Веб-технологии Электронная почта

Мультимедиа Беспроводные веб-технологии — это, конечно, замечательное изобретение последних лет, однако далеко не единственное. Для многих не что иное, как мультимедиа, служит чашей святого Грааля сетевых технологий. Слово «мультимедиа» возбуждает и физиков, и лириков, и разработчиков, и коммерсантов. Одни видят в мультимедиа бесконечный источник интересных технических проблем, связанных, например, с доставкой (интерактивного) видео по заказу, другие — не меньший источник прибыли

Двумя хорошо известными примерами использования цифрового звука являются телефон (если применяются новые цифровые АТС) и аудио-компакт-диски. В кодово-импульсной модуляции, применяемой в телефонной системе, используются восьмибитовые отсчеты, замеряемые 8000 раз в секунду Итак, как мы уже знаем, для передачи звука с качеством аудио-компакт-дисков требуется пропускная способность, равная 1,411 Мбит/с.

Понятно, что для практической передачи подобных данных через Интернет требуется значительное сжатие.

Из последнего наблюдения можно сделать следующий вывод: зная, какие сигналы маскируются более мощными сигналами на близлежащих частотах, мы можем пренебречь соответствующими частотами и не кодировать их, экономя тем самым биты.

Потоковое аудио Перейдем от технологии оцифровки звука к трем сетевым приложениям, использующим ее. Первое, что мы рассмотрим, будет потоковое аудио, то есть прослушивание звукозаписей через Интернет. Это иногда называется «музыкой по заказу». Затем мы познакомимся с интернет-радио и технологией передачи речи поверх IР.

В принципе, такой подход совершенно корректен, и музыку пользователь услышит. Единственная серьезная проблема заключается в том, что вся запись должна быть предварительно передана по сети

Принцип чередования, используемый для восстановления ошибок

При использовании проталкивающего сервера проигрыватель отправляет запрос PLAY (Воспроизведение), и сервер просто отправляет ему данные. При этом возможны два варианта: либо сервер мультимедиа работает со скоростью воспроизведения, либо он работает с более высокой скоростью

Основы цифровой обработки звука

Звуковая волна представляет собой одномерную акустическую волну (волну давления). Когда такая волна достигает уха, барабанная перепонка начинает вибрировать, вызывая вибрацию тонких костей внутреннего уха, в результате чего в мозг по нерву посылается пульсирующий сигнал, Эта пульсация воспринимается слушателем как звук. Подобным образом, когда акустическая волна воздействует на микрофон, им формируется электрический сигнал, представляющий собой амплитуду звука как функцию времени. Представление, хранение, обработка и передача подобных аудиосигналов — именно эти вопросы рассматриваются при изучении мультимедийных систем.

Человеческое ухо способно слышать сигналы в диапазоне частот от 20 до 20 000 Гц, хотя некоторые животные, например собаки, могут слышать и более высокие частоты. Громкость, воспринимаемая ухом, изменяется логарифмически по отношению к частоте, поэтому сила звука обычно измеряется в логарифмах отношения ямшштул. Елиниттей изменения служит леиибел СлБ):

Если принять нижний порог слышимости (давление около 0,0003 дин/см2, что равно 3-Ю"5 Па) для синусоидальной волны частотой 1 кГц за 0 дБ,

то громкость обычного разговора будет соответствовать 50 дБ, а болевой порог наступит при силе звука около 120 дБ, что соответствует отношению амплитуд, равному 1 миллиону.

Человеческое ухо удивительно чувствительно к изменениям звука, длящимся всего несколько миллисекунд. Глаз, напротив, не в состоянии заметить такие кратковременные изменения. Таким образом, флуктуация (джиттер) в несколько миллисекунд при передаче мультимедиа влияет в большей степени на качество звука, чем на качество изображения.

Звуковые волны можно преобразовывать в цифровую форму при помощи аналого-цифрового преобразователя (АЦП). На вход АЦП подается электрическое напряжение, а на выходе формируется двоичное число. На рис. 7.26, а показан пример синусоидальной волны. Чтобы представить этот сигнал в цифровом виде, мы можем измерять значения сигнала (отсчеты) через равные интервалы времени АТ, как показано на рис. 7.26, б. Если звуковая волна не является чисто синусоидальной, а представляет собой сумму нескольких синусоидальных волн и самая высокая частота ее составляющих равна /, тогда, согласно теореме Найквиста (см. главу 2), для последующего восстановления сигнала достаточно измерять значения сигнала с частотой дискретизации 2/. Производить замеры сигнала с большей частотой нет смысла, так как более высокие частоты отсутствуют в сигнале.

Рис. 7.26. Синусоидальная волна (а); дискретизация синусоидальной волны (б); квантование отсчетов 4 битами (в)

Оцифрованные отсчеты (сэмплы) никогда не бывают точными. Например, отсчеты на рис. 7.26, в могут принимать только 9 значений — от -1,00 до +1,00 с шагом 0,25. При 8-битовом квантовании каждый отсчет может принимать одно из 256 различных значений. При 16 битах на отсчет можно кодировать сигнал с еще более высокой точностью, так как каждому значению сигнала можно сопоставить одно из 65 536 различных значений. Ошибка, возникающая в результате неточного соответствия квантованного сигнала, способного принимать конечное число значений, исходному сигналу, называется шумом квантования. При недостаточном количестве битов, которыми представляется каждый отсчет сигнала, этот шум может быть настолько велик, что будет различим на слух как искажение исходного сигнала или как посторонние шумы.


На главную