Кодирование видео- и звуковых данных

На основе кодирования графической информации построено кодирование видеоданных. Видео воспроизводится кадрами с частотой 30 кадров в секунду. Один кадр - это один экран компьютера. Графическая информация кодируется точками и цветом. Если к этому еще добавить и звуковые данные сопровождающие графическую информацию, то получаются очень большие объемы цифровых данных. Поэтому при кодировании всегда применяют сложные алгоритмы сжатия, которые позволяют уменьшить хранимый объем данных сотни раз.

Также весьма трудоемкой является обработка звуковой информации, которая тоже представляется в двоичном виде. Как можно звук ввести в компьютер? Схема здесь та же самая, что и при записи на магнитофон, только вместо записывающей головки используется специальное устройство - аналого-цифровой преобразователь (АЦП). АЦП через фиксированные моменты времени измеряет значение амплитуды сигнала в линии и преобразует ее в цифровой код - число. Это число записывается в память компьютера и т. д. Таким образом в памяти компьютера будет последовательность чисел - замеров амплитуды звукового сигнала через определенные промежутки времени. Для того чтобы воспроизвести звук записанный таким образом, надо эти коды последовательно считывать из памяти и подавать на другое устройство - цифро - аналоговый преобразователь (ЦАП), на выходе которого формируется уровень напряжения в соответствии с входным кодом, таким образом на выходе ЦАП будет восстановленный аналоговый звуковой сигнал.

Очень важно определить, через какие периоды времени следует квантовать аналоговый звуковой сигнал. Это делается из следующих соображений - человеческое ухо улавливает звуки частотой от 16 до 200000 гц., для того чтобы по точкам восстановить значение синусоиды, надо иметь не менее двух отсчетов за период, таким образом, чтобы полностью восстановить все звуки, которые может слышать человек, надо квантовать сигнал не менее 40 000 раз в секунду 40 (кГц). Частоты квантования показывают, сколько раз в секунду берутся выборки сигнала для преобразования в цифровой код. Для получения звука высокого качества используют частоту квантования 44.100 кГц.

Другой способ воспроизведения звука на компьютере заключается в его синтезе. Современные компьютеры могут синтезировать музыкальные звуки двумя способами: методом частотной модуляции и с помощью волнового синтеза (выбирая звуки из специальной таблицы звуков). Второй способ обеспечивает более натуральное звучание.

Лекция 2