Владимир Вуль - Электронные издания

Формат был создан первоначально для платформы Macintosh для хранения аудио– и видеоданных на магнитных и оптических носителях. Сейчас он используется и в оболочке Windows. Предусмотрен специальный набор средств, называемый Movie Toolbox, который обеспечивает редактирование и модификацию видеофильмов в данном формате, т. е. можно вклеивать, вырезать, копировать и редактировать отдельные видеофрагменты таким же образом, как это делается при профессиональном монтаже обычного кино. Данные в этом формате можно хранить на магнитном или компакт-диске в виде обычного файла, а также помещать на цифровой видеомагнитофон.

Набор средств Movie Toolbox определяет 6 методов сжатия, используемых при хранении видеофильмов в этом формате. Перечислим эти методы.

✓ Photo Compressor – предназначен для сжатия отдельных изображений с глубиной цвета от 8 до 24 бит (для сжатия фреймов или видеокадров обычно используется метод JPEG).

✓ Video Compressor – метод сжатия видеопоследовательностей с потерями, основанный на преобразовании пространственного спектра и временном сжатии. Глубина цвета – 24 бита. Метод отличается высокой скоростью распаковки сжатого видеоряда.

✓ Сompact Video Compressor – также метод сжатия с потерями, пригодный для 16– и 24-битного представления цвета. Отличается более высоким качеством и большим коэффициентом сжатия по сравнению с предыдущим, но требует значительных затрат времени на выполнение начального сжатия информации.

✓ Animation Compressor – метод сжатия анимационных последовательностей, основанный на применении алгоритма группового кодирования, рассмотренного в разд. 3.3. Используется как в варианте с потерями, так и без потерь. Работает с любой глубиной цвета.

✓ Graphic Compressor – предназначен для быстрого сжатия и распаковки 8-битовых неподвижных изображений и их последовательностей. Коэффициент сжатия невелик. Применяется при хранении информации на устройствах с низкой скоростью обмена данными, типа компакт– или DVD-дисков.

✓ Raw Compressor – программа предварительной обработки изображений, позволяющая получить нужную глубину цвета перед тем, как сжать его одним из описанных выше методов.

Аудиоданные в этом формате кодируются в виде последовательности квантованных дискретных выборок в формате AIFF, как это было описано в разд. 3.4 или непосредственно в ресурсе звуковой среды видеофильма.

Основная структурная единица файлов этого формата носит название атом. Различают атомы-контейнеры и атомы-листья. Контейнеры содержат другие атомы, в том числе и атомы-контейнеры. А атомы-листья содержат только данные. Каждый поток данных файла хранится в отдельном атоме дорожки. Дополнительные сведения о данном формате можно почерпнуть из книг [21, 29] и на сайте www.quicktime.apple.com.

Комитет Motion Picture Expert Group, как уже ранее упоминалось, был создан международной ассоциацией по стандартизации специально для создания высококачественных стандартов сжатия цифрового видео. И действительно был разработан ряд стандартов, таких как MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, для воспроизведения видео с различной скоростью и качеством на платформах Windows, Macintosh и UNIX, а также рекомендован определенный набор методов сжатия видео– и аудиоданных.

Формат MPEG-1 определяет файлы для хранения кодируемого видеоматериала (расширение mpv) и формат системного потока для объединения видео– и аудиоданных (расширение mps), а также три формата для кодирования только аудио (mpa, mp2 и l3). Формат MPEG-2 предназначен для вещания и малопригоден для персональных компьютеров. MPEG-4 предназначен для передачи низкокачественного видео для систем видеотелефонии и видеоконференций.

Стандарты MPEG определяют только способ хранения данных, но не указывают, как были получены данные в этом формате. Все форматы MPEG – с потерями. Для кодирования данных в этом формате вычислительных ресурсов ПК недостаточно. Корректная обработка MPEG на ПК без дополнительных аппаратных средств также связана с определенными трудностями. Они могут привести к задержкам или ухудшению качества воспроизведения.

Формат MPEG хранит несколько типов кадров. Независимые или ключевые кадры (I-frames) не требуют никакой дополнительной информации для декодирования. При их сжатии используется методика, аналогичная JPEGсжатию, но более эффективная. Предсказуемые кадры (P-frames) хранят различие между предыдущим независимым или предсказуемым кадром и текущим кадров (то, что в разд. 3.5.2 определялось как межфреймовое дельтасжатие или компенсация движения). Дальнейшее улучшение качества сжатия достигается путем использования двунаправленных предсказаний движения или B-frames. В нем предсказание сохраняется как разности текущего как с предыдущим, так и с последующим кадрами, вследствие чего последовательность кадров может иногда нарушаться.

При кодировании звука MPEG отбрасывает ряд избыточных данных, опираясь на особенности человеческого слуха, о которых уже говорилось в разд. 3.4. В результате достигается гораздо более высокий уровень сжатия по сравнению с PCM и -Law, о которых говорилось в предыдущем параграфе. Оценивая данный формат, следует отметить, что он гарантирует самое высокое качество как видео, так и аудио, но требует наличия большого количества вычислительных ресурсов.

Формат AVI (Audio/Video Interleave) фирмы Microsoft получил свое название из-за того, что в нем аудио– и видеоданные расположены перемежающимися слоями. В заголовке файла хранится множество различной информации, в том числе о частоте следования и размере кадров. Программа воспроизведения должна извлечь данные видеокадра и связанного с ним звукового сопровождения, затем передать звук на звуковую карту а видеоданные распаковать и воспроизвести на экране монитора.

Поддержка равномерного потока данных требует внимания ко всем частям системы воспроизведения для того, чтобы сохранить синхронизацию независимо от задержек при распаковке видеоданных.

В структуре AVI-файла содержатся 2 блока LIST. Первый из них (LIST hdrl) содержит информацию о фильме в целом и о каждом из его потоков, включая разрешение экрана и частоту кадров видеоданных, а также формат, частоту оцифровки и разрядность квантованных аудиоданных. Второй блок LIST movi хранит сами видео– и аудиоданные в виде отдельных потоков, сегментированных на блоки выборки. Интересно отметить, что в формате AVI звуковые данные опережают видео на 0,75 с.

Контрольные вопросы

1. Что такое мультимедиа-издание и для чего оно используется? Чем оно отличается от обычного электронного издания?

2. Какие компоненты могут содержаться в мультимедиа-издании?

3. Какова роль мультимедиа в учебных пособиях? Приходилось ли вам сталкиваться и работать с такими пособиями?