Відмінності між версіями «Обробка зображень лабораторна 5 Носко Юлія»

Версія за 21:24, 29 травня 2016

   Кожен формат має право на життя та виконує певну важливу функцію у ознайомленні, розповсюдженні та прослуховуванні музичного надбання.
   Закономірно, що усі формати із стисненням з втратами (MP3, WMA, AAC та ін.) створювались із огляду на можливості цифрової техніки свого часу: це у першу чергу об’єм жорстких дисків комп’ютерів, флеш-пам’яті плеєрів та швидкість передачі даних через інтернет з’єднання. А вони на той час були дуже примітивними.
   А разом із об’ємом інформації, приходилось жертвувати і якістю звуку – адже які б технології, принципи обробки та стиснення цифрових даних не придумували, формати із стисненням з втратами звучать гірше не стиснених форматів, чи стиснених без втрат.
   Тому істинні цінителі якості звуку віддають перевагу форматам без стиснення, а також і зараз існує категорія меломанів, які слухають музику, записану на вінілових дисках та “ламповій” апаратурі (звичайно, не будемо забувати важливість підсилювальної техніки та акустичних систем у відтворенні цифрових музичних файлів).
Термін звук використовується для характеристики процесів поширення збурень в матеріальних середовищах, що мають пружні властивості. Аудіо (lat. audio “чую”) – загальний термін, що відноситься до звукових технологій. Під терміном аудіо розуміють звук, що записано на звуковому носії; рідше під цим терміном розуміють запис та відтворення звуку, звукозаписуюча та звуковідтворююча апаратура. Слух людини сприймає звукові сигнали від 16 Гц до 20 кГц. До основних властивостей звуку відносять амплітуду та спектральний склад звукового коливання, а також їх зміна в часі. Амплітуда (amplitude) визначає максимальну інтенсивність коливань - голосність (volume) або силу звуку. На осцилограмі амплітуда представляється розмахом сигналу - найбільшим та найменшим відносно середнього рівня звучання. Спектральний склад визначає забарвлення або тембр звуку. Довільне періодичне коливання може бути представлене рядом Фур’є - сумою скінченої кількості синусоїдальних коливань (чистих тонів). Спектр звуку представляє собою графік інтенсивностей (амплітуд) цих частотних складових, що позначаються, як правило, у вигляді вертикальних ліній відповідної висоти.
Сприйняття звуку людиною

Слух людини сприймає звукові сигнали від 16 Гц до 20 кГц. Звук - це механічні коливання середовища: повітря тощо. Те, що ми чуємо - це результат обробки коливальних рухів барабанної перетинки вуха та подання у вигляді сигналів нервової системи. Поза середовища перенесення звукових хвиль звук не існує.
Типи звукових файлів: Формати файлів для збереження звукових даних у комп'ютерних системах. Файли таких форматів називають також аудіофайлами, або звуковими файлами. Існує три основні групи аудіофайлів. нестиснені формати — такі як WAV, AIFF, AU або PCM; формати із стисненням без втрат — FLAC, Monkey's Audio (розширення APE), Shorten, Tom's lossless Audio Kompressor (TAK), TTA, ATRAC Advanced Lossless, Apple Lossless, MPEG-4 SLS, MPEG-4 ALS, MPEG-4 DST, Windows Media Audio Lossless (WMA Lossless). формати із стисненням з втратами, як наприклад MP3, Ogg Vorbis, Musepack, AAC, ATRAC чи lossy Windows Media Audio (WMA). Слід мати на увазі, що до аудіофайлів не відносяться такі музичні формати як MIDI, або файли нотних редакторів, які являють собою лише послідовність команд для музичного інструменту, однак не містять інформації власне про звук. Формат аудіофайлу також слід відрізняти від аудіокодеку. Кодек здійснює кодування чи розкодування звукових даних, тоді як самі дані зберігаються у файлі відповідного звукового формату. Більшість форматів підтримують лише один тип кодування звукових даних, проте мультимедійні контейнери (напр. MKV або AVI) можуть підтримувати різні типи аудіо і відео даних.

Інформація про формати

Найпопулярніші цифрові музичні формати:

CD-audio (з англ. Compact Disc Digital Audio, інші назви - Audio CD, CDDA та Red Book). Один з перших якісних цифрових звукових форматів, був розроблений у 1982 році відомими фірмами Sony та Philips.

• Звуковий формат AUDIO має високу якість звучання, цей формат використовується для програвання звуку на побутових лазерних програвачах, а також на ПК, що мають CD-ROM. Має досить великий об’єм: на один лазерний диск поміщається 74 хвилини звучання. Музичний трек формату AUDIO не має назви.
• Звук у форматі AUDIO можна записати за допомогою спеціальних програм на жорсткий диск комп’ютера, але при цьому комп’ютер перетворює формат AUDIO в інший формат.

CD-Audio — стандарт цифрового запису звуку на компакт-диск, що використовує кодування PCM з частотою дискретизації 44,1 кГц і розрядністю 16 біт. Компакт-диск дозволяє запис двох каналів (стерео). Музика розділена на доріжки, які можна переключати без перерви звучання. Дані, записані на диску CD-Audio, кодуються у системі CIRC, яка слугує для корекції помилок, a потім у канальному кодуванні EFM CD-DA стандартно включає 74 хвилини запису, що може бути поділений максимально на 99 частин. Диски CD-DA характеризуються досить високою якістю звуку, та відносною стійкістю до забруднень. Специфікація:

• Максимальний час всіх записів складає 79,8 хвилин;
• Мінімальний час звукової доріжки - 4 секунди (включаючи 2-секундну паузу);
• Максимальна кількість звукових доріжок – 99;
• Повинен бути присутнім International Standard Recording Code (ISRC);
• Діаметр диску — 120 мм;
• Максимальний обсяг інформації, записаної на диску - 0,78 Гбайт.

WAV. Формат звуку WAV (з англ. - waveform audio format – аудіоформат у формі хвилі; був розроблений фірмами Microsoft та IBM) – це цифровий формат.

• Даний формат може зберігатися як на жорсткому диску ПК, що робить його доступним для роботи зі звуковим оформленням сценарію, так і на компакт-диску.
• Формат WAV може мати індивідуальну назву на будь-якому носії (кожен файл ви можете назвати, як вам захочеться, і ця назва буде зберігатися при копіюванні або перенесенні).
• Не потребує спеціальних програм для копіювання, скажімо, з лазерного диска на жорсткий диск, що робить зручним переміщення звукових файлів з ПК на ПК, чи інші носії.
• Формат WAV використовується у всіх професійних студіях звукозапису.

WAV ( waveform audio format) — формат аудіофайла розроблений компаніями Microsoft та IBM. Один з типів файлів сімейства RIFF. WAV є самим точним відтворенням записаного звуку (на відміну, наприклад від mp3, які, хоча це і в більшості випадків непомітно на слух, але все ж спотворюють першоджерело). Крім звичайних дискретних значень, бітності, кількості каналів і значень рівнів гучності в wav може бути зазначено ще безліч параметрів це: мітки позицій для синхронізації, загальна кількість дискретних значень, порядок відтворення різних частин звукового файлу, а також є місце для того, щоб розмістити текстову інформацію.

MP3 (скорочено від - MPEG audio layer III) – розроблений у інституті Fraunhofer. Сьогодні звуковий формат MP3 є одним з найпопулярніших форматів.

• Файли в цьому форматі придатні для зберігання музики практично на будь-якому носії інформації. Жоден пристрій для програвання музики

(плеєри, музичні центри, магнітоли, професійна апаратура та ін.) не обходиться без підтримки mp3.

• Цей формат завоював популярність завдяки

зниженню об’єму інформації до 70% від оригінальної доріжки (CD-audio чи wav), за рахунок вирізання тих частот звуку, які не сприймає людське вухо. А якість звучання залишається на прийнятному для сприйняття рівні.

• За допомогою відповідних програм можна стиснути звукові файли формату CD-audio чи WAV у формат MP3. Це означає, що при невеликій втраті якості обсяг зменшиться в 5-10 разів.

MP3 — ліцензований формат файлу для зберігання аудіо-інформації. У цьому форматі звуки кодуються частотним чином (без дискретних партій); є підтримка стерео. MP3 є форматом стиснення з втратами, тобто частина звукової інформації, яку (згідно з психоакустичною моделлю) вухо людини сприйняти не може або сприймається не всіма людьми, знищується. Ступінь стиснення можна варіювати, зокрема в межах одного файлу. Інтервал можливих значень бітрейту становить 8 — 320 кбіт/c. Для порівняння, потік даних із звичайного компакт-диска формату AUDIO-CD дорівнює 1411,2 кбіт/c при частоті дискретизації 44100 Гц.

WMA (з англ. Windows Media Audio). Компанією Microsoft була розроблена власна технологія кодування звуку.

• Формат відповідних файлів отримав назву WMA (спочатку він був названий ASF).
• Швидкому впровадженню формату сприяла маркетингова політика компанії Microsoft, яка включила підтримку нового формату в свій програвач (Media Player), який можна вільно отримати з сайту компанії. Також у вільному доступі кодувальник файлів WMA.
• Цікавою особливістю формату WMA є захист авторських прав. Якщо ви не відключите захист (DRM) при кодуванні, то не зможете відтворити створений файл на іншому комп’ютері. Для цього необхідно завантажити спеціальний сертифікат, що дозволяє програвати файл обмежений час, після якого необхідно буде купити його або цілий диск.
• З точки зору якості звучання формат WMA практично ідентичний формату МРЗ, в чомусь перевершуючи, у чомусь поступаючись йому.
• Великим плюсом є підтримка формату багатьма побутовими програвачами, портативними пристроями, автомагнітолами та іншої аудіотехнікою.

(WMA) — ліцензований формат файла, розроблений компанією Microsoft для зберігання і трансляціїаудіо-інформації. Формат забезпечує стиснення з втратами. Номінально формат WMA характеризується гарною здатністю стискання даних, що дозволяє йому «обходити» формат Mp3 і конкурувати по цих параметрах з форматами Ogg vorbis і AAC. Більшість портативних аудіопрогравачів підтримує формат WMA. Даний формат дуже погано підтримується на альтернативних платформах (внаслідок його закритості). Microsoft включила в WMA підтримку цифрової системи управління авторськими правами (DRM) (система захисту). Основним наслідком її є неможливість прослуховувати захищені композиції на інших комп'ютерах, крім того, на якому композиція була завантажена з музичного магазину. В останніх версіях формату, починаючи з Windows Media Audio 9.1, передбачено кодування без втрати якості, багатоканальне кодування об'ємного звуку і кодування голосу.

AAC (з англ. – advanced audio coding, MP4) – ще один звуковий формат з компресією (стисненя з втратами), свого роду правонаступник MP3, з кращою якістю звучання. Формат використовується фірмою Apple у своїх пристроях та віртуальному сервісі iTunes.

• Кращим кодеком формату AAC на даний час вважається Apple Quick Time та Nero AAC.
• Lossless кодеки (з англ. – без втрат). Іноді виникає ситуація, коли втрата навіть одного біта інформації небажана або неприпустима, а розмір композиції бажано по можливості скоротити. У цьому випадку на допомогу приходить loseless компресія, що дозволяє зберігати звук без втрат.
• Принцип дії loseless кодеків схожий з принципом роботи ZIP, RAR та інших відомих нам архіваторів, за винятком того, що розроблені вони спеціально під стиск музики. Кількість існуючих loseless форматів досить велика. Назвемо лише найбільш популярні: FLAC (free loseless audio codec), Monkeys Audio, що вважається одним з найбільш досконалих loseless форматів, WavPack, Optimfrog і т.д. Крім того, свій loseless кодек у складі WMA 9 пропонує Microsoft, стиснення без втрат передбачено в MPEG-4.
• Lossless формати мають таку ж якість як і WAV, а от місця займають менше. Більшість сучасних loseless кодеків дозволяє стискати музику з коефіцієнтом приблизно 1: 2 залежно від типу музики.

FLAC - популярний вільний кодек, призначений для стиснення аудіоданих без втрат. На відміну від аудіокодеків, що забезпечують стиснення з втратами (MP3, AAC, WMA, Ogg Vorbis), FLAC, як і будь-який інший кодек, що не видаляє ніякої інформації з аудиопотока, підходить як для прослуховування музики на високоякісній звуковідтворювальній апаратурі, так і для архівування аудіоколекції. Сьогодні формат FLAC підтримується безліччю аудіозастосувань і портативних аудіоплеєрів, а також має велику кількість апаратних реалізацій. Формат FLAC підтримує тільки цілочисельні семпли. Це дозволяє уникнути неточностей нецілочисельної арифметики, таким чином, це дає гарантію стиснення без втрат. На вхід кодер може приймати від 4 до 32 біт на семпл, будь-яку частоту дискретизації від 1 Гц до 655 350 Гц з кроком в 1 Гц, а також будь-яку кількість каналів в діапазоні від 1 до 8. Канали можуть бути згруповані у вигляді стерео або 5.1.


Monkey's Audio або APE — популярний формат кодування цифрового звуку без втрат. Поширюється безкоштовно разом з відкритим вихідним кодом і набором програмного забезпеченнядля кодування і відтворення, а також плагінами до популярних плеєрів. Файли Monkey's Audio використовують такі розширення:.ape для зберігання аудіо і .apl для зберігання метаданих. Незважаючи на відкритий вихідний код, Monkey's Audio не є вільним, тому що його ліцензія накладає значні обмеження на використання. Офіційно кодек Monkey's Audio випускається тільки для платформи Windows, хоча існує ряд неофіційних кодеків дляGNU/Linux й Mac OS X, які в більшості випадків дозволяють лише стискати файли, перетворюючи їх в інший формат.

Композиції

Всі використані композиції поширюються під ліцензією Creative Commons. Детальніше про джерело та ліцензію:

• Hungry Lucy - Illusionate
• 17 Ghosts II
• Iggy Azalea - Pretty Girls

Порівняння