Maturitní otázka č. 23: MULTIMÉDIA

Maturitní otázka č. 23:
MULTIMÉDIA
Multimédia jsou oblast informačních a komunikačních technologií, která je charakteristická
sloučením audiovizuálních technických prostředků s počítači či dalšími zařízeními. Jako
multimediální systém se označuje souhrn technických prostředků (např. osobní počítač, zvuková
karta, grafická karta nebo videokarta, kamera, mechanika CD-ROM nebo DVD, příslušný obslužný
software atd.), který je vhodný pro interaktivní audiovizuální prezentaci.
Komprese dat (také komprimace dat) je speciální postup při ukládání nebo transportu dat. Obecně
se jedná o snahu zmenšit velikost datových souborů, což je výhodné např. pro jejich archivaci nebo
při přenosu přes síť s omezenou rychlostí.
Komprese zvuk. souborů
Metody komprese zvukových souborů hrají důležitou úlohu v současných multimediálních
aplikacích. Uplatňuje se zejména v oblasti komprese hlasového signálu, kde můžeme pro digitální
záznam použít nižších vzorkovacích frekvencí (např. 800 vzorků za sekundu), a v oblasti hudebního
signálu, vyžadující pro zachování kvality použití vysokých frekvencí (např. 44000 vzorků
sekundu).
K tomu, aby bylo možné definovat různé úrovně kvality komprese, zavádí standard MPEG pojem
vrstvy, které jsou označeny podle vzrůstající složitosti počínaje 1. Je-li dekodér určen pro jistou
vrstvu, musí dokázat dekódovat i data všech vrstev nižších. V současnosti je pro záznam zvuku
nejatraktivnější formát MPEG-1 vrstva 3, známý také pod zkratkou MP3. Ten umožňuje dosáhnout
kvalitní reprodukce stereofonního signálu i při kompresním poměru 1:12, přičemž pro záznam
telefonního signálu lze dosáhnout komprese až 1:100.
Komprimované soubory
MP3 je formát ztrátové komprese zvukových souborů, založený na kompresním algoritmu MPEG.
Při zachování poměrně vysoké kvality umožňuje zmenšit velikost hudebních souborů v CD kvalitě
přibližně na desetinu, u mluveného slova však dává výrazně horší výsledky.
Formát MP3 se stal oblíbeným při uchovávání a přehrávání hudby na počítačích, vyrábí se stolní a
přenosné přehrávače tohoto formátu.
Windows Media Audio (WMA) je komprimovaný zvukový formát vyvinutý jako součást Windows
Media byl původně určen jako náhrada za MP3. Aktuální verze je 9.1, která kromě původního
ztrátového kodeku přidává i zvláštní kodeky pro bezztrátovou a multikanálovou kompresi. WMA
soubory jsou téměř výlučně v kontejneru ASF a mají příponu .asf nebo .wma.
Digitální zvuk
Při digitálním vytváření zvuku jsou na reproduktor přiváděny napěťové pulsy o určité šířce a
intenzitě. Propojíme-li tyto pulsy křivkou, vznikne křivka, která určuje tvar akustického signálu. Jeli tímto tvarem sinusoida, jedná se o jednoduchý zvuk, není-li, jedná se o složený zvuk. Kmitočtu, s
nímž je měněna intenzita napěťových pulsů přiváděných k reproduktoru, říkáme vzorkovací
frekvence. K věrnému přenesení signálu o určité frekvenci (fs) je nutné, aby vzorkovací frekvence
fvz byla vyšší než je frekvence (fs) přenášeného signálu. Podle Shannon-Kotělnikovovy teorie musí
být k věrnému přenesení signálu dodržena podmínka: fs <= 2*fvz.
Typy zvukových souborů
WAV , MP3, OGG , WMA (Windows Media Audio) , RA , MIDI
Digitální obraz
Zobrazením trojrozměrných objektů pomocí čoček např. do roviny s CCD čidlem obdržíme
dvojrozměrný digitální záznam objektu. Digitální záznam lze však vytvořit i opticko mechanickým
rozkladem obrazu nebo digitalizací analogových obrazových signálů pomocí digitalizačních
počítačových karet. Digitální záznamy mohou být černobílé i barevné. Výhodou digitálních
záznamů je především to, že je lze přenášet a kopírovat bez šumů a navíc odpadá složité vyvolávání
obrazu, které bylo nezbytné u fotografických záznamů. Digitální záznamy umožňují především
bezprostřední zpracování a vyhodnocování obrazů na počítači, což výrazně zefektivňuje výzkum
pomocí vizualizačních metod.
Digitální obrazové soubory jsou zaznamenávány na paměťová média či do počítače v různých
formátech. Záznam digitálních obrazových souborů se může provádět buď pomocí záznamu bitové
mapy (vhodné pro běžné fotografie), nebo pomocí vektorového záznamu objektů v obraze (vhodné
pro obrazy s geometrickými objekty, texty apod.). Lze se však setkat i s tzv. metasoubory, což jsou
smíšené soubory s bitovými mapami i s vektorovými záznamy. Formáty digitálních obrazových
souborů se rozlišují příponou v názvu souboru, přičemž se lze setkat se soubory typu *.BMP, *.GIF,
*.PNG, *.JPG, *.PCX, *.TIF, ale i *.CGM, *.EMF, *.EPS *.FLI, *.IMG, *.MAC, *.PCD, *.PCT,
*.PIC, *.PSD, *.RLE, *.TGA, *.WMF, *.WPG a dalšími. Obrazové soubory pořízené digitálními
fotoaparáty jsou ukládány nejčastěji ve formátu *.JPG (komprimovaný soubor) a někdy také ve
formátu *.TIF (nekomprimovaný nebo i komprimovaný soubor).
Formáty videosouborů a jejich vlastnosti
MPEG-2 zahrnuje přenosové, obrazové a zvukové kódovací standardy pro vzduchem šířené
televizní vysílaní ATSC a DVB, digitální satelitní TV přenos, digitální kabelový TV signál a (s
určitými změnami) disky DVD Video.
AVI je vlastně nejstarší formát videa pro PC. Ke kompresi se používá nejrůznější kodeky, které
dokážou dát velmi velkou kompresi, při zachování dobré kvality. Díky kompresi, kterou tento
formát používá je možné film například z DVD dostat na dvě CD. Nevýhodou je problematické
přehrávání těchto videí na stolních přehrávačích, případně i na počítačích, pokud nemáme “ty
správné kodeky“.
Tento formát dnes používá kompresi podle MPEG-4, nejčastěji DivX nebo XviD.
- rozlišení(velikost), datový tok, komprese i zvuk je možno nastavovat individuálně.
DivX je značka produktů vytvořených společností DivX, Inc. (dříve DivXNetworks), včetně
obrazového kodeku kompatibilního se standardem MPEG-4. Tento kodek se díky své schopnosti
kvalitní komprese filmů na výrazně menší velikost velice často používá pro nelegální šíření filmů
chráněných autorskými právy.
Přehrávání multimédií
Výstupní moduly zvuku a videa
Ještě než se dostanu k odpovědi na otázku, co a jak přehrávat, zminím krátce s pomocí čeho
přehrávat – u VLC jsou myslitelné prakticky všechny zvukové systémy (OSS, ALSA, ESD, aRts) i
videovýstupy (X11, OpenGL, SVGAlib, framebuffer apod.) - samozřejmě za předpokladu, že byl
VLC kompilován s podporou dotčené knihovny. Seznam všech dostupných modulů přehrávač
vypíše po zadání vlc -l, vybraný modul specifikujeme pomocí parametru pro zvuk a pro video.
Příznivci Ascii Art a OSS mohou zadat například:
vlc video.avi --aout oss --vout aa
Jiný netradiční příklad – pro získání série obrázků z videa:
vlc video.mpg --vout image --image-out-format jpg \
--image-out-prefix obrazek --image-out-ratio 30
Z každého třicátého snímku videa se v aktuálním adresáři vytvoří obrázek ve formátu JPEG (vybrat
lze i PNG) se jménem složeným ze zadané předpony obrazek a pořadového čísla.
Playlisty a síťové zdroje
Již jsem zmínila, že pro přehrání nějaké hudby či videa stačí uvést cestu k příslušnému souboru jako
parametr programu VLC. Dá se říci, že to obecně platí i pro seznamy nahrávek a síťové vysílání.
Podporovány jsou playlisty ve formátech M3U a PLS:
vlc downbelow.pls
VLC media player 0.8.5 Janus
Remote control interface initialized. Type `help' for help.
playlist
|*sun_is_up 01_downbelow_-_sun_is_up.mp3|downbelow.pls|
| on_the_open_sea 02_downbelow_-_on_the_open_sea.mp3|downbelow.pls|
| little_me 03_downbelow_-_little_me.mp3|downbelow.pls|
playlist: returned 0 (no error)
V konzolovém ovládacím rozhraní vypíše příkaz playlist aktuální seznam skladeb, příkaz add přidá
další položku a s pomocí next a prev v seznamu skladeb vybíráme příští, respektive předchozí
položku. Prázdný playlist nám zajistí příkaz clear.
Přehrávání ze speciálních zdrojů obsahu
Speciálními zdroji obsahu jsou zde míněny hudební cédéčka, filmová cédéčka a DVD a karty pro
příjem televizního vysílání. Typ zdroje specifikujeme podobně jako síťový protokol, případné
vlastnosti zdroje pak s pomocí k tomu určených parametrů. Přehrajme si hudební CD:
vlc cdda://
Takto se VLC pokusí přehrát CD od začátku v zařízení, které vyčte z konfiguračního souboru či z
výchozího zařízení, kterým je /dev/cdrom. Můžeme upřesňovat:
vlc cdda:// --cd-audio /dev/dvdrecorder --cdda-track 9 --cdda-caching 400
Parametrem cd-audio vybereme mechaniku, která má cédéčko přehrát, cdda-track způsobí přehrání
výhradně vybrané stopy a s pomocí cdda-caching upravíme velikost vyrovnávací paměti v
milisekundách. VLC umí také spolupracovat se servery CDDB, k nastavení spojení slouží
parametry cddb-server a cddb-port.
Přehrávání filmového cédéčka je podobné:
vlc vcd:// --vcd /dev/cdrw --vcd-caching 250
Širší možnosti poskytuje přehrávání filmů na nosičích DVD. Pokud bylo VLC kompilováno s
podporou dvdnav, lze využít přístup dvd:// k plnohodnotnému prohlížení disku včetně menu; přístup
dvdsimple:// přímo spustí přehrávání filmu. Pokud chceme přehrát pouze určitý titul či kapitolu,
máme možnosti podle následující šablony:
vlc dvd[simple]://[@[title][:[chapter][:angle]]]
Tedy například
vlc dvd://@1:5 --sub-language 'cs'
přehraje pátou kapitolu z prvního titulu, přičemž menu bude přístupné pro pozdější vyvolání.
Příklad zároveň ukazuje výběr titulků podle kódu jazyka, alternativně lze titulky vybrat též
pořadovým číslem udaným za parametrem sub-track. K přehrávání DVD dodávám ještě, že správné
zařízení, kde se nachází filmové DVD, upřesníme parametrem dvd.
Datový tok nám udává počet bitů za vteřinu, které přehrávač při přehrávání videa zpracovává.
Je to tedy definovaný počet bitů za sekundu obrazu (a samozřejmě i zvuku), který použije kodér
pro kódování. Obecně a zjednodušeně platí, že čím více bitů za vteřinu je na kompresi použito, tím
je výsledné video v lepší kvalitě.
Vypalování MP3
Používáte-li Windows Media Player 11, stačí založit do vypalovačky záznamové médium, spustit
přehrávač, a můžete začít: klikněte na šipku pod položkou Knihovna a v nabídce aktivujte volbu
Hudba. Pak klikněte na šipku pod položkou Zapsat na disk CD a v nabídce vyberte Datový disk CD
nebo DVD; poté klikněte přímo na tlačítko Zapsat na disk CD.
Sestavení seznamu titulů:
V levé oblasti okna můžete listovat ve své hudební sbírce. Klikněte tam na položku Knihovna a
poté na Album, načež Media Player v prostřední části okna zobrazí v abecedním pořadí všechna
zjištěná alba. První album, které chcete na CD vypálit, přetáhněte vpravo do volné oblasti pod
„Seznam stop bez názvu". WMP 11 vám zde vypíše všechny v albu obsažené tituly. Další alba
přetahujte vždy na začátek seznamu pod „Seznam stop bez názvu".
Vypálení: Pokud chcete vybrané soubory vtěsnat na jeden CD, klikněte znovu na šipku pod
položkou Zapsat na disk CD a otevřete nabídku Další možnosti. Na záložce Zapsat na disk CD pak
aktivujte volbu Převést na. Regulátor kvality reprodukce teď posuňte myší doprava. Čím nižší
kvalitu zvolíte, tím více hudby se na nosič vejde. Na závěr klikněte na tlačítko OK a na tlačítko
Zapsat na disk CD.
Upozornění: Snížíte-li kvalitu, Media Player překonvertuje MP3 soubory do vlastního formátu
WMA (Windows Media Audio). Ten však většina CD/DVD přehrávačů neumí přečíst.
Nezapomeňte proto ihned po skončení vypalování znovu nastavit původní kvalitu.
Využití
- Hudební průmysl – tvorba videoklipů, nahrávaní alb, MIDI - MUSICAL INSTRUMENT
DIGITAL INTERFACE slouží na zapojení hudebního nástroje k PC, a následné nahraní skladeb a
jejich úpravu
- Digitální fotografie– přenos digitálnych fotografií z fotoaparátu do PC, nebo z paměťové karty
(SD, MMC...) a jejich archivace, úprava, tisk fotografií, vypálení na CD, digitalizace starých
fotografií pomocí skeneru
- Video – připojení digitální videokamery k PC, úprava a tvorba videa pomocí různých programů,
napr. Windows MovieMaker, Magix Music studio, připojení TV k PC pomocí TV OUT výstupu na
grafické kartě, možnost přímo nahrávat filmy z TV, spracovanie rôznych formátov