DIGITALIZCIA ZVUKU A VIDEA ALEXANDRA TAHOTN 4 C

DIGITALIZÁCIA ZVUKU A VIDEA ALEXANDRA TAHOTNÁ 4. C

DIGITÁLNY ZVUK • pozdĺžne mechanické vlnenie s istou vlnovou dĺžkou, odpovedajúcou frekvenciou, farbou a intenzitou • spojitá - analógová informácia • harmonický zvuk môžeme znázorniť sínusoidou. • počítače však vedia spracovávať len digitálne informácie • prevod zvuku z analógovej podoby do digitálnej zabezpečuje A/D - analógovo digitálny prevodník • formy kódovania pulzná kódová modulácia – PCM • najskôr však musí zvuk prejsť vzorkovaním, kvantovaním a kódovaním.

PARAMETRE ZVUKU • • • zvuk sa vyznačuje svojou intenzitou meranou v d. B (decibeloch) a hlasitosťou zvuky v bežnom živote vnímame ako hlasné alebo tiché začiatkom stupnice je 0 d. B prah počuteľnosti pre tón o frekvencii 1000 Hz = 1 k. Hz nula neexistuje, pretože ucho si vytvára vlastný šum a reaguje aj na najmenšie zmeny akustického tlaku • zvuky presahujúce intenzitu 130 d. B sú „bolestivé” a ich posluch je nepríjemný a poškodzuje sluch • Príklady zvukov – – – – 10 d. B šumenie trávy 20 d. B šepot 50 d. B bežný hluk pri rozhovore 60 d. B rušná ulica 80 d. B maximálna úroveň TV zvuku 110 d. B rockový koncert 120 d. B prúdové lietadlo

VZORKOVANIE • vzorkovač zaznamenáva aktuálne hodnoty analógového signálu v pravidelných intervaloch s istou frekvenciou napr. pri frekvencii 10 k. Hz sa zaznamená hodnota signálu 10 000 krát za sekundu. Vyniká signál PAM - pulzná amplitúdová modulácia • vzorkovacia frekvencia – na plné zrekonštruovanie PAM, musí byť splnené tzv. "Nyquistovo kritérium" => frekvencia, ktorou sa vzorkovanie prevádza, musí byť aspoň 2 -krát vyššia ako frekvencia pôvodného signálu • v praxi sa vzorkuje s 10% navýšením

KVANTOVANIE A KÓDOVANIE • namerané hodnoty sa zaokrúhľujú na najbližšiu úroveň amplitúdy každej vzorky • digitálny signál má na rozdiel od analógového schodovitý priebeh • pri kódovaní zvuku hudobného CD sa používa 16 bitové kódovanie - každú vzorku zakódujeme 16 - ticou jednotiek a núl • všetkých možných napäťových úrovní signálu teda môže byť 216=65536 (hovor v telefóne je kódovaný 8 bitmi - rozlišuje 256 napäťových úrovní) • v prípade stereofónneho signálu sa používajú 2 kanály a výstupom sú 2 prúdy digitálnych hodnôt

Kvalita digitálneho záznamu vzorkovacia frekvencia rozlišenie, kanály Telefónna kvalita 11 025 Hz 8 bit - mono Rozhlasová kvalita 22 050 Hz 8 bit - mono CD kvalita 44 100 Hz 16 bit - stereo DVD kvalita 192 000 Hz 24 bit - 5. 1 surround sound

VZNIK PCM SIGNÁLU Pôvodný signál Vzorkový signál Kvantový signál

ZVUKOVÉ FORMÁTY • • • AAC Apple Lossless FLAC MP 3 WAV WMA

WAV, MP 3 • Waveform Audio File Format – bezstratový zvukový formát, ktorý vytvorili firmy IBM a Microsoft – na digitálne ukladanie zvuku v počítačoch – vychádza zo všeobecnejšieho formátu RIFF (Resource Interchange File Format) a možno povedať že ide o jeho podskupinu • MP 3 – formát stratovej kompresie – založený na kompresnom algoritme definovanom skupinou MPEG (Motion Picture Experts Group – bežným zvukovým formátom pre streaming alebo ukladanie – vytvorený s konštantnou bitovou rýchlosťou 128 kbit/s zaberá približne len jedenástinu toho, ako súbor rovnakého zvuku uložený v bezstratovom zvukovom

DIGITALIZÁCIA VIDEA • prevod video signálu z analógového tvaru do digitálneho • základným prvkom videa je snímka (frame) • pokiaľ chceme vytvárať vlastné video, musíme zvoliť veľkosť snímky a počet zobrazovaných snímok za sekundu • veľkosť videa (neskomprimovaného bez zvuku) potom záleží od veľkosti snímky, počtu snímok za sekundu a dĺžky videa (v sekundách)

FORMÁT A KODEK • formát je daný svojou špecifikáciou, uskladňuje video • pre jeden formát však môže existovať viacero kodekov, ktoré dokážu audio a video do tohto formátu uložiť • kodek je algoritmus, ktorý dokáže video zakódovať do určitého formátu a pomocou dekóderu aj prehrať • existujú však kódery a dekódery, ktoré nemusia byť distribuované spoločne

KONTAJNER • často sa pletie s formátom • samotné video býva distribuované spolu s audio stopou v nejakom kontajneri • najznámejší kontajner je Audio Video Interleave – AVI -obsahuje video vo formáte MPEG-4 a audio vo formáte MP 3

KOMPRESIA VIDEA • stratová kompresia využíva nedokonalosti ľudského oka a ucha • vynecháva niektoré pre nás často nepozorovateľné informácie, ktorých strata nám pri optimálnom dátovom toku vôbec neprekáža • problém nastáva pri nízkych dátových tokoch, pri ktorých je už strata informácií značne pozorovateľná, a tým znižuje kvalitu výsledného videa • môže sa použiť aj bezstratová kompresia, no výsledné video je spravidla veľmi veľké a z toho dôvodu je ho problém prenášať alebo uskladňovať

FORMÁTY VIDEA • Najznámejšie kontajnery: • AVI, MPEG (mpg), Quick. Time (mov), MP 4, Matroška (mkv) • Najznámejšie kodeky: • video: Divx Pro Codec, Xvid, Windows Media Video 9 series, libtheora, x 264 Najznámejšie formáty: • MPEG-1, 2, 4, H 264 (MPEG-4 AVC), Theora, WMV

WMV • Windows Media Video • je formát, ktorý je zakódovaný rovnomenným kodekom wmv • bol vyvinutý spoločnosťou Microsoft • mal súžiť na prenos streamovaného videa • po štandardizácii sa aj pod názvom VC-1 stal jedným z troch základných kodekov pre HD obsah na Blu-ray a HD-DVD médiách

MPEG • MPEG-4 AVC • pre tento formát sa najčastejšie využíva kodek x 264, ktorý je v súčasnosti asi najpokrokovejším kodekom pre tento formát • dosahuje veľmi dobrý pomer kvalita / veľkosť, vďaka čomu je vhodný na ukladanie napríklad HD videa • tieto videá bývajú prevažne uložené v kontajneri MP 4, MKV alebo MOV

ZDROJE • https: //www. zones. sk/studentske-prace/informatika/9137 -digitalizacia-zvuku/ • http: //server. gphmi. sk/machova/zvuk/digitalizacia. html • http: //www. posterus. sk/? p=6821 • https: //sk. wikipedia. org/wiki/MP 3

ĎAKUJEM ZA POZORNOSŤ!