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漫談影音壓縮技術的發展

作者:佚名   來源:本站原創   點擊數:  更新時間:2013年01月25日   【字體:

"電影"這個詞語對大家并不陌生,它是怎么產生的呢?先來看下面的故事:
由打賭誕生的電影
1872年的一天,在美國加利福尼亞州一個酒店里,斯坦福與科恩發生了激烈的爭執:馬奔跑時蹄子是否都著地?斯坦福認為奔跑的馬在躍起的瞬間四蹄是騰空的;科恩卻認為,馬奔跑時始終有一蹄著地。爭執的結果誰也說服不了誰,于是就采取了美國人慣用的方式打賭來解決。他們請來一位馴馬好手來做裁決,然而,這位裁判員也難以斷定誰是誰非。這很正常,因為單憑人的眼睛確實難以看清快速奔跑的馬蹄是如何運動的。 裁判的好友———英國攝影師麥布里奇知道了這件事后,表示可由他來試一試。他在跑道的一邊安置了24架照相機,排成一行,相機鏡頭都對準跑道;在跑道的另一邊,他打了24個木樁,每根木樁上都系上一根細繩,這些細繩橫穿跑道,分別系到對面每架照相機的快門上。

  一切準備就緒后,麥布里奇牽來了一匹漂亮的駿馬,讓它從跑道一端飛奔到另一端。當跑馬經過這一區域時,依次把24根引線絆斷,24架照相機的快門也就依次被拉動而拍下了24張照片。麥布里奇把這些照片按先后順序剪接起來。每相鄰的兩張照片動作差別很小,它們組成了一條連貫的照片帶。裁判根據這組照片,終于看出馬在奔跑時總有一蹄著地,不會四蹄騰空,從而判定科恩贏了。 按理說,故事到此就應結束了,但這場打賭及其判定的奇特方法卻引起了人們很大的興趣。麥布里奇一次又一次地向人們出示那條錄有奔馬形象的照片帶。一次,有人無意識地快速牽動那條照片帶,結果眼前出現了一幕奇異的景象:各張照片中那些靜止的馬疊成一匹運動的馬,它竟然“活”起來了!

  生物學家馬萊從這里得到啟迪。他試圖用照片來研究動物的動作形態。當然,首先得解決連續攝影的方法問題,因為麥布里奇的那種攝影方式太麻煩了,不夠實用。馬萊是個聰明人,經過幾年的不懈努力后,終于在1888年制造出一種輕便的 “固定底片連續攝影機”,這就是現代攝影機的鼻祖了。從此之后,許多發明家將眼光投向了電影攝影機的研制上。1895年12月28日,法國人盧米埃爾兄弟在巴黎的 “大咖啡館”第一次用自己發明的放映攝影兼用機放映了《火車到站》影片,標志電影的正式誕生。

  當然,19世紀末電影的誕生從根本上說是科學技術與藝術相結合的綜合產物,在電影誕生之前,許多發明家已經為電影的誕生做過艱苦的工作和基礎性的貢獻。除上面所提到的科學發明家外,還有許多,如美國的大發明家愛迪生等。而斯坦福與科恩的打賭事件如同使這些科學技術糅合在一起發生巨變的催化劑,迅速導致了電影綜合技術的出現和產生,使電影這門偉大的藝術叩響了20世紀的大門。(本故事摘自網絡,非本人作品.Sunny注)

  由于電影豐富了人們的生活,人們開始喜歡觀看電影!剛開始的電影都是利用人眼看東西有暫留的現象,你自己可以做個實驗,你望一下電燈,再閉上眼睛,你是不是還覺得電燈的影子還在你眼里?這就是電影的工作原理,它拍攝的時候不是連續的,而是以24張/秒的速度來拍攝,這樣有利于節省膠卷,由于我們眼睛的暫留現象,我們看起來的電影的人物活動就是連續的!這樣的電影都是以模擬信號來記錄,沒有任何減料,所以剛開始的電影要一盤很大很長很重的膠卷來記錄.后來磁帶的發明,使電影能夠記錄在錄象帶上,使人們能夠在家中就能觀看到電影節目!磁帶錄象帶依然是采用模擬信號來記錄.究竟什么是模擬信號呢?我們自然界所能夠看到的,聽到的,聞到的都是模擬信號,比如一朵花的顏色、香味都是一種模擬信號。磁帶大大縮小了電影的體積,使能夠方便攜帶,但仍不能滿足人們的需求,數字電子技術的發明,滿足了人們的需求。

  什么是數字電子,什么是數字信號?大家先來看下面這行字碼:1001011101011110011100100 。一般人看不出這是什么意思,這就是電路中的數字信號,大家也許想都想不到,那串數字正是本人的生日!對,本人的生日轉換成數字信號就是那個樣子!那么為什么要轉換成數字信號呢?數字信好能夠很好地讓電路識別,并能夠進行加密,我們先前用的大哥哥電話機就是模擬信號工作的,經常被人家盜打,而現在的手機則幾乎沒有聽說被盜打就是這個原因,因為現在的手機采用了數字加密技術;另外,數字信號抗干擾能力強,我們的手機通話很清晰吧?嘿黑,也是數字信號的功勞哦。下面的話要有電子技術基礎的人才看得懂,在二進制數字信號中,不是0就是1,0代表低電平,1代表高電平,電路就是這樣來識別的。如果以上不理解在www.zg4o1577.cn的電子基礎欄目中有詳細的介紹,有了數字技術,影音壓縮技術就產生了。首先有代表就是VCD(MP1),它采用第一層壓縮技術,原理是這樣的:我們周圍的景物有兩種形態,一種是動態的,就是狀態不斷變化的,如動物什么的;一種是靜態的,即狀態自始至終沒有改變,如桌子什么的。在拍攝的時候,只拍攝動態部分,而靜態部分只拍攝一次。舉個例子,如拍攝一個人在舞臺跳舞60秒,舞臺是靜態的,只拍攝一次,接下來就只拍攝人在跳舞,并且記錄的是數字信號,這一切都是由電路自動完成的;在放映的時候,再將這兩種情況合并,在我們的VCD機中,有一種東西叫動態儲貯器,它先把舞臺的景物讀出來,并且每秒讀一次,共60秒60次,再播放跳舞的人,再合并,再經過數字電路的處理轉換成模擬信號,這樣完整的圖象就出現了。這樣不用浪費太多的空間去在搞靜態的東西上,大大縮小了體積。這樣,一塊20厘米厚2厘米左右的磁帶錄象帶就縮小到一張直徑12厘米厚度1毫米左右的數字光盤上。VCD的出現很快淘汰了磁帶錄象機,迅速風靡全球,很多家庭使用了VCD機。一張VCD碟大約能記錄70分鐘的圖象和聲音信號。

  隨著人們的需求越來越大,VCD的存貯量慢慢不能滿足人們的要求,于是出現了DVD(MP2),DVD在VCD的基礎上不僅容量更大,而且清晰度更高。一部大型的連續劇往往只用兩三張DVD碟就能搞定,市面上這樣的碟片實際上是用VCD的格式刻到DVD片上的,所以清晰度跟VCD差不多,真正的DVD不僅畫質清晰,并具有5.1家庭影院音響系統,能夠使你身臨其境!DVD的出現慢慢淘汰了VCD機,到現在為止,基本上淘汰了VCD。
MP3的出現是一種風暴,它的原理是在CD的基礎上發展來的,我們人耳只能聽到20到20KHz這樣的頻率范圍,其他范圍的聲音頻率我們是聽不到的,既然聽不到錄進去還有什么意思?所以在進行錄制的時候,把除了這個范圍的的聲音去掉,再進行數字壓縮處理后就變成了體積小音質好的MP3音樂。說到壓縮,究竟怎么壓?我們知道,一種東西如果按照一定的比例來取樣,仍然可以看到它是什么樣子,取樣越精,樣子越清晰,反之就模糊,到最后看不清原來的樣子,叫失真,就是失去了原來的面貌。還是看不懂?沒關系,舉個例子:圓圈,圓圈大家總知道了吧?如果把圓圈進行點與點的分割,分成一個一千多條邊的多邊形,再看,哈!還是跟一個圓形差不多,如果分成500邊、100邊、50邊、10邊....誒?越來越不像圓形了吧?這就是取樣,把信號在一定的時間段進行取樣,既某段時間對信號讀一次得到一個電平1,其余為0,這樣,數字信號就產生了。在某段時間取樣的次數越多,信號就越真,圖象或聲音就越清晰,這就是為什么有些MP3音質很差的緣古,就是它的取樣率太小了,不信你可以看某些轉換軟件上有一項選項就是在設置取樣率的。所以,壓縮實際上是對信號的取樣,哎!這可能需要有點電子基礎的人才看得懂,當取樣率小到一定程度時,出來的圖象或聲音就很模糊,看不清是什么樣子了,就好象那個圓圈!

  MP3雖然體積小,但只能記錄音頻信號,于是出現了MP4,人的智慧就是高!MP4能夠記錄音頻和視頻信號,并且體積比DVD要小很多,只是畫質不能和它比,但是數碼隨身播放器的發明使這個缺點變為優點。這就是現在風靡全球的MP3,MP4隨身播放器,它的出現,淘汰了流行多年的CD隨身聽。由于MP3MP4信號采用數字技術記錄,它可以裝到體積很小的閃存存貯器中(FLASH),再用專用解碼芯片還原出圖象和聲音信號,設計者是韓國三星公司的員工:MOON先生。我真佩服他的想象力,GOOD!MP3播放器的出現,其體積小,外觀漂亮,音質好的優點迅速得到廣大消費者的青睞!許多廠家也看中了這樣的商機,紛紛生產MP3播放器,想趁機大撈一把,我暈!到現在,由于生產的人太多了,倒閉的倒也不少!由于MP4播放器的屏幕要比電視機小得多,對于壓縮比高的MP4信號,并不影響,仍然能清晰地再MP4播放器上看到電影節目。
壓縮技術的迅速發展,出現各種各樣的壓縮信號名稱,什么AVI、3GP、ASF、AMV等,令人眼花繚亂,剛開始一般的MP4播放器只能播放一種格式的電影,現在出現了MP5播放器,可以播放多種格式的電影,真是佩服設計者的能力啊!

  數字壓縮技術的發展使各種產品多媒體化,許多產品可以做到互連,如只要有一個U盤,就可以把視音頻信號通過計算機烤到U盤上,再到數字電視機上觀看,到DVD機上觀看,科技的力量真是大,把古老的電影技術發展到這樣子,所以大家要學好科技文化知識,要不很快就變成什么都不懂的人!

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