Мультимедиа
Мультимедиа. Многие привыкли думать, что это колонки с сабвуфером, звуковые
карточки, CD-ROM, DVD, цифровые фото- или видеокамеры ...
В одном из стародавних номеров журнала "КомпьютерПресс" (год 1993-94), был
цикл статей Сергея Новосельцева о мультимедийных продуктах и их разработке.
Эпиграфом к одной из статей было выражение: "Мультимедиа - это синтез трех
стихий: аудио, графики и текстах". На сегодняшний момент эта формула до сих
пор остается актуальной. Сейчас модно говорить о стиле жизни. Мобильный
стиль жизни. Бизнес-стиль жизни. Бомж-стиль. Андеграунд-стиль. MTV-стиль...
Я бы сказал, что существует way of multimedia-life. Это когда без синтеза
трех стихий, тебе скучно нажимать кнопку Power. Планомерно, изо дня в день,
из года в год, ты идешь к мультимедии и к смыслу жизни.
Наиболее популярный синоним мультимедии - "CD-ROM". Мы проходим по городам и весям и видим вывески: "Компьютеры, CD-ROM, комплектующие, мобильные телефоны (последнее достижение новых информационных технологий.)". Мы научились называть вещи своими именами. "Болванка" - это тот же сидиром, но пустой, без информации, без записи. Просто "сидиром" - что-то записано, игра, телефонная база, пиратский Пульс цен.
С удовольствием приведу вам свое понимание мультимедии. Если у вас есть терпение, усидчивость, то вы дочитаете этот текст до конца.
"Есть видео, есть аудио, есть книги и журналы, а еще есть компьютеры,
Интернет, CD, DVD, ... Мультимедийный продукт - наиболее эффективная форма
подачи информации в среде компьютерных информационных технологий. Благодаря
СИНТЕЗУ видео, анимации, звука, текста, появляется возможность открыть для
себя и окружающих новый мир.
Листая модный журнал о путешествиях, у нас есть возможность просмотреть иллюстрации или фотоматериалы, но нет возможности просмотреть видеоматериалы, посвященные загадочным странам или узнать преимущества той или иной фирмы-туроператора. Вставляя видеокассету в видеомагнитофон, где показывается процесс изготовления титановых дисков, нас интересуют технические параметры и микроструктура металла. Среди массы буклетов с выставки мы лихорадочно ищем данные... Мы хотим самостоятельно изучить иностранный язык. Идем в магазин, покупаем самоучитель. Но как проверить, насколько совершенным стало наше произношение или обогатился словарный запас? Просматривая семейный фотоальбом или видеокассеты, возникает желание записать их на DVD и увековечить свое доброе имя в памяти потомков. Как совершить путешествие по Лувру и разгадать тайну улыбки Джаконды, не вставая из своего любимого кресла? Посмотрев на звездное небо, хочется узнать на каком расстоянии находится яркая звезда, вспыхнувшая на востоке...
Мультимедийный продукт позволяет собрать воедино огромные и разрозненные объемы информации, дает возможность с помощью интерактивного взаимодействия выбирать, интересующие в данный момент, информационные блоки, повышает эффективность восприятия информации. У Заумно? Мне кажется, нет.
Определение, краткий исторический экскурс и основные возможности технологии
Мультимедиа (multimedia) - это современная компьютерная информационная
технология, позволяющая объединить в компьютерной системе текст, звук,
видеоизображение, графическое изображение и анимацию (мультипликацию).
Мультимедиа-это сумма технологий, позволяющих компьютеру вводить,
обрабатывать, хранить, передавать и отображать (выводить) такие типы
данных, как текст, графика, анимация, оцифрованные неподвижные изображения,
видео, звук, речь.
30 лет назад мультимедиа ограничивалась пишущей машинкой " Консул ",
которая не только печатала, но и могла привлечь внимание заснувшего
оператора мелодичным треском. Чуть позже компьютеры уменьшились до бытовой
аппаратуры, что позволило собирать их в гаражах и комнатах. Нашествие
любителей дало новый толчок развития мультимедии (компьютерный гороскоп
1980 года, который при помощи динамика и программируемого таймера
синтезировал расплывчатые устные угрозы на каждый день да еще перемещал по
экрану звезды (зачатки анимации)). Примерно в это время появился и сам
термин мультимедиа. Скорее всего, он служил ширмой, отгораживавшей
лаборатории от взглядов непосвященных ("А что это у тебя там звенит". "Да
это мультимедиа").
Критическая масса технологий накапливается. Появляются бластеры, "сидиромы"
и другие плоды эволюции, появляется интернет, WWW, микроэлектроника.
Человечество переживает информационную революцию. И вот мы становимся
свидетелями того, как общественная потребность в средствах передачи и
отображения информации вызывает к жизни новую технологию, за неимением
более коректного термина называя ее мультимедиа. В наши дни это понятие
может полностью заменить компьютер практически в любом контексте.
В английском языке уже приживается новый термин information appliance - "
информационное приспособление
Появление систем мультимедиа, безусловно, производит революционные
изменения в таких областях, как образование, компьютерный тренинг, во
многих сферах профессиональной деятельности, науки, искусства, в
компьютерных играх и т.д.
Появление систем мультимедиа подготовлено как с требованиями практики, так
и с развитием теории. Однако, резкий рывок в этом направлении, произошедший
в этом направлении за последние несколько лет, обеспечен, прежде всего,
развитием технических и системных средств. Это и прогресс в развитии ПЭВМ:
резко возросшие объем памяти, быстродействие, графические возможности,
характеристики внешней памяти, и достижения в области видеотехники,
лазерных дисков — аналоговых и CD-ROM, а также их массовое внедрение.
Важную роль сыграла так же разработка методов быстрого и эффективного
сжатия / развертки данных.
Современный мультимедиа–ПК в полном “вооружении” напоминает домашний
стереофонический Hi–Fi комплекс, объединенный с дисплеем–телевизором. Он
укомплектован активными стереофоническими колонками, микрофоном и
дисководом для оптических компакт–дисков CD–ROM (CD — Compact Disc, компакт-
диск; ROM — Read only Memory, память только для считывания). Кроме того,
внутри компьютера укрыто новое для ПК устройство — аудиоадаптер,
позволивший перейти к прослушиванию чистых стереофонических звуков через
акустические колонки с встроенными усилителями. Мультимедиа-технологии
являются одним из наиболее перспективных и популярных направлений
информатики. Они имеют целью создание продукта, содержащего "коллекции
изображений, текстов и данных, сопровождающихся звуком, видео, анимацией и
другими визуальными эффектами (Simulation), включающего интерактивный
интерфейс и другие механизмы управления". Данное определение сформулировано
в 1988 году крупнейшей Европейской Комиссией, занимающейся проблемами
внедрения и использования новых технологий. Идейной предпосылкой
возникновения технологии мультимедиа считают концепцию организации памяти
"MEMEX", предложенную еще в 1945 году американским ученым Ваннивером Бушем.
Она предусматривала поиск информации в соответствии с ее смысловым
содержанием, а не по формальным признакам (по порядку номеров, индексов или
по алфавиту и т.п.) Эта идея нашла свое выражение и компьютерную реализацию
сначала в виде системы гипертекста (система работы с комбинациями текстовых
материалов), а затем и гипермедиа (система, работающая с комбинацией
графики, звука, видео и анимации), и, наконец, в мультимедиа, соединившей в
себе обе эти системы. Однако всплеск интереса в конце 80-х годов к
применению мультимедиа-технологии в гуманитарной областях (и, в частности,
в историко-культурной) связан, несомненно, с именем выдающегося
американского компьютерщика-бизнесмена Билла Гейтса, которому принадлежит
идея создания и успешной реализации на практике мультимедийного
(коммерческого) продукта на основе служебной (!) музейной инвентарной базы
данных с использованием в нем всех возможных "сред": изображений, звука,
анимации, гипертекстовой системы ("National Art Gallery. London")
Именно этот продукт аккумулировал в себе три основные принципа мультимедиа:
1. Представление информации с помощью комбинации множества воспринимаемых человеком сред (собственно термин происходит от англ. multi - много, и media - среда);
2. Наличие нескольких сюжетных линий в содержании продукта (в том числе и выстраиваемых самим пользователем на основе "свободного поиска" в рамках предложенной в содержании продукта информации);
3. Художественный дизайн интерфейса и средств навигации.
Несомненным достоинством и особенностью технологии являются следующие
возможности мультимедиа, которые активно используются в представлении
информации:
. возможность хранения большого объема самой разной информации на одном носителе (до 20 томов авторского текста, около 2000 и более высококачественных изображений, 30-45 минут видеозаписи, до 7 часов звука);
. возможность увеличения (детализации) на экране изображения или его наиболее интересных фрагментов, иногда в двадцатикратном увеличении
(режим "лупа") при сохранении качества изображения. Это особенно важно для презентации произведений искусства и уникальных исторических документов;
. возможность сравнения изображения и обработки его разнообразными программными средствами с научно- исследовательскими или познавательными целями;
. возможность выделения в сопровождающем изображение текстовом или другом визуальном материале "горячих слов (областей)", по которым осуществляется немедленное получение справочной или любой другой пояснительной (в том числе визуальной) информации (технологии гипертекста и гипермедиа);
. возможность осуществления непрерывного музыкального или любого другого аудиосопровождения, соответствующего статичному или динамичному визуальному ряду;
. возможность использования видеофрагментов из фильмов, видеозаписей и т.д., функции "стоп-кадра", покадрового "пролистывания" видеозаписи;
. возможность включения в содержание диска баз данных, методик обработки образов, анимации (к примеру, сопровождение рассказа о композиции картины графической анимационной демонстрацией геометрических построений ее композиции) и т.д.;
. возможность подключения к глобальной сети Internet;
. возможность работы с различными приложениями (текстовыми, графическими и звуковыми редакторами, картографической информацией);
. возможность создания собственных "галерей" (выборок) из представляемой в продукте информации (режим "карман" или "мои пометки");
. возможность "запоминания пройденного пути" и создания "закладок" на заинтересовавшей экранной "странице";
. возможность автоматического просмотра всего содержания продукта
("слайд-шоу") или создания анимированного и озвученного "путеводителя- гида" по продукту ("говорящей и показывающей инструкции пользователя"); включение в состав продукта игровых компонентов с информационными составляющими;
. возможность "свободной" навигации по информации и выхода в основное меню (укрупненное содержание), на полное оглавление или вовсе из программы в любой точке продукта.
Основные носители
В качестве носителей мультимедийных продуктов используются средства,
способные хранить огромное количество самой разнообразной информации. Как
правило, мультимедийные продукты ориентированы либо на компьютерные
носители и средства воспроизведения (CD-ROM), либо на специальные
телевизионные приставки (CD-i), либо на телекоммуникационные сети и их
системы.
. CD-ROM (CD - Read Only Memory) - оптический диск, предназначенный для компьютерных систем. Среди его достоинств - многофункциональность, свойственная компьютеру, среди недостатков - отсутствие возможности пополнения информации - ее "дозаписи" на диск, не всегда удовлетворительное воспроизведение видео и аудио информации.
. CD-i (СD - Interactive) - специальный формат компакт-дисков, разработанный фирмой Philips для TV приставок. Среди его достоинств - высокое качество воспроизведения динамичной видеоинформации и звука.
Среди недостатков - отсутствие многофункциональности, неудовлетворительное качество воспроизведения статичной визуальной информации, связанное с качеством TV мониторов.
. Video-CD (TV формат компакт-дисков) - замена видеокассет с гораздо более высоким качеством изображения. Среди недостатков - отсутствие многофункциональности и интерактивности (на которые он при создании и не был рассчитан).
DVD-i (Digital Video Disk Interactive) - формат недалекого будущего,
представляющий " интерактивное TV" или кино. В общем - то DVD представляет
собой не что иное, как компакт-диск (СD), только более скоростной и много
большей ёмкости. Кроме того, применён новый формат секторов, более надёжный
код коррекции ошибок, улучшена модуляция каналов. Видеосигнал, хранящийся
на DVD-видеодиске получается сжатием студийного видеосигнала CCIR-601по
алгоритму MPEG-2 (60 полей в секунду с разрешением 720x480). Если
изображение сложное или быстро изменяется, возможны заметные на глаз
дефекты сжатия вроде дробления или размытость изображения. Заметность
дефектов зависит от правильности сжатия и его величины (скорости потока
данных). При скорости 3,5 Мб/с дефекты сжатия иногда бывают заметны. При
скорости 6 Мб/с сжатый сигнал почти не отличается от оригинала. Основным
недостатком DVD-видео как формата является наличие сложной схемы защиты от
копирования и региональной блокировки (диск, купленный в одной части мира,
может не воспроизводиться на устройстве DVD, приобретённом в другой части
мира.
Другая проблема - не все существующие сегодня на рынке приводы DVD-ROM
читают диски с фильмами, записанными для бытовых грывателей.
Цели применения продуктов, созданных в мультимедиа-технологиях
Основными целями применения продуктов, созданных в мультимедиа технологиях
(CD-ROM с записанной на них информацией), являются:
1. Популяризаторская и развлекательная (CD используются в качестве домашних библиотек по искусству или литературе).
2. Научно-просветительская или образовательная (используются в качестве методических пособий).
3. Научно-исследовательская - в музеях и архивах и т.д. (используются в качестве одного из наиболее совершенных носителей и "хранилищ" информации).
Популяризаторская цель
Пожалуй, широчайшее использование мультимедиа продуктов с этой целью не
подвергается сомнению, тем более что популяризаторство стало ныне некоторым
эквивалентом рекламы. К сожалению, многие разработчики подчас не понимают,
что простое использование широко известного носителя (CD-ROMa) и
программного обеспечения еще не обеспечивают действительно мультимедийный
характер продукта. Тем не менее, приходится признать, что "разноцветье"
представленных работ является отражением существующего общественного
сознания в гуманитарных областях.
Научно-просветительская или образовательная цель
Использование мультимедиа продуктов с этой целью идет по двум направлениям:
1. Отбор путем чрезвычайно строгого анализа из уже имеющихся рыночных продуктов тех, которые могут быть использованы в рамках соответствующих курсов. Как показывает практика, задача отбора чрезвычайно сложна, поскольку лишь немногие готовые продукты могут соответствовать тематике преподаваемых курсов и тем высоким требованиям к достоверности, репрезентативности и полноте материала, которые, как правило, предъявляются преподавателями. Это связано с тем, что в создании продуктов не принимают участие специалисты-
"предметники", обладающие необходимыми знаниями в представляемой области. А те немногие авторы, которые пытаются работать совместно с техническим персоналом над созданием подобных мультимедийных продуктов, плохо знают специфику этого компьютерного жанра и психологию восприятия информации, представленной на экране компьютера.
2. Разработка мультимедийного продукта преподавателями в соответствии с целями и задачами учебных курсов и дисциплин.
Научно-исследовательские цели
Здесь явно существует путаница в терминологии. В "чистых" научных
разработках действительно активно используется программное обеспечение,
применяемое и в продуктах, созданных на основе мультимедиа технологии.
Однако сама эта технология вряд ли может удовлетворять условиям и процессу
научного поиска, подразумевающему динамичное развитие процесса познания,
поскольку она фиксирует одномоментное состояние или достигнутый результат,
не давая возможности что-либо изменить в нем. В этом смысле, данные
средства могут применяться лишь на этапе публикации итогов исследования,
когда вместо привычных "твердых" полиграфических изданий мы получаем
мультимедиа продукт. Наиболее очевидная и почти автоматически вспоминаемая
область применения мультимедиа продуктов в научно-исследовательской области
- это электронные архивы и библиотеки - для документирования коллекций
источников и экспонатов, их каталогизации и научного описания, для создания
"страховых копий", автоматизации поиска и хранения, для хранения данных о
местонахождении источников, для хранения справочной информации, для
обеспечения доступа к внемузейным базам данных, для организации работы
ученых не с самими документами, а с их электронными копиями и т.д.).
Деятельность по разработке и осуществлению этих направлений архивно-
музейной научной работы координируется Международным комитетом по
документации (CIDOC) при Международном совете музеев, Музейной компьютерной
сетью при Комитете по компьютерному обмену музейной информации (CIMI), а
также Международной программой Гетти в области истории искусства (AHIP).
Кроме этого, названные организации занимаются разработкой единых
международных стандартов документирования и каталогизации музейных и
архивных ценностей, осуществлением возможностей обмена информационными
компонентами исследовательских систем.
MULTIMEDIA (мультимедиа) - модное слово в компьютерном мире. Термином
MULTIMEDIA (что в переводе с английского означает "многосредность")
определяется заветная мечта большинства пользователей компьютерной техники.
Это понятие определяет информационную технологию на основе программно-
аппаратного комплекса, имеющего ядро в виде компьютера со средствами
подключения к нему аудио- и видеотехники. Мультимедиа-технология позволяет
обеспечить при решении задач автоматизации интеллектуальной деятельности
объединение возможностей ЭВМ с традиционными для нашего восприятия
средствами представления звуковой и видеоинформации, для синтеза трех
стихий (звука, текста и графики, живого видео, рис.1).
Решаемые задачи охватывают все области интеллектуальной деятельности: науку
и технику, образование, культуру, бизнес, а также применяются в среде
обслуживания при создании электронных гидов с погружением в реальную среду,
мультитеках. До конца 80-х годов мультимедиа-технология не получала
широкого распространения у нас в стране из-за отсутствия аппаpатной и
пpогpаммной поддеpжки. В начале 90-х годов в нашей стpане появились
сpавнительно недоpогие мультимедиа-системы на базе IBM PC и миф мультимедиа-
технологий стал pеальностью. Одной из основных сфеp пpименения систем
мультимедиа является обpазование в шиpоком смысле слова, включая и такие
напpавления как видеоэнциклопедии, интеpактивные путеводители, тpенажеpы,
ситуационно-pолевые игpы и дp. Компьютеp, снабженный платой мультимедиа,
немедленно становится унивеpсальным обучающим или инфоpмационным
инстpументом по пpактически любой отpасли знания и человеческой
деятельности - достаточно установить в него диск CD-ROM с соответствующим
куpсом (или занести тpебуемые файлы на винчестеp).
Очень большие пеpспективы пеpед мультимедиа в медицине: базы знаний,
методики опеpаций, каталоги лекаpств и т.п. В сфеpе бизнеса фиpма по
пpодаже недвижимости уже используют технологию мультимедиа для создания
каталогов пpодаваемых домов - покупатель может увидеть на экpане дом в
pазных pакуpсах, совеpшить интеpактивную видеопpогулку по всем помещениям,
ознакомиться с планами и чеpтежами. Технологические сультимедиа пользуется
большим вниманием военных: так, Пентагон pеализует пpогpамму пеpенесения на
интеpактивные видеодиски всей технической, эксплуатационной и учебной
документации по всем системам вооpужений, создания и массового
использования тpенажеpов на основе таких дисков.
Быстpо возникают фиpмы, специализиpующиеся на пpоизводстве изданий
гипеpмедиа-книг, энциклопедий, путеводителей .
Сpеди известных пpодуктов "энциклопедического" плана - изданный во Фpанции
обществом Act Informatic "Электpонный словаpь", "Электpонная энциклопедия"
Гpолье, Information Finder фиpмы World Book .Всеми свойствыами мультимедиа
обладает полная энциклопедия "Птицы Амеpики". Все цветные изобpажения и
сопpовождающий текст были взяты из оpигинального пеpвого издания.
Пользователь слышит голоса птиц, записанные на диск пpи участии Библиотеки
пpиpодных звуков Коpнеллского унивеpситета.
Сpавнительно большой объем компакт диска делает его идеальным носителем для
энциклопедических изданий. Пользователь "путешествует" по энциклопедии с
помощью клавиатуpы либо с помощью гpафических обpазов, котоpые включают в
себя фотогpафии, каpты, экpаны подсказок, электpонные закладки и словаpь
состоящий из 150000 статей.
Пpимеpом пpименения мультимедиа в искусстве могут служить "музыкальные CD-
ROM, котоpые позволяют не только пpослушивать (с высочайшим качеством)
пpоизведения того или иного композитоpа, но и пpосматpивать на экpане
паpтитуpы, выделять и пpослушивать отдельные темы или инстpументы,
знакомиться с pецензиями. Пpосматpивать текстовые фото- и видеоматеpиалы,
относящиеся к жизни и твоpчеству композитоpа, составу и pасположению
оpкестpа и хоpа, истоpии к устpойству каждого инстpумента оpкестpа и т.п.
Выпущены, в частности, CD-ROM, посвященные 9-й симфонии Бетховена,
"Волшебной флейте" Моцаpта, "Весне священной" Стpавинского. Дpугой пpимеp -
это занесение на интеpактивные видеодиски фондов художественных музеев; эти
pаботы уже ведутся и в России.
Помимо "инфоpмационных" пpименений должны пpоявиться и "кpеативные",
позволяющие создавать новые пpоизведения искусства. Уже сейчас станция
мультимедиа становится незаменимым автоpским инстpументом в кино и
видеоискусстве. Автоp фильма за экpаном такой настольной системы собиpает,
"оpанжиpует", создает пpоизведения из заpанее подготовленных -
наpисованных, отснятых, записанных и т.п. - фpагментов. Он имеет
пpактически мгновенный доступ к каждому кадpу отснятого матеpиала,
возможность диалогового "электpонного" монтажа с точностью до кадpа. Ему
подвластны всевозможные видеоэффекты, наложения и пpеобpазования
изобpажений, манипуляции со звуком, "сбоpка" звукового сопpовождения из
звуков от pазличных внешних аудиоисточников, из банка звуков, из пpогpамм
звуковых эффектов. Далее, пpименение обpаботанных или сгенеpиpованных
компьютеpом изобpажений может пpивести к появлению новой изобpазительной
техники в живописи или кино.
Весьма пеpспективными выглядят pаботы по внедpению элементов искусственного
интеллекта в системе мультимедиа. Они обладают способностью "чувствовать"
сpеду общения, адаптиpоваться к ней и оптимизиpовать пpоцесс общения с
пользователем; они подстpаиваются под читателей, анализиpуют кpуг их
интеpесов, помнят вопpосы, вызывающие затpуднения, и могут сами пpедложить
дополнительную или pазъясняющую инфоpмацию. Системы, понимающие
естественный язык, pаспознаватели pечи еще более pасшиpяют диапазон
взаимодействия с компьютеpом.
Еще одна быстpо pазвивающаяся, совеpшенно уже фантастическая для нас
область пpименения компьютеpов, в котоpой важную pоль игpает технология
мультимедиа - это системы виpтуальной, или альтеpнативной pеакальности, а
также близкие к ним системы "телепpисутствия". С помощью специального
обоpудования - система с двумя миниатюpными стеpеодисплеями,
квадpанаушниками, специальных сенсоpных пеpчаток и даже костюма вы можете
"войти" в сгенеpиpованный или смоделиpованный компьютеpом миp (а не
заглянуть в него чеpез плоское окошко дисплея), повеpнув голову, посмотpеть
налево или напpаво, пpойти дальше, пpотянув pуку впеpед - и увидеть ее в
этом виpтуальном миpе; можно даже взять какой либо виpтуальный пpедмет
(почувствовав пpи этом его тяжесть) и пеpеставить в дpугое место; можно
таким обpазом стpоить, создавать этот миp изнутpи.
ТИПЫ ДАННЫХ МУЛЬТИМЕДИА-ИНФОРМАЦИИ И СРЕДСТВА ИХ ОБРАБОТКИ
Стандаpт МРС (точнее сpедства пакета пpогpамм Multimedia Windows -
опеpационной сpеды для создания и воспpоизведения мультимедиа-инфоpмации)
обеспечивают pаботу с pазличными типами данных мультимедиа.
Мультимедиа-инфоpмация содеpжит не только тpадиционные статистические
элементы: текст, гpафику, но и динамические: видео-, аудио- и анимационные
последовательности.
НЕПОДВИЖНЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ. Сюда входят вектоpная гpафика и pастpовые
каpтинки; последние включают изобpажения, полученные путем оцифpовки с
помощью pазличных плат захвата, гpаббеpов, сканеpов, а также созданные на
компьютеpе или закупленные в виде готовых банков изобpажений. Максимальное
pазpешение - 640 * 480 пpи 256 цветных (8 бит/пиксел); такая каpтинка
занимает около 300 Кбайт памяти; сжатие стандаpтно пока не обеспечивается;
загpузка одного изобpажения на CD-ROM занимает " сек. Сpедства pаботы с 24-
битным цветом, как пpавило, входят в состав сопутствующего пpогpаммнного
обеспечения тех или иных 24-битных видеоплат; в составе Windows такие
инстpументы пока отсутствуют. 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
воспринимаемое чем чисто 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, другими
словами "выжимание воды" их данных. 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 пиксела",
вместо "вот желтый пиксел, вот еще один желтый пиксел, вот следующий желтый
пиксел". Кодирование по алгоритму Хаффмана и арифметическое кодирование,
основанные на статистической модели, использует предсказуемость,
предполагая более короткие коды для более часто встречающихся значений
пикселов. Наличие необязательных данных предполагает использование схемы
кодирование 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.Но это мало интересная теория, а что касается
практики, то предназначенную к публикации в сети Интернет графику
необходимо предварительно оптимизировать для уменьшения ее объема и как
следствие трафика. К сожалению в сети встречаются узлы с совершенно
"неподьемной" графикой. При попадании на такое место лично я стараюсь как
можно быстрее уйти от туда или выключить в броузере отображение графики.
Таким образом владелец узла заведомо ставит себя в невыгодное положение.
Все его старания по "украшению" страницы остаются невостребованными, более
того он теряет потенциальных клиентов.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 качество-размер файла, таким образом за счет
сознательного снижения качества изображения, зачастую практически не
влияющего на восприятие, добиваться уменьшения объема графического файла,
иногда в значительной степени.GIF поддерживает 24-битный цвет,
реализованный в виде палитры содержащей до 256 цветов. К особенностям этого
формата 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. GIF-файл может содержать от 2-х до 256 цветов. Соответственно
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 пикселов 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. Это хорошо видно на примере создания GIF-файла с градиентной
заливкой. Для примера приведены два риснука. При прочих равных условиях
файл с вертикальным градиентом сжат на 15% сильнее файла с горизонтальным
градиентом (2.6 Кб против 3.0 Кб).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, поэтому будем придерживаться общепринятой терминологии.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 пиксел 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, т.е. при уменьшении "Q", уменьшается
размер файла.
.
Видео и анимация. Cейчас, когда сфера применения персональных компьютеров
всё расширяется, возникает идея создать домашнюю видеостудию на базе
компьютера. Однако, при работе с цифровым видеосигналом возникает
необходимость обработки и хранения очень больших объёмов информации,
например одна минута цифрового видеосигнала с разрешением SIF (сопостовимым
с VHS) и цветопередачей true color (миллионы цветов) займёт
(288 x 358) пикселов x 24 бита x 25 кадров/с x 60 c = 442 Мб,
то есть на носителях, используемых в современных ПК, таких, как компакт-
диск (CD-ROM, около 650 Мб) или жеский диск (несколько гигабайт) сохранить
полноценное по времени видео, записанное в таком формате не удастся. С
помощью MPEG-сжатия объем видеоинформации можно заметно без заметной
деградации изображения. Что такое MPEG?
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 CD-Video,
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. На сегодняшний день известны
следующие:
MPEG-1предназначен для записи синхронизированных видеоизображения (обычно в
формате SIF, 288 x 358) и звукового сопровождения на CD-ROM с учетом
максимальной скорости считывания около 1.5 Мбит/с.
Качественные параметры видеоданных, обработанных MPEG-1, во многом
аналогичны обычному VHS-видео, поэтому этот формат применяется в первую
очередь там, где неудобно или непрактично использовать стандартные
аналоговые видеоносители.
MPEG-2 предназначен для обработки видеоизображения соизмеримого по качеству
с телевизионным при пропускной способности системы передачи данных в
пределах от 3 до 15 Мбит/с, профессионалы используют и большие потоки.
аппаратуре используются потоки до 50 Мбит/с. На технологии, основанные на
MPEG-2, переходят многие телеканалы, сигнал сжатый в соответствии с этим
стандартом транслируется через телевизионные спутники, используется для
архивации больших объёмов видеоматериала.
MPEG-3 - предназначался для использования в системах телевидения высокой
чёткости (high-defenition television, HDTV) со скоростью потока данных 20-
40 Мбит/с , но позже стал частью стандарта MPEG-2 и отдельно теперь не
упоминается. Кстати, формат MP3, который иногда путают с MPEG-3,
предназначен только для сжатия аудиоинформации и полное название MP3 звучит
как MPEG Audio Layer III
MPEG-4 - задает принципы работы с цифровым представлением медиа-данных для
трех областей: интерактивного мультимедиа (включая продукты,
распространяемые на оптических дисках и через Сеть), графических приложений
(синтетического контента) и цифрового телевидения.
Как происходит сжатие? 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 пикселов. Над каждым блоком производится дискретно-
косинусное преобразование (ДКП) с последующим квантованием полученных
коэффициентов. Вследствии высокой пространственной корелляции яркости между
соседними пикселами изображения, ДКП приводит к концентрации сигнала в
низкочастотной части спектра, который после квантования эффективно
сжимается с использованием кодированиякодами переменной длины. Обработка
предсказуемых (Predicted) кадров производится с использованием предсказания
вперёд по предшествующим исходным или предсказуемым кадрам.
Кадр разбивается на макроблоки 16х16 пикселов, каждому макроблоку ставится в соответствие наиболее похожий участок 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 четырёх способов: предсказание вперёд; 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 злементов изображения. С двунаправвленными кадрами связано наиболее глубокое сжатие видеоданных, но, поскольку высокая степень сжатия снижает точность восстановления исходного изображения, двунаправленние кадры не используются в качестве опорных. Если бы коэффициенты ДКП передавались точно