Ширина шины памяти : измеряется в битах. Составляет 64, 128, 256, 512 бит. От неё напрямую зависит такой важнейший параметр, как пропускная способность памяти (ПСП). ПСП= Частота видеопамяти* Ширина шины памяти (Гб/сек)
4. Объем видеопамяти: измеряется в мегабайтах. Составляет 128, 256, 512, 1024 МБ. Обратите внимание, что при покупке видеокарты не следует гнаться за большим объёмом памяти и за него соответственно переплачивать. Максимально необходимый объём памяти для карт среднего ценового диапазона – 256 Мбайт, а для карт верхнего ценового диапазона – 512 Мбайт.
5. Тип видеопамяти: SDR, DDR, GDDR <br/>
6. Слоты расширения, или интерфейс: AGP, PCI-Express
Как выбирать карту:
1. Выбор по параметрам: понятно, что карта тем лучше, чем выше её производительность и частота, также смотрите тип памяти и интерфейс. Но: мощная карта нужна только для игрового компьютера. Если вы не собираетесь играть, то вам вполне хватит карты низшего ценового диапазона.
2. Выбор по производителю видечипа (Nvidia или ATI) : дискуссии о том, какой лучше, наверное, не закончатся никогда. Моё мнение: раз это два конкурирующих производителя, то ощутимой разницы в качестве тоже не будет никогда. Лично я обратил бы внимание только на два момента:
1) Видеокарта Nvidia, в отличие от ATI, официально поддерживает стереорежим, то есть имея простенькие анаглифические стереоочки за два доллара, вы можете играть в игры в стереорежиме (3D), смотреть 3D-видео, что приносит массу новых впечатлений. А если учесть, что интерес к 3D в последнее время очень вырос, то при покупке такой карты стоит поинтересоваться, поддерживает ли она электронные 3D-очки (должны быть в комплекте с картой).
2) Если у вас нет ТВ-тюнера, то, переплатив 20-30 долларов, вы можете приобрести видеокарту с видеовходом, что даст вам возможность самостоятельно оцифровывать видео (с видеокассет на видеодиски).
И напоследок: в связи со скоростью научно-технического прогресса указанные мной параметры электронных устройств могут быть неактуальными на момент прочтения вами данной статьи.