1. Объясните, почему при оцифровке звука происходит потеря информации.
При оцифровке звука происходит потеря информации, потому что аналоговый сигнал представляет собой непрерывную волну, а при дискретизации он превращается в набор отдельных значений. Из-за этого теряются детали, особенно если частота дискретизации низкая.
2. Как связана частота дискретизации с потерей информации и объёмом файла?
Частота дискретизации определяет, насколько часто снимаются значения звукового сигнала. Чем выше частота, тем меньше потерь, но тем больше размер файла. Например, стандарт 44,1 кГц (CD-качество) обеспечивает достаточно точное воспроизведение звука, а 8 кГц сильно ограничивает диапазон слышимых частот.
3. От чего зависит выбор частоты дискретизации?
Выбор частоты дискретизации зависит от области применения. Для телефонной связи достаточно 8 кГц, для музыки используется 44,1 кГц, а в студиях иногда 48 кГц или 96 кГц. Более высокие значения (например, 192 кГц) редко применяются, так как человеческое ухо не слышит разницу, а файлы становятся слишком большими.
4. Почему частота дискретизации более 48 кГц применяется очень редко?
Частота дискретизации более 48 кГц применяется редко, потому что она не даёт значительных преимуществ для обычного восприятия звука человеком, но при этом увеличивает размер файлов.
Человеческое ухо слышит звуки до 20 кГц, а по теореме Котельникова (или Найквиста-Шеннона) для точного восстановления сигнала частота дискретизации должна быть в два раза больше максимальной слышимой частоты, то есть 40 кГц. Стандартные значения 44,1 кГц (CD-качество) и 48 кГц (видео- и студийный звук) обеспечивают достаточное качество звучания.
Частоты выше 48 кГц (например, 96 или 192 кГц) используются в профессиональной обработке звука, но в конечном итоге при воспроизведении обычно всё равно понижаются до 44,1 или 48 кГц, поскольку разница для слуха практически незаметна.
5. На что влияет разрядность кодирования звука?
Разрядность кодирования звука влияет на диапазон возможных уровней громкости. Например, 8 бит даёт 256 уровней, а 16 бит – 65 536 уровней, что делает звук более детализированным и чистым.
6. У Иннокентия есть оцифрованная запись любимой песни вокальной группы «Рёв бизонов». Он хочет удалить из записи голос, оставив только мелодию. Как вы думаете, просто ли это сделать? Почему?
Удалить вокал из записи сложно, потому что он обычно находится в том же частотном диапазоне, что и музыка. Чаще всего голос записан в центре стереопанорамы, поэтому его можно частично убрать с помощью обработки фаз и эквализации, но полностью избавиться от вокала без потерь в качестве мелодии почти невозможно.
7. Сравните оцифровку и инструментальное кодирование.
Оцифровка – это процесс перевода аналогового сигнала в цифровую форму, а инструментальное кодирование создаёт звук синтетически, без записи живого сигнала. Например, MIDI-файлы не содержат самих звуков, а только команды для синтезатора, какие ноты играть и с какими параметрами.
8. Почему MIDI-файлы могут звучать поразному на разной аппаратуре?
MIDI-файлы могут звучать по-разному на разных устройствах, потому что они не содержат записанного звука, а лишь команды для синтезатора: какие ноты играть, с каким тембром и громкостью. Разные синтезаторы обрабатывают эти команды по-разному, поэтому одна и та же мелодия может звучать иначе на разных аппаратах.
9. Что такое синхронность?
Синхронность – это согласованность во времени различных процессов. В контексте мультимедиа это означает точное совпадение звука и изображения, чтобы, например, речь в видео соответствовала движению губ.
10. Почему при кодировании видео используется частота не менее 25 кадров в секунду?
Минимальная частота кадров 25 кадров в секунду используется в видео, потому что человеческий глаз перестаёт замечать отдельные кадры и видит плавное движение. При более низких частотах движение становится прерывистым.
11. Почему компьютерные фильмы чаще всего хранятся в сжатом виде?
Компьютерные фильмы хранятся в сжатом виде, так как исходные несжатые файлы занимают огромный объём памяти. Сжатие позволяет значительно уменьшить размер видео без значительной потери качества.
12. Насколько, по вашему мнению, важно, чтобы процесс упаковки видеоданных (например, фильма) выполнялся быстро? А процесс распаковки?
Быстрота упаковки видеоданных важна при создании контента, например, при обработке и экспорте видео. Однако ещё важнее скорость распаковки, так как она влияет на воспроизведение: если видео распаковывается медленно, оно будет зависать или тормозить.
13. Что означает сжатие с потерями? В чём состоит его основная идея при кодировании видео?
Сжатие с потерями – это метод кодирования, при котором удаляется часть информации, которая наименее заметна для восприятия. В видео этот метод основан на том, что глаз не воспринимает мелкие цветовые детали или быстрые изменения. Поэтому сжатие удаляет такие элементы, уменьшая размер файла без сильного ухудшения качества.