…

Всё это теги физического форматирования текста.
Почему их так назвали? Да все просто.. потому что данные теги способны тем или иным способом физически воздействовать на текст.. делать его жирным, курсивом, маленьким, большим.. и т. д. Заключив текст, в какой либо тег из вышеперечисленных, мы получаем ожидаемый результат, который описан в спецификации HTML и в различных браузерах отображается практически одинаково.
На всякий случай вновь покажу старый пример:
  

  

  

  

  

Научная статья.
 
 
 

 Если разбавить дистиллированную воду Н
2
О сорока процентами этилового спирта С
2
Н
5
ОН то получится жидкость в 40
о
 более известную широкой публике под названием 
- водка.
 
 

 Впервые данную пропорцию 
придлажил
 предложил 
Дмитрий Иванович МЕНДЕЛЕЕВ.
 
 
 
 

Распитие спиртных напитков вредит вашему здоровью.
 

  

 

Основная задача тегов физического форматирования текста это выполнение сугубо декоративных функций.
Однако если Вы изучали , то наверняка обратили внимание что выше перечисленные теги это далеко не все инструменты для работы с текстом! А если Вы изучали справочник скрупулезно и пристально, то наверное заметили что некоторые теги выполняют одни и те же действия над текстом..
Например, чем отличается тег 
 от тега 
 ? или какая разница между  и 
 ? ведь результат и там и там одинаков!

Так да не так.. отличия есть.. и они достаточно существенные!!..
Логическая разметка текста.
Прежде чем рассказывать о новых тегах расскажу, о том, что следует подразумевать под фразой: "логическая разметка документа".
Под логической разметкой документа, прежде всего, принято понимать разметку текста тегами направленную на удобство работы поисковых систем и других программ, которые работают с данным документом, а так же придавать тексту в документе некий смысл. Так вот программам абсолютно по барабану как выглядит Ваш документ, красивый он или нет, какой стиль шрифта и текста используется и.т.д. программы в первую очередь пытаются найти логику на Вашей страничке, что бы в дальнейшем использовать её по своему усмотрению, например для более релевантной поисковой выдачи или для автоматического составления содержания Вашего документа...
Теперь давайте опять вернемся к вопросу выше: "Чем отличается тег 
 от тега 
 ?" - казалось бы какая разница ведь текст и там и там будет отображаться курсивом.. всё дело в том что тег 
 - (курсив) - является тегом физического форматирования текста и предназначен в первую очередь для людей, а тег 
 (особенно важный текст) - является тегом логического формирования текста и предназначен для машин! А то, что текст, взятый в тег 
 , обычно в браузерах отображается курсивом - это всего лишь, скажем так "мода" и придумка браузеров.

Спецификация HTML не говорит о том, что теги логического форматирования текста должны определённым образом отображаться браузерами, что вот, например тот же тег 
 должен быть отображен именно курсивом и не как иначе, а говорит лишь о том, что такой текст должен отличатся от основного и особым образом выделятся в документе..

Так какие теги лучше использовать? Ну раз уж мы уже заочно познакомились с тегами 
 и 
 покажу пример, комментарии будут ниже..

  

  

  

  

  

  

 

Как создать сайт?
 

 
Для того, что бы 
самостоятельно создать сайт
 для начала в блокноте нужно написать следующие теги:
 

  - начало документа

  - начало головы

  - закрытие головы

  - начало тела

  - закрытие тела

  - конец документа

  

  

Теперь объясню, почему на страницах данного сайта, как и в примере выше, в некоторых случаях используются теги 
 и 
 , а в других случаях  и 
 .

Всё дело в том, что мне как создателю данного сайта очень хочется, чтобы люди набрав в том же гугле фразу: "Как создать сайт?
" или "Самостоятельное создание сайта
" видели в первых строчках поисковой выдачи гугла ссылку: " " и переходили по ней на главную страницу моего ресурса:) . Так вот пометив нужные мне куски текста с помощью тегов 
 и 
 , я тем самым даю понять гуглу что этот текст важный и что на него следует обратить особенное внимание! - конечно, это не залог успеха, тем более для столь популярных (высокочастотных) пользовательских запросов, но при прочих равных условиях, это большой плюс в глазах поисковых систем.

И противоположенный случай..
Как человек старающийся сделать сайт удобным для чтения и восприятия другими людьми, я выделяю некоторые участки текста курсивом (юмор, примечания и прочую отсебятину) и жирным шрифтом (изучаемые теги в примерах), но я не хочу, чтобы поисковые системы обращали сильное внимание на фразы типа: "начало головы" "закрытие тела" - так как сайт написан для начинающих веб-ремесленников, а не для начинающих патологоанатомов, поэтому размечаю такой текст тегами  и 
 - они дают нужный результат, собственно полужирный шрифт и курсив, но не являются "красной тряпкой" для программ.

Теги логического форматирования текста.
Разобравшись с сутью и предназначением логической разметки текста настало время познакомить Вас с тегами которые способны разбавить сухой текст неким смыслом.
Буду перечислять..
Тег 
Выделяет в тексте аббревиатуру. Браузерами обычно подчеркивается пунктирной линией.
 
CSS

Практически ко всем тегам применим атрибут title
 - всплывающая подсказка, так вот если Вы в тексте выделяете некую аббревиатуру, старайтесь давать к ней расшифровку, используя данный атрибут.
  title="Cascading Style Sheets">CSS
 позволит Вам без труда изменить стиль любого тега логического форматирования текста!

Тег 
Данный тег выделяет в тексте акроним. Акроним это почти то же самое что и аббревиатура, только образованная из начальных букв, слов или словосочетаний, произносимая как единое слово, а не побуквенно.
Вступай в  title="коммунистический союз молодёжи">комсомол
!!

Так же как и с аббревиатурой для расшифровки текста желательно использовать атрибут title
 .
Тег 


 

Вася Пупкин г. Урюпинск Макаронная фабрика 2010г.


Тег 
Выделяет в тексте цитату или сноску на другой документ. Обычно браузеры отображают её курсивом.
Как сказал Остап Бендер 


Тег 

Отмечает текст как некий программный код. Обычно отображается моноширинным шрифтом.
 
function()
 - так обозначается функция в PHP
Тег 
Выделяет удалённый текст в новой версии документа. Выделенный текст станет перечёркнутым.
Напоминает теги физического форматирования 
 и сокращённый 
 - перечёркнутый текст.

Использование тега 
 , более предпочтительно, так как помимо того, что он разбавляет текст логикой еще и заменяет собой теги 
 и 
 , которые помечены спецификацией 4.01 как нежелательные.

 
Старая цена 1000р.
 - Новая 999 р.!!!
Тег 
Выделяет текст как определение. Как правило, когда в тексте встречается новый термин, авторы выделяют его курсивом и дают его определение, собственно для этого и нужен тег 

 
Акроним
 - аббревиатура, образованная из начальных букв, слов или словосочетаний, произносимая как единое слово, а не побуквенно.
Тег 
Выделяет новый текст в новой версии документа. Выделенный текст в большинстве браузеров станет подчёркнутым.
Противоположен по значению тегу 
 с ним же в паре обычно он и используется.
 Старая цена 1000р. - 
Новая 999 р.
!!!
Тег 

Выделяет особенно важный фрагмент текста. Обычно отображается курсивом.
 
Как создать сайт?
 - узнай на Вебремесло.ру!!
Тег 
От английского keyboard - клавиатура. Указывает текст вводимый с клавиатуры, или для названия клавиш. Обычно отображается моноширинным шрифтом.
Нажмите 
Ctrl + Z
 для того чтобы отменить последнее действие.
Тег 
Выделяет в тексте цитату. В отличие от тега 
 цитата обозначенная тегом 
 автоматически берётся браузерами в кавычки.
Как сказал Остап Бендер 
Лед тронулся! господа присяжные заседатели!

Кстати, есть еще и тег физического форматирования текста 

 данный тег тоже помечает текст как цитату и при этом выделяет его отступами и переносами строк от остального текста.

  

  

  

  

  

  

 
 логического форматирования текста : 
 - браузеры автоматически берут такую цитату в кавычки. Кстати выходя за рамки темы, видом кавычек легко управлять с помощью CSS псевдокласса lang и его значения quotes - кавычки.
 

 
Эта цитата создана с помощью тега логического форматирования текста : Лед тронулся! господа присяжные заседатели.. Остап Бендер. 12 стульев.
 - обычно браузерами она отображается курсивом. Второе призвание такого вида цитаты это выполнение роли сноски на другой документ.
 

 
А эта цитата создана с помощью тега физического форматирования текста 
: 
Лед тронулся! господа присяжные заседатели..
 - в основном тексте она выделяется отступами и переносами строк, как правило, такой цитатой помечают длинные куски текста взятые из других источников.
 

  

  

Такие вот различия..
Тег 
Обозначает текст, который выводится на экран в результате работы какой-либо программы. Обычно браузерами отображается моноширинным шрифтом.
В процессе решения задачи 2+2 программа выдаст ответ: 
4

Тег 

Выделяет особенно важный фрагмент текста. Обычно отображается полужирным.
 
Как создать сайт?
 - узнай на Вебремесло.ру!!
Тег 
Выделяет текст, как переменную в работе какой либо программы. Обычно браузерами отображается курсивом.
Данная функция использует переменную 
$count

Ну вот собственно и все теги созданные для логической разметки текста. Примеры показывать не стану, думаю и так всё понятно, а вот несколько полезных советов по разметке текста в документе дам.

Стиль всех тегов как логического, так и физического форматирования текста, великолепно настраивается с помощью средств CSS! Мой Вам совет , если до этого момента ещё незнакомы с ним. При использовании свойств CSS в работе с текстом Вы забудете про проблему кроссбраузерности т. е. Ваш текст будет отображаться во всех браузерах именно так как нужно Вам, а не так как вздумается браузеру. Кроме того СSS открывает куда более широкие возможности связанные как со стилем текста, так и с дизайном сайта в целом.
Старайтесь правильно размечать текст на страницах Вашего сайта.. а именно:
Для начала, разбейте весь Ваш текст на параграфы с помощью тега 

 - это облегчит чтение текста как для людей так и для программ, кроме того, позволит Вам в дальнейшем, легко управлять текстом с помощью CSS. Вообще старайтесь не оставлять "голые" слова и предложения, не взятые в какой либо тег форматирования текста.
Соблюдайте значимость заголовков 
-

 т. е. допустим заголовок страницы берите в тег 

 подзаголовки в тег 

 еще менее значимые подзаголовочки в тег 

 и т. д. В идеале на странице должен быть всего один заголовок 

 , потом текст разбивается несколькими 

 и далее по значимости заголовков.

Используйте теги логической разметки лишь там где они действительно необходимы т. е. не стоит например выделять аббревиатуру с помощью цитаты и наоборот.. на то она и логика что бы всё было логично!!
Используйте 
 и 
 в тех случаях, если Вы хотите акцентировать внимание на тексте не только людей, но поисковых систем, в иных ситуациях используйте  и 
 .
Когда выучите CSS забудьте и выкиньте из головы тег 
 и все его атрибуты!! Им уже давно никто не пользуется, ну за редким исключением конечно..


Хотя язык HTML включает теги для достижения различных шрифтовых эффектов (полужирный шрифт, курсив, подчеркнутый шрифт), не все браузеры их поддерживают. Однако все браузеры поддерживают тот или иной способ выделения текста. Поэтому использование логического форматирования текста в любом случае приведет к выделению программой просмотра различных частей текста и выявит структуру документа.
Говоря о логической разметке текста, можно выделить две основные части:
Выделение заголовков в документе;
 логическое выделение элементов текста.
 
Название документа, задаваемое с помощью тега 
 
 
 
 Заголовок 1 уровня
 
 Заголовок 2 уровня
 
 Заголовок 3 уровня
 
 Заголовок 4 уровня
 
 Заголовок 5 уровня
 
 Заголовок 6 уровня
 

Помните, что если вы забудете поставить закрывающий тег заголовка, вид страницы будет искажен: любой из тегов заголовка автоматически вставляет пустую строку до и после себя.
Теги заголовков поддерживают атрибут ALIGN, действие которого аналогично действию такого же атрибута тега выделения абзаца.
Элементы логического выделения фрагментов текста, а также возможное оформление каждого из них приведены в таблице.
Теги

Применение

Результат

 

 Используется для выделения цитат или названий книг и статей 

 Используется для выделения цитат или названий книг и статей

 

 Применяется для вывода небольшого куска программного кода 

 Применяется для вывода небольшого куска программного кода

 

 Используется для выделения важных фрагментов текста 

 Используется для выделения важных фрагментов текста


 

 Выделяет текст, вводимый пользователем с клавиатуры 

Выделяет текст, вводимый пользователем с клавиатуры

 

 Используется для выделения текста примера 

Используется для выделения текста примера

 

 Используется для выделения очень важных фрагментов текста 

Используется для выделения очень важных фрагментов текста


 

  Используется для отметки имен переменных 

Используется для отметки имен переменных

 

  Используется для отметки удаленного текста 

Используется для отметки удаленного текста

Вы, наверное, обратили внимание на то, что некоторые элементы логической разметки текста дают одинаковый результат. Зачем же тогда нужно такое их разнообразие? Ответ на этот вопрос содержится в названии этой группы тегов. Они предназначены для расстановки логических ударений, выделения логических частей и подчеркивания сути высказываний. Их использование весьма актуально, поскольку, вероятно, в ближайшем будущем станет возможен, например, поиск цитат в Web-пространстве, а, может быть, следующее поколение браузеров научится читать документы вслух. Программы, умеющие распознавать логические ударения, заменят монотонные речевые процессоры сегодняшнего дня.
Для выделения длинных цитат из основного текста в HTML существует тег 
. Этот элемент является контейнером и может содержать любые форматирующие теги.

Современные браузеры реагируют на элемент 
 смещением текста цитаты вправо. Некоторые текстовые программы просмотра обозначают цитату символами >, располагающимися в крайнем левом столбце экрана. Так как сегодня большинство браузеров являются графическими программами, элемент 
 позволяет авторам внести в текст некоторое визуальное разнообразие.

Чем более объем памяти WT-карты, тем реалистичнее звучание (ибо в памяти хранится больше образцов, записанных с более высоким разрешением). Стандарт General
 MIDI
 описывает более 200 инструментов, для хранения образцов их звучания (таблиц) требуется не менее 8 Мбайт памяти (минимум 20 Кбайт для каждого образца).
Известен WF-метод (Wave
 Form
) генерации звучания, основанный на преобразовании звуков в сложные математические формулы и дальнейшем применения этих формул для управления мощным процессором с целью воспроизведения звука; от WF-синтеза ожидают еще лучшей (относительно FM и WT-технологий) реальности звучания музыкальных инструментов при ограниченных объемах звуковых файлов.
Типовая схема подключения внешних устройств к IBM PC-ориентированной звуковой плате (карте
) приведена на рис.4.8.
Для сокращения потока данных используются иные (отличные
 от PCM) методы кодирования аналогового сигнала. Например, известна существенно сокращающая объем хранимых данных техника кодирования, основанная на известных характеристиках аналогового сигнала; при т.н. -кодировании аналоговый
 сигнал преобразуется в цифровой код, определяемый логарифмом величины сигнала (а не его линейным преобразованием). Недостаток метода - необходимость иметь априорную информацию о характеристиках исходного сигнала.
Известны методы преобразования, не требующие априорной информации об исходном сигнале. При дифференциальной импульсно-кодовой модуляции
 (DPCM, Differential
 Pulse
 Code
 Modulation
) сохраняется только разность между текущим и предшествующим уровнями сигнала (разница требует для цифрового представления меньшего
 количества бит, чем полная величина амплитуды). При дельта-модуляции
 (DM, Delta
 Modulation
) каждая выборка
 состоит всего из одного бита, определяющего знак изменения исходного сигнала (увеличение или уменьшение); дельта-модуляция требует повышенной частоты сэмплинга. Технологии дифференциальной импульсно-кодовой модуляции связаны с накапливающейся со временем ошибкой, поэтому применяются специальные меры периодической калибровки АЦП.
Наибольшее распространение при записи звука получила адаптивная импульсно-кодовая модуляция
 (ADPCM, Adaptive
 Pulse
 Code
 Modulation
), использующая 8- или 4-разрядное кодирование для разности сигналов. Технология впервые была применена фирмой Creative
 Labs
 и обеспечивает сжатие данных до 4:1.
Однако часто применяются иные (программные) методы сжатия/распаковки аудиоинформации; среди них в последнее время наиболее популярен формат MP3
, разработанный институтом Fraunhofer
 IIS
 (Fraunhofer
 Institutе Integrierte
 Schaltungen
, www.iis.fhg.de) и фирмой THOMSON (полная спецификация формата MP3 опубликованы на сайте www.mp3tech.org). Полное название стандарта MP3 звучит MPEG-Audio Layer-3 (где MPEG
 суть Moving Picture Expert Group
, не путать с предназначенным для использовании в телевидении высокой четкости стандартом MPEG-3).
MP3-кодирование данных происходит посредством выделения независимых отдельных блоков данных - фреймов. Для этого исходный сигнал при кодировании разбивается на равные по продолжительности участки, именуемые фреймами и кодируемые отдельно (для дополнительного снижения объема данных применяется сжатие с применением алгоритма Хеффмена
); при декодировании сигнал формируется из последовательности декодированных фреймов. Процесс кодирования требует ощутимого времени, декодирование (при воспроизведении) осуществляется `на лету".
MP3-формат обеспечивает наилучшее качество звука при минимальном объеме файла. Это достигается учетом особенностей человеческого слуха, в том числе эффекта маскирования
 слабого сигнала одного диапазона частот более мощным сигналом соседнего диапазона (когда он имеет место) или мощным сигналом предыдущего фрейма, вызывающего временное понижение чувствительности уха к сигналу текущего фрейма (проще говоря, удаляются второстепенные звуки, которые не слышатся человеческим ухом из-за наличия в данный/предыдущий момент другого - более громкого звука). Также учитывается неспособность большинства людей различать сигналы, по мощности лежащие ниже определенного уровня, разного для разных частотных диапазонов. Этот процесс называется адаптивным кодированием
 и позволяет экономить на наименее значимых
 с точки зрения восприятия человеком деталях звучания. Степень сжатия (следовательно и качество), определяются не форматом MP3, а шириной потока данных
 при кодировании.
Аудиоинфоpмация, сжатая по такой технологии, может передаваться потоком (streaming), а может храниться в файлах формата MP3 или WAV-MP3. Отличие второго от первого состоит в наличии дополнительного заголовка WAV-файла, что позволяет при наличии MP3 - кодека (codec, кодер и декодер в комплексном исполнении) в системе использовать для работы с таким файлом стандартные средства Windows. Параметры компрессии при кодировании файла можно варьировать в широких пределах. Качество, неотличимое большинством рядовых слушателей от качества CD, достигается при скорости передачи (bitrate, битрейт
) 112128 Кбайт в секунду; при этом сжатие составляет примерно 14:1 относительно исходного объема. Специалисты обычно требуют скорости передачи 256320 Кбайт/сек (это соответствует всего лишь двойной скорости CD-проигрывателя, но для большинства отечественных InterNet - линий недоступна).
Принципиальной особенностью MPEG-кодирования (как видео-, так и аудиоинформации) является компрессия с потерями
. После упаковки и распаковки звукового файла методом MP3 результат не идентичен оригиналу
 `бит в бит". Напротив, упаковка целенаправленно исключает из упаковываемого сигнала несущественные компоненты, что и приводит к чрезвычайному возрастанию коэффициента сжатия (сжатие до 96:1 при качестве телефонного канала).
Для MP3 также написано множество удобного программного обеспечения. Налажено производство аппаратных (карманных и автомобильных) MP3 плееров (MP3 поддерживает до 5 каналов).
На рубеже 19981999 г. фирма XingTech
 (www.xingtech.com) первая использовала технологию переменного битрейта
 (VBR, Variable
 Bite
 Rate
). В случае VBR задается максимальный допустимый
 уровень потерь, а кодер выбирает минимальный битрейт, достаточный для выполнения поставленной задачи. Стоящие рядом в конечном потоке фреймы могут оказаться в итоге закодированными с разными параметрами.
По расчетам специалистов MP3 останется актуальным в ближайшее десятилетие (даже несмотря на существование форматов AAG и VQF и продвигаемого MS формата WMA
). О существовании иных кодеров
 (преобразователей информации из одного формата в другой) см. www.sulaco.org/mp3/free.html и www.xiph.org.
Возможным конкурентом MP3 в (не столь близком) будущем может стать формат MPEG-4 (точнее, его аудиокомпонента), основанный на объектном подходе к звуковым сценам (язык BIFS
 позволяет располагать источники звука в трехмерном пространстве сцены, управлять их характеристиками и применять к ним эффекты независимо друг от друга и т.д., в следующих версиях предполагается добавление возможности задания акустических параметров среды).
Для кодирования аудиообъектов MPEG-4 предлагает наборы инструментов как для `живых" звуков, так и для синтезированных. MPEG-4 устанавливает синтаксис двоичных потоков и процесс декодирования в терминах наборов инструментов, что позволяет применять различные алгоритмы сжатия. Диапазон предлагаемых стандартом скоростей потока для кодирования живых звуков - от 2 до 128 Кбайт/сек и выше. При кодировании с переменным потоком минимальная средняя скорость может оказаться еще меньше (порядка 1,2 Кбайт/сек). Для звука высшего качества применяется алгоритм AAC, который дает качество лучше, чем у CD при потоке в 10 с лишним раз меньше. Другой возможный алгоритм кодирования живого звука - TwinVQ
. Для кодирования речи предлагаются алгоритмы HVXC
(Harmonic Vector eXcitation Coding
) для скоростей потока 24 Кбайт/сек и CELP
(Code Excited Linear Predictive
) для скоростей 424 Кбайт/сек.
MPEG-4 предполагает возможность синтеза речи. На входы синтезатора поступает проговариваемый текст, а также различные параметры `окраски" голоса - ударения, изменения высоты тона, скорости произнесения фонем и т. п. Можно также задать для `говорящего" пол, возраст, акцент и др. В текст можно вставлять управляющую информацию, обнаружив которую синтезатор синхронно с произнесением соответствующей фонемы передаст параметры или команды другим компонентам системы (например, параллельно с голосом может генерироваться поток параметров для анимации лица). Как и всегда, MPEG-4 задает правила работы, интерфейс синтезатора, но не его внутреннее устройство.
Интересная часть `звуковой" составляющей - средства синтеза произвольных звуков и музыки. MPEG-4 предлагает в качестве стандарта подход, разработанный в колыбели многих передовых технологий - MIT Media Lab
. и названный SA (Structured Audio
, Структурированный Звук). Это не конкретный метод синтеза, а формат описания методов синтеза, в котором можно задать любой из существующих методов (а также, как утверждается, будущих). Для этого предлагаются два языка - SAOL
 (Structured Audio Orchestra Language
) и SASL
 (Structured Audio Score Language
). Первый задает оркестр, а второй - то, что этот оркестр должен играть. Оркестр состоит из инструментов, каждый инструмент представлен сетью элементов цифровой обработки сигналов - синтезаторов, цифровых фильтров, которые все вместе и синтезируют нужный звук. С помощью SAOL можно запрограммировать практически любой нужный инструмент, природный или искусственный звук. Сначала в декодер загружается набор инструментов, а затем поток данных SASL заставляет этот оркестр играть, управляя процессом синтеза; таким образом обеспечивается одинаковое звучание на всех декодерах при очень низком входном потоке и высокой точности управления. С появлением MPEG-4 фактически обретает более реальные и понятные очертания идея ITV (Interactive
 TeleVision, Интерактивное Телевидение
), о котором спорят уже несколько лет и под которым каждый понимает нечто свое (от простого `видео-по-запросу" до детективов с многовариантным развитием сюжета и участием зрителя).
Данные о MPEG-4 приведены в основном для информации о современных тенденциях записи и синтеза медиаданных, интересующихся отсылаем к cselt.it/mpeg и www.mpeg.org. В конце 2000 г. группа разработчиков MPEG планировала объявить об окончании работы над стандартом MPEG-7 (официальное название - Multimedia Content Description Interface
).
Общепризнанные методы сжатия
данных, такие, как RLE, статистические и словарные
методы, могут быть использованы для компрессии звуковых файлов без потерь, но
результат существенно зависит от конкретных аудиоданных. Некоторые звуки будут
хорошо сжиматься с помощью RLE, но плохо - статистическими
алгоритмами. Другим звукам больше подходит статистическое сжатие, а при словарном
подходе, наоборот, может произойти расширение. Приведем краткую характеристику
эффективности этих трех методов при сжатии звуковых файлов.
RLE хорошо работает со звуками,
которые содержат длинные серии повторяющихся звуковых фрагментов - сэмплов. При
8-битном сэмплировании это может происходить довольно часто. Напомним, что
разность электрического напряжения между двумя 8-битовыми сэмплами и составляет около 4 мВ.
Несколько секунд однородной музыки, в которой звуковая волна будет меняться
менее чем на 4 мВ, породят последовательность из тысяч тождественных сэмплов.
При 16-битном сэмплировании, очевидно, длинные повторы встречаются реже, и,
следовательно, алгоритм RLE будет менее эффективен.
Статистические методы присваивают
коды переменной длины звуковым сэмплам в соответствии с их частотностью. При
8-битном сэмплировании имеется всего 256 различных сэмплов, поэтому в большом
звуковом файле сэмплу могут быть распределены равномерно. Такой файл не удастся
хорошо сжать методом Хаффмана. При 16-битном сэмплировании допускается более
65000 звуковых фрагментов. В этом случае, возможно, что некоторые сэмплы будут
встречаться чаще, а другие - реже. При сильной асимметрии вероятностей хороших
результатов можно добиться с помощью арифметического кодирования.
Методы, основанные на словарном
подходе, предполагают, что некоторые фразы будут встречаться часто на
протяжении всего файла. Это происходит в текстовом файле, в котором отдельные
слова или их последовательности повторяются многократно. Звук, однако, является
аналоговым сигналом и значения конкретных сгенерированных сэмплов в большой
степени зависит от работа АЦП. Например, при 8-битном сэмплировании, волна в 8
мВ становится числовым сэмплом, равным 2, но близкая ей волна, скажем, в 7.6 мВ
или 8.5 мВ может стать другим числом. По этой причине, речевые фрагменты,
содержащие совпадающие фразы и звучащие для нас одинаково, могут слегка
отличаться при их оцифровывании. Тогда они попадут в словарь в виде разных
фраз, что не даст ожидаемого сжатия. Таким образом, словарные методы не очень
подходят для сжатия звука.
Можно добиться лучших результатов
при сжатии звука с потерей части аудиоинформации, развивая методы компрессии,
которые учитывают особенности восприятия звука. Они удаляют ту часть данных,
которая остается неслышимой для органов слуха. Это похоже на сжатие изображений
с отбрасыванием информации, незаметной для глаза. В обоих случаях мы исходим из
того факта, что исходная информация (изображение или звук) является аналоговым,
то есть, часть информации уже потеряно при квантовании и оцифровывании. Если
допустить еще некоторую потерю, сделав это аккуратно, то это не повлияет на
качество воспроизведения разжатого звука, который не будет сильно отличаться от
оригинала. Мы кратко опишем два подхода, которые называются подавлением пауз
и уплотнением.
Идея подавления пауз заключается
в рассмотрении малых сэмплов, как если бы их не было (то есть, они равны нулю).
Такое обнуление будет порождать серии нулей, поэтому метод подавления пауз, на
самом деле, является вариантом RLE, приспособленным к сжатию звука.
Этот метод основан на особенности звукового восприятия, которое состоит в
терпимости уха человека к отбрасыванию еле слышных звуков. Аудиофайлы,
содержащие длинные участки тихого звука будут лучше сжиматься методом
подавления пауз, чем файлы, наполненные громкими звуками. Этот метод требует
участие пользователя, который будет контролировать параметры, задающие порог
громкости для сэмплов. При этом необходимы еще два параметра, они не
обязательно контролируются пользователем. Один параметр служит для определения
самых коротких последовательностей тихих сэмплов, обычно, это 2 или 3. А второй
задает наименьшее число последовательных громких сэмплов, при появлении которых
прекращается тишина или пауза. Например, после 15 тихих сэмплов может
последовать 2 громких, а затем 13 тихих, что будет определено как одна большая
пауза длины 30, а аналогичная последовательность из 15, 3 и 12 сэмплов, станет
двумя паузами с коротким звуком между ними.
Уплотнение основано на том
свойстве, что ухо лучше различает изменения амплитуды тихих звуков, чем
громких. Типичное АЦП звуковых карт компьютеров использует линейное
преобразование при переводе напряжения в числовую форму. Если амплитуда была конвертирована в
число , то
амплитуда будет
переведена в число .
Метод сжатия на основе уплотнения сначала анализирует каждый сэмпл звукового
файла и применяет к нему нелинейную функцию для сокращения числа бит,
назначенных этому сэмплу. Например, при 16-битных сэмплах, кодер с уплотнением
может применять следующую простую формулу
 (6.1)
для
сокращения каждого сэмпла. Эта формула нелинейно отображает 16-битные сэмплы в
15-битные числа интервала , причем маленькие (тихие) сэмплы меньше
подвергаются искажению, чем большие (громкие). Табл. 6.7 иллюстрирует
нелинейность этой функции. На ней показано 8 пар сэмплов, причем в каждой паре
разность между сэмплами равна 100. Для первой пары разность между их образами
равна 34, а разность между образами последней (громкой) пары равна 65.
Преобразованные 15-битные числа могут быть приведены к исходным 16-битным
сэмплам с помощью обратной формулы
. (6.2)


 


 

 
Разность

 


 


 

 
Разность



 


 


 


 


 




 


 


 


 


 




 


 


 


 


 




 


 


 


 


 




 


 


 


 


 




 


 


 


 


 




 


 


 


 


 




 


 


 


 


 


Табл. 6.7. Отображение 16-битных
сэмплов в 15-битные числа.
Сокращение 16-битных сэмплов до
15-битных чисел не дает существенного сжатия. Лучшее сжатие получается, если в
формулах (6.1) и (6.2) заменить число 32767 меньшим. Например, если взять число
127, то 16-битные сэмплы будут представлены 8-битными числами, то есть,
коэффициент сжатия буде равен 0.5. Однако, декодирование будет менее
аккуратным. Сэмпл 60100 будет отображен в число 113, а при декодировании по
формуле (6.2) получится сэмпл 60172. А маленький 16-битный сэмпл 1000 будет
отображен в 1.35, что после округления даст 1. При декодировании числа 1
получится 742, что сильно отличается от исходного сэмпла. Здесь коэффициент
сжатия может быть параметром, непосредственно задаваемым пользователем. Это
интересный пример метода сжатия, при котором коэффициент сжатия известен
заранее.
На практике нет необходимости
обращаться к уравнениям (6.1) и (6.2), поскольку результат отображения можно
заранее приготовить в виде таблицы. Тогда и кодирование, и декодирование будут
делаться быстро.
Уплотнение не ограничивается
уравнениями (6.1) и (6.2). Более изощренные методы, такие как -правило и -правило, широко
применяются на практике и входят во многие международные стандарты сжатия.
Сегодня количество потребляемой нами информации в сети выросло в тысячи раз в сравнении с началом 2000-х. И неудивительно, ведь раньше, помимо намного менее распространенного интернет-покрытия, привычные нам сайты и сервисы выглядели совсем по другому. 

 Мы ежедневно читаем статьи и новости о том, что та или иная компания разработала новый стандарт соединения, превосходящий нынешние аналоги по скорости передачи данных. За уже практически два десятилетия провайдеры и производители многих гаджетов сделали огромный шаг в направлении к скоростному доступу в Интернет. Но не одними лишь скоростями наш мгновенный доступ к сайтам един.
 
 Огромную роль в экономии нашего времени сыграло развитие алгоритмов сжатия изображений, аудио и видеофайлов. Гуляя по просторам сети, зачастую мы даже не задумываемся над тем, как и что устроено, сколько сил было приложено к разработке той или иной технологии. В новой серии статей мы рассмотрим методы сжатия таких популярных форматов, как MP3 и JPEG, а также базово рассмотрим процесс кодирования видео.
Работа алгоритма
Первым в новой серии статей станет самый популярный формат сжатия аудио–файлов *.mp3. Появился он в 1993 году, благодаря рабочей группе института Фраунгофера, а стандартизирован объединением MPEG. По данным Википедии, объединение было образовано международной организацией ISO для разработки норм в сжатии аудио и видеофайлов. Ими были установлены также следующие стандарты:
MPEG–1
: Предназначался для сжатия видео и аудио–файлов, позже стал устоявшимся стандартом для VCD (Video CD).
 
MPEG–2
: Уже ориентировался на передачу сигнала широковещательного телевидения семейств ATSC, ISDB и DVB и в прочих спутниковых ТВ-вещаниях. Таких как например Dish Network.
 
MPEG–3
: Стандарт разработанный для вещания HDTV, но был не принят по причине того, что MPEG–2, с небольшими доработками вполне хватало для таких целей. И нет, это не тот самый mp3, о котором вы сейчас могли подумать. На самом деле, mp3 является ответвлением стандарта MPEG–1, 3 уровня.
 
MPEG–4
: Является во многом усовершенствованным MPEG–1, с поддержкой декодирования 3D–контента и сжатия с низким битрейтом. В него также была интегрирована система программной защиты авторских прав - DRM. Из новых введенных в стандарт видео-форматов, можно отметить ASP и H.264.
 Все таки давайте вернемся обратно к mp3. Основной задачей формата было и является уменьшение размера файлов за счет удаления определенных участков звукового спектра, которые не ощущаются на непрофессиональной аудиотехнике, в соответствии с психоакустической моделью звуковосприятия человека.
На этом этапе при помощи алгоритма преобразования Фурье, звуковая волна раскладывается на спектры разной частоты. Все те малоразличимые нашим слухом частоты просто удаляются. В основном это весь спектр звука выше 16 000 Гц. По такому принципу, кстати, работают и сервисы определения музыки, типа SoundHound и Shazam. Встроенный в их работу алгоритм разделяет слышимую звуковую волну на несколько, выделяет ритмику, основные ноты и сравнивает их со своей базой данных. 
Но тем не менее, общая картина звучания, например, mp3-файла в битрейте 320 кбит/с мало чем отличается от несжатого файла, при этом в размере может составлять 1/10 от оригинального.
Уже на этом этапе размер файла можно значительно уменьшить, но самый больший процент сжатия происходит на следующих этапах маскировки. Работа первого из них заключается в удалении кратных звуковых частот на громких моментах в песне, то есть если звучит громкий барабан, то все остальные сигналы исходящие от включенных в аранжировку инструментов, можно просто–напросто убрать, и никто этого не заметит. 
А в некоторых случаях, в соответствии с той же психоакустической моделью, можно удалять доли перед, и после звучания громких звуков, так как в этот период у всех людей наступает кратковременная (буквально на несколько сотых секунды) глухота.
Потом идет распределение звуков по каналам. Это происходит не без потерь в детализации, с помощью специальных формул, которые вы можете посмотреть на картинке (упрощено). Разница в звучании каждого из каналов сводится почти к нулю с целью сэкономить еще одну сотню-другую байт. 
В конце каждый из сжатых фреймов аудиозаписи закодированные одинаковыми символами (например нулями), сокращаются до минимальных размеров при помощи метода кода Хаффмана. В процессе его работы дополнительная информация не теряется, просто к каждому из значений фреймов присваивается какой-то код, в зависимости от того, сколько раз то или иное число в нем встречается. Далее все оставшиеся куски нашей аудиозаписи склеиваются и на выходе образуют привычный нам аудио–файл. 
Спасибо, что дочитали до конца теперь мы разобрались с тем, как устроен один из самых распространенных аудиоформатов. B следующей статье мы рассмотрим процесс сжатия видео.