Что значит цифровой формат

Что значит цифровой формат

С развитием компьютерных технологий можно с уверенностью заявить, что оцифровать можно практически все. Любой документ на твердом носителе, будь то бумажный документ, фотография, слайд, книга, журнал и тд. Может быть оцифрован.

Более того оцифровке прекрасно поддаются видео записи на устаревших носителях, как то магнитная или кинопленка. То же касается и аудио записей. Однако для каждого вида документов и стоящей задачи, будь то сканирование книг или чертежей, распознавание текста или оцифровка аудио-видео контента, требуется соответствующее оборудование, программное обеспечение и опытные специалисты.

Основные типы оцифровки которые могут потребоваться в быту и в профессиональной деятельности это сканирование (и при необходимости распознавание) документации (бухгалтерской, офисной, архивной и тп), личных документов (паспортов, удостоверений, сертификатов, дипломов), книг, журналов и других изданий, фотоматериалы (фотографии, пленки, слайды, негативы и тп), чертежи и схемы, картины и репродукции.

Также популярна оцифровка видео (кино и видео пленка) и аудио (магнитная лента и виниловые пластинки) материалов. Однако для получения наилучшего результата нельзя забывать о качественной профессиональной пост обработке оцифрованного материала, включающей в себя, например, цветокоррекцию, устранение искажений, обрезка и (или) вклейка страниц, преобразование в различные форматы, распознавание текста, ретуширование и создание каталогов и электронных архивов.

Цифровые технологии позволяют получать максимально высокое качество ТВ-сигнала, автоматизировать выпуск передач в эфир, транслировать по одному каналу несколько программ. Основное преимущество цифровой записи перед аналоговой заключается в том, что при перезаписи (во время монтажа) не накапливаются искажения. Разумеется, структурные и контактные шумы с магнитной ленты убрать невозможно, но поврежденную информацию можно сгруппировать и записать небольшими фрагментами, для этого применяется система коррекции ошибок.

В настоящее время на Betacam-форматах хранится огромное количество аналоговых видеоматериалов, поэтому дальнейшее развитие аппаратуры учитывает возможность воспроизведения архивных записей. Видеозапись в цифровом формате обладает «избыточностью» ТВ-сигнала, поэтому в 1993 г. в видеосистеме Digital Betacam впервые была применена компрессия. При этом на цифровом видеомагнитофоне для данного формата можно воспроизводить аналоговые записи. Digital Betacam использует полудюймовую видеоленту (как Betacam и Betacam SP), но производит запись в цифровом формате. Цифровой поток — 125,58 Мбит/ сек. Скорость движения ленты удалось снизить до 96,7 мм/сек, время записи увеличить до 124 мин.

Betacam SX позволяет писать компонентный цифровой сигнал. Оптимальное соотношение обработки сигналов яркости и цветности позволило улучшить цветовую информацию. Благодаря усовершенствованному алгоритму сжатия 10:1 (MPEG-2), время записи увеличилось до 184 мин.

Оборудование данного формата позволяет добиться высокого качества изображения, ускорить монтаж и, что немаловажно, применять кассеты формата классического Betacam. Учитывая, что в многочисленных студиях нашей страны имеется большое количество аналогового оборудования, данный формат позволяет завершить постепенный переход на цифровую технику.

В начале 90-х гг. появился первый формат профессиональной и полупрофессиональной цифровой записи D-1, в котором сигналы цвета и яркости записываются на ленту. Специалисты заметили удобство формата для монтажа и видеоэффектов. В дальнейших разработках формата (D2-D5) разработчики улучшили качество магнитной ленты, увеличили время записи до 245 мин и снизили стоимость аппаратуры.

Среди множества присутствующих на телерынке форматов следует упомянуть D6, созданный совместными усилиями Toshiba и BTS. Формат предназначен для телевидения высокой четкости, имеет широкую пропускную способность (более гигабайта в секунду) со встроенной системой коррекции ошибок. D6 рассчитан как на американский рынок — 1250 строк, 50 полей, так и на европейский — 1125 строк, 60 полей. Хотя, по мнению специалистов, формат неперспективен.

Довольно распространенным форматом фирмы Sony является DVCAM. Цифровой компонентный сигнал пишется на ленту шириной 6,25 мм, скорость цифрового потока 25 Мбит/сек. (то есть в пять раз меньше, чем у Digital Betacam). Впервые в ленточную кассету встроены микросхемы с метаданными (временной код, номера сцен, монтажные метки и т.д.) Благодаря служебным данным возможно оптимизировать операцию монтажа. Формат DVCAM сегодня является общим стандартом профессионального цифрового видеопроизводства.

Итак, пионером в области магнитной записи видеосигнала на магнитную ленту была фирма АМРЕХ. Руководитель фирмы А. М. Понятов, разумеется, осознавал проблемы ленточного носителя информации, и фирма приступила к разработке видеозаписи на алюминиевый диск покрытый магнитным слоем, хотя удалось записать всего 36 секунд движущегося изображения, но начало было положено. Для поиска необходимого фрагмента не надо было перематывать бобины с лентой, диск позволял немедленно проиграть нужное место, при перезаписи отсутствовали структурные и контактные шумы. Слабым местом диска долгое время оставался недостаточный объем хранения видеозаписи, и эту проблему компании преодолеть не удалось.

Читайте также:  Автоматическое устройство осуществило перекодировку информационного 720

Справедливости ради следует отметить, что лента до сих пор остается самым дешевым носителем аналоговой и цифровой информации. Как уже отмечалось, именно на ленточных носителях хранятся основные архивы с видеоинформацией, но качество записи/воспроизведения у цифровых дисков выше. Дело в том, что информация на них хранится в виде логического нуля (отсутствие сигнала) или логической единицы (наличие сигнала), поэтому копировать информацию можно без большой потери качества.

Дальнейшие разработки записи видеосигнала сместились в область дисковых видеомагнитофонов и видеосерверов. Современный видеосервер на базе компьютера — это многоканальное устройство, позволяющее вести запись видеосигнала на стандартные жесткие диски. В отличие от видеомагнитофона, он позволяет одновременно записывать и воспроизводить запись по разным каналам. Потеря информации защищена технологией RAID, распространенные форматы компрессии — MPEG второго или третьего уровней (для спутникового вещания используется MPEG-2). Для доступа к большим массивам архивных данных на магнитной ленте видеосервер может быть доукомплектован стримером.

В 1995 г. на выставке в Лас-Вегасе был представлен цифровой камкодер CamCutter (фирма Avid), в котором запись велась не на традиционную магнитную ленту, а на встроенный жесткий диск. Качество записи было сравнимо с Betacam SP, продолжительность — 15 мин., но с этого момента стало ясно, что в журналистских видеокамерах лента может уступить место новым технологиям. Потом последовали разработки видеокамер с записью на DVD. 19 февраля 2002 г. девять крупнейших компаний, среди которых Sony, Samsung, Hitachi, Sharp и др., представили новый стандарт — Blu-Ray Disc (синий лазерный луч), существенно превосходящий DVD по объему информации (до 27 Гб), на него можно писать видео в течение 2 часов с профессиональным разрешением и 13 часов с бытовым качеством. Но сегодня практика тележурналистики показывает, что «безленточная» эра еще не наступила, DVD-устройства до сих пор не так удобны для внестудийной съемки: малейшая царапина — и записанную информацию невозможно воспроизвести, в то время как магнитная лента действительно позволяет работать в полевых условиях. Но все это дело времени. Не так давно профессиональные фотожурналисты смотрели свысока на цифровые «мыльницы», а сегодня фотопленка почти полностью вытеснена из СМИ. Правда, объемы электронной памяти для видеоинформации необходимы на порядок выше.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Только сон приблежает студента к концу лекции. А чужой храп его отдаляет. 9322 — | 7878 — или читать все.

В каждом из продающихся на сегодня мультимедийных устройств, будь то CD-плеер, диктофон, или плеер на флэш-памяти, используется множество самых различных видов представления потоков данных, которые преобразуются затем в звук. А уж форматов звука, используемых в профессиональных целях, придумано и того больше. Неискушенный покупатель вынужден черпать информацию об обозначениях на коробках и устройствах из самых разных источников, зачастую получая неверные сведения или запутываясь еще больше.

Практически каждое устройство из раздела «Портативное Аудио» каталога ZOOM.CNews.ru поддерживает сразу несколько форматов звука, а многие устройства, не относящиеся к этой категории, также снабжены надписями о поддержке воспроизведения звуковых файлов. Для того чтобы помочь нашему читателю, мы решили создать небольшой глоссарий сокращений и рассказать о наиболее распространенных форматах. Мы планируем сделать его открытым для пополнения и поправок, добавляя новые форматы и более подробно описывая преимущества и недостатки уже распространенных или забытых.

Для начала следует напомнить, что цифровой звук – это не более чем набор цифр. Определяющим фактором является система, с помощью которой звук как давление воздуха был преобразован в потоки данных и закодирован для последующей обработки и воспроизведения. Соответственно, цифровой звук обычно заключен в компьютерных файлах с различным расширением, по которому чаще всего (но не всегда) и можно определить его формат. А само понятие формата может иметь, как это ни парадоксально, два смысла. Во-первых, формат может существовать как всеобъемлющая характеристика, включающая в себя и тип, и физические характеристики носителя (диска или кассеты), способа записи, принципов кодирования и защиты от ошибок. Во-вторых, под форматом можно понимать только сам способ кодирования и сжатия звука, так как для переноса используются стандартные средства, например, компьютер.

Аналоговый звук, в отличие от цифрового, воспроизводится в аналоговых устройствах и имеет ряд существенных отличий. Не являясь потоком данных, аналоговый звук представляется непрерывным электрическим сигналом, отображающим изменение звуковой волны. Для перевода его в цифровой формат звук «оцифровывается», то есть разбивается на определенные отрезки, в которых фиксируется числовое значение амплитуды в данный момент. Мы не будем углубляться в принципы создания цифрового звука, однако совершенно необходимо отметить, что чем чаще происходит разбиение отрезка звука и описание его характеристик, тем яснее и полнее создается картина собственно звука.

Читайте также:  Ms sql пронумеровать строки

Такой процесс порождает огромный поток данных, описывающих звук, и очевидно, что каждый формат цифрового звука является не больше чем компромиссом между необходимостью представить звук как можно более качественным и ограничениями объема памяти компьютера или устройства воспроизведения.

Еще немного теории. Человеческое ухо воспринимает в большинстве случаев звук с частотой не выше 22000 Гц, и для того чтобы его полностью описать в цифровом виде, требуется частота дискретизации не менее 44,1 кГц. Так как абсолютно точно определить значение сигнала в определенный момент времени невозможно, то при оцифровке происходит квантование, то есть замена реальных значений сигнала приближенными. Чем больше уровней квантования звука, тем точнее описывается уровень сигнала. В итоге каждый стандартный компакт-диск несет на себе звуковой сигнал с частотой дискретизации в те самые 44,1 кГц и уровнем квантования в 16 бит, а в некоторых устройствах производится дискретизация с частотой 48 кГц.

Достоинства цифрового звука

А теперь вкратце о том, для чего данный алгоритм был разработан. Цифровой звук имеет перед аналоговым огромные преимущества, хотя нельзя забывать и об определенных его недостатках. Основной ценностью цифрового звука является возможность бесконечно долгого хранения и бесконечного тиражирования материала без потери исходного качества, тогда как у аналогового звука качество теряется при каждой записи-перезаписи. Кроме того, облегчаются передача звука и его обработка современными цифровыми средствами, в первую очередь, специализированными компьютерами. Также, цифровой сигнал в линиях передачи более устойчив к помехам, чем аналоговый. Немаловажно также и то, что цифровая техника, в отличие от аналоговой, позволяет добиваться идентичности параметров систем при их массовом производстве и сохраняет эту идентичность при эксплуатации, в то время как характеристики аналоговых изделий обычно разняться на разных экземплярах и ухудшаются со временем.

Исторически цифровой звук был, безусловно, инициативой инженеров компаний, принявших на вооружение разработанные фирмой Philips диски Audio-CD, которые также называются CDDA — Compact Disk Digital Audio. В итоге цифровой носитель звука привел к массовому переходу в студиях звукозаписи на цифровые DAT-магнитофоны и цифровую монтажную аппаратуру с интерфейсами S/PDIF и другими. А потом цифровой звук начал все глубже продвигаться в нашу жизнь с CD-плееров и, передаваясь по S/PDIF, преобразовываться в цифровых коммутаторах, эквалайзерах и системах шумопонижения. На сегодня этот ряд заканчивается цифровыми звуковыми процессорами объемного звука Dolby Digital.

Качество звука CDDA устраивает большинство конечных пользователей, то есть слушателей, однако критическим фактором является объем данных, который требуется для представления звука в таком виде. В результате появляются различные сжатые форматы цифрового звука, одним из которых стал старенький MS ADPCM, и в ряду которых находятся вполне приемлемые Sony ATRAC, PASC или Fraunhoffer MP3. Каждый из методов кодирования имеет важнейшую характеристику — скорость битового потока (bitrate), с которой сжатая информация поступает в декодер при восстановлении звукового сигнала.

Например, при разговоре по сотовому телефону звук ваших голосов подвергается цифровому преобразованию и сжатию, из-за чего и ухудшаются его характеристики. Речь сжимается по различным алгоритмам в сотни раз, сохраняя при этом основные характеристики.

Перейдем к конкретным форматам звуковых файлов и форматам сжатия звука. Наиболее распространенным на сегодняшний день форматом, безусловно, является МР3. Однако исторически сложилось так, что для понимания развития форматов звука необходимо начать с другого вида файлов – с расширением .WAV.

Он является основным форматом для многих и многих систем воспроизведения цифрового звука и используется как стандартный формат звуковых файлов в персональных компьютерах. К тому же, он имеет солидный набор спецификаций, изрядно пополнившийся за последнее время. Его полное название — Microsoft RIFF/WAVE — Resource Interchange File Format/Wave — формат файлов передачи ресурсов/волновая форма, и создан он был инженерами Microsoft и Intel. В свою очередь, WAV расшифровывается как Waveform Audio File Format.

Этот тип файлов является стандартным для систем Apple Macintosh и систем обработки звука, построенных на его основе. Apple AIFF расшифровывается как Audio Interchange File Format — формат файла обмена звуком, он в чем-то схож с WAV. Его особенностью является то, что он позволяет размещать вместе со звуковой волной дополнительную информацию, в частности, самплы WaveTable (примеры звучания инструментов вместе с параметрами синтезатора), что улучшает качество итогового результата. Хотя в настоящее время компьютеры Apple способны воспроизводить файлы практически любых форматов, в том числе и МР3.

Читайте также:  Внешний жесткий диск щелчки

Да, это не только формат изображения, в котором пишут фотографии некоторые цифровые камеры. На самом деле, RAW является т.н. «чистой оцифровкой», в которой не содержится заголовка и находится лишь последовательность отсчетов звуковой волны. Обычно оцифровка хранится в 16-разрядном формате.

Самый популярный формат сжатия на сегодняшний день – это МР3. Формат МР3 (MPEG Layer 3) был разработан, после ряда промежуточных форматов, институтом Фраунхофера в Германии. Вообще то, формат .МР3 основан на обмане человеческого уха. После некоторых исследований выяснилось, что человеческому слуху свойственно адаптироваться к появлению новых звуков, что выражается в повышении порога слышимости. Поэтому одни звуки способны маскировать (то есть, делать субъективно неслышимыми) другие. Вот и в этом формате часть звуков, которые, как считает соответствующая теория, делаются неслышимыми, просто убираются из общего звучания. После чего получившийся «полуфабрикат» кодируется по методу Хоффмана. Обязательно следует учитывать то, что в формате МР3 программы, сжимающие звук из оригинального, не являются стандартизированными, то есть каждый грамотный программист может реализовать свою схему сжатия. А стандартам подчиняются только декодеры, что приводит к тому, что качество воспроизведения формата МР3 далеко не всегда зависит от плеера, проигрывающего этот файл. В связи с разными способностями и пристрастиями реализаторов различных кодеров, одни из них лучше справляются с симфонической музыкой, другие — с роком и металлом, третьи — с рэпом и рэйвом и так далее.

JointStereo, являющийся одной из особенностей МР3, означает, что вместо кодирования стерео как двух независимых каналов производится кодирование т.н. центрального канала и разницы, отличающей его от исходных стереоканалов. Довольно много составляющих звука в стереоканалах одинаковы, и их кодирование в общем канале позволяет высвободить дополнительную полосу для более подробного кодирования разницы, что приводит к некоторому улучшению качества.

Обязательно следует упомянуть и о Variable Bit Rate, или VBR. Это означает, что кодер изменяет степень сжатия «на лету», в зависимости от характера звука. Такой подход приводит к уменьшению итогового размера файла или, при увеличении требований к качеству, при том же размере файла позволяет добиться лучшего звучания.

Появившийся в 2001 году кодек MP3 Pro был создан компанией Coding Technologies совместно с Thomson Multimedia. В его основе лежит МР3, и в результате он получился полностью совместимым с MP3 назад и лишь частично вперед. В нем используется технология SBR (Spectral Band Replication), за счет чего кодек обеспечивает хорошее качество на низких битрейтах. Однако качество кодирования на средних и высоких скоростях передачи данных уступает качеству почти всех других кодеков. В итоге MP3 Pro применяется больше для трансляций в интернете и демонстраций фрагментов новых музыкальных композиций.

Кодек WMA, или Microsoft Windows Media Audio, является серьезной альтернативой МР3. Файлы этого формата имеют расширения .WMA и .ASF, обладают явным преимуществом перед МР3 на низких скоростях потока данных (битрейтах) и теряют его при увеличении скорости подачи информации на кодек.

На основе WMA разработан стандарт WMA DRM, реализующий близкую сердцу звукозаписывающих компаний защиту от копирования. Файлы, созданные на основе этого формата, можно записывать на устройства воспроизведения, типа МР3-флэш-плееров, однако скопировать их оттуда нельзя.

ATRAC (Adaptive TRansform Acoustic Coding — акустическое кодирование адаптивным преобразованием) базируется на стереофоническом звуковом формате с 16-разрядным квантованием и частотой дискретизации 44.1 кГц. При сжатии каждый кадр делится на 52 частотные полосы, результирующая скорость потока — 292 кбит/с (сжатие 1:5). Применяется в системе MiniDisk.

Формат Ogg Vorbis — относительно новый универсальный формат записи звука с потерями данных. Он принадлежит к тому же типу форматов аудиосжатия, что и МР3 и WMA, а психоакустическая модель, описывающая особенности человеческого слуха, в соответствии с которыми производится сжатие, по принципам действия близка к МР3. Радикальным же отличием этого формата стала математическая обработка и практическая реализация этой модели. В этом формате пороговая максимальная частота оцифровки не 44 кГц как в MP3, а 48, что теоретически улучшает качество звука. Также следует отметить, что теоретическое число каналов не ограничено двумя, как обычно, а достигает 255. Файлы, закодированные в этом формате, меньше таких же файлов в МР3. Распространение формата сдерживалось недостаточной поддержкой со стороны производителей аппаратуры.

Ссылка на основную публикацию
Что делать если браузерные игры лагают
Что делать если зависает браузерная игра, не грузится, лагает? Если игра не загружается, зависает, загрузка останавливается на определенном шаге, вы...
Чем обработать сколы на машине от ржавчины
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте. 1. Если...
Чем опасно низкое напряжение в сети
Эффект «проседания» входного напряжения ниже установленной нормы довольно распространенная проблема. Она более характерна для электроснабжения в сельской местности, но нередко...
Что делать если взорвалось колесо
Вы когда-нибудь видели взрыв шины? Это поистине экстремальное зрелище, особенно если речь идёт о грузовом транспорте. Взрываясь на ходу, куски...
Adblock detector