Multimediale Audio & Video sul Web: Gestione e Compressione, Dispense di Teorie e tecniche della comunicazione multimediale

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Audio & Video sul web

Gestire contenuti multimediali su internet

Matteo Catani

La Multimedialità sul web

L’evoluzione della rete, la banda larga, elaboratori sempre più potenti e economici hanno permesso al web di fornire oltre ai classici contenuti testuali e fotografici anche media come audio e video al punto che i computer stanno rimpiazzando e si stanno integrando con i “vecchi” apparecchi radiofonici e televisivi. Inserire un componente audio o video sul web è un procedimento che va valutato attentamente e che richiede particolare attenzione. PROBLEMI DI ACCESSIBILITA’ Gli utenti che visitano il sito web potrebbero non riuscire ad accedere al nostro componente a causa della mancanza di adeguati “lettori”. PROBLEMI DI “PESO DEL FILE” Gli utenti che visitano il sito web potrebbero non riuscire ad accedere al nostro componente a causa del peso elevato del nostro file e/o della loro connessione poco performante

La codifica di file Audio / Video necessita una conoscenza

basilare delle grandezze che si andranno a trattare.

Come accade per le immagini anche per l’audio e il video

avremmo a che fare con la rappresentazione numerica delle

grandezze e quindi con un codifica digitale

CAMPIONAMENTO

COMPRESSIONE

LA CODIFICA : Che lavoro svolge il programma di codifica (CODEC)?

DIGITALIZZAZIONE

IN PRATICA

Video Digitalizzato Audio Digitalizzato Acquisizione e codifica Scena Live L’apparecchio di acquisizione ( videocamera ) trasforma in dati numerici ( digitali ) quello che viene catturato dall’obiettivo e dal microfono. L’enorme quantità di dati numerici “grezzi” vengono quindi trattati, puliti e quindi codificati con un algoritmo di codifica ( il codec ) per poi essere registrati sul supporto di memorizzazione ( cassetta / scheda / DVD ).

IL CAMPIONAMENTO

La frequenza di campionamento è la misura espressa in Hertz del numero di volte al secondo in cui un segnale analogico viene misurato e memorizzato in forma digitale (da "digit" che in inglese significa numero). (La frequenza di campionamento è lo strumento che si utilizza per tradurre un fenomeno naturale in una rappresentazione numerica). Per analizzare il campionamento possiamo considerare una forma d’onda che rappresenta un suono. Campione Maggiore è la frequenza di campionamento più piccolo sarà il campione e più fedele all’originale sarà la grandezza digitalizzata. Es. : 8.000Hz : Qualità della voce al telefono - 44.100Hz : Qualità di un CD Audio

LA COMPRESSIONE

La compressione multimediale è la compressione di qualunque tipo di file media o multimedia, in particolar modo di immagini, audio e video. Le informazioni multimediali tipicamente derivano da dati raccolti con dispositivi, come fotocamere, videocamere o microfoni. Dati di questo tipo includono grandi quantità di informazioni. Gli algoritmi di compressione per informazioni multimediali, tradizionalmente conosciuti come codec lavorano a perdita di informazione ( Lossy ). FRAME VIDEO NON COMPRESSO FRAME VIDEO COMPRESSO CAMPIONE AUDIO NON COMPRESSO CAMPIONE AUDIO COMPRESSO

LA COMPRESSIONE

Ovviamente è possibile ridurre il peso di un componente multimediale anche intervenendo su altri valori Frequenza maggiore (campione più piccolo) Audio : ridurre la frequenza di campionamento Video : Ridurre il numero dei colori Frequenza minore (campione più grande) Gamma colori completa Gamma colori ridotta

Audio & Video sul web

LA COMPRESSIONE

La compressione è una tecnica che permette di ridurre le dimensioni di un file audio / video o la banda passante richiesta per la sua trasmissione. Un file è una sequenza di cifre binarie (bit) utilizzata come veicolo di informazione. Comprimere significa ridurre il numero delle cifre che costituiscono la sequenza mantenendo l'informazione inalterata o almeno facendo in modo che la nuova informazione approssimi quella precedente. I Motivi della compressione sono:

• occupare minor spazio in fase di immagazzinamento
• impiegare minor tempo in fase di trasferimento dati. (positivo per lo sfruttamento della banda passante) I Costi della compressione sono :
• l'aumento dei tempi di lettura/scrittura legati rispettivamente a tempi di decompressione/compressione.
• La qualità percepibile del file audio / video compresso una volta riprodotto

LA COMPRESSIONE – impiegare meno banda

La compressione con perdita ( lossy ) è la più impiegata per l’audio e il video, questo perché i file multimediali per loro natura sono connessi al tempo che scorre. In altri termini ad ogni secondo è associato un certo contenuto informativo e quindi una certa sottosequenza di cifre binarie. Il numero di cifre binarie impiegate per immagazzinare un secondo di informazione è detto :

Bitrate

Il Bitrate può essere costante per tutta la durata del file o variare all'interno di esso ( Il Bitrate in genere viene espresso in Kbit/sec.=kbps - Mbit/sec.=Mbps ) Bitrate alto = Qualità Alta Bitrate Basso = Qualità Bassa Ampiezza di banda passante maggiore Ampiezza di banda passante minore

IL BITRATE

Esempio : i cd musicali vengono campionati (registrati) ad una frequenza pari a 44.100Hz. Quindi in ogni secondo si hanno 44.100 valori registrati dall'ipotetico microfono che vanno poi moltiplicati per i 2 canali del suono stereo che vanno a loro volta moltiplicati per 2 poiché la registrazione avviene a 16 bit (pari appunto a 2 byte). Quindi avremo: 44.100 x 2 x 2 x 60 (secondi) = ~10 MByte ogni minuto Diminuendo la lunghezza globale del file, diminuirà di conseguenza la lunghezza media delle sottosequenze ossia diminuirà il Bitrate medio. Il bitrate medio diventa dunque in questi casi l'indice dell'entità della compressione. 1411 Kbit/sec. 320 Kbit/sec. Riduzione pari a un fattore di circa 4.

VIDEO : IL FRAME RATE

I fotogrammi per secondo , dall'inglese frames per second ( fps ), costituiscono l'unità di misura della frequenza delle immagini fisse che compongono un filmato, frequenza denominata frame rate ; un filmato è infatti una sequenza di immagini fisse, visualizzate ad una frequenza sufficientemente alta da essere percepite non più come statiche bensì come immagini in movimento. I Frame rate standard :

• 24 fps : pellicole cinematografiche
• 25 fps : sistemi televisivi PAL e SECAM (TV europea)
• 29.97 fps : nel sistema televisivo NTSC (TV statunitense) The Horse in motion Eadweard Muybridge

VIDEO : Frame Progressivi – Frame Interlacciati

Frame pieni e Frame interlacciati La scansione interlacciata, o interlacciamento, è un sistema di scansione di immagini video che prevede la divisione delle linee di scansione in due parti, dette campi o semiquadri, suddivisi in linee pari e dispari. Questa tecnica permette una qualità di trasmissione migliore senza bisogno di aumentare la larghezza di banda. Il sistema visivo umano calcola la media tra i fotogrammi rapidamente visualizzati in un video, e quindi gli artefatti generati dall'interlacciamento non sono percepibili se trasmessi alla velocità corretta. Un televisore in standard PAL , per esempio, visualizza 50 semiquadri al secondo ( pari e 25 dispari). Un quadro completo, quindi, viene tracciato 25 volte al secondo.

VIDEO : I formati standard

Tabella delle risoluzioni standard di TV e Videoproiettori

VIDEO : I Codec

Un codec è un programma o un dispositivo che si occupa di codificare e/o decodificare digitalmente un segnale (tipicamente audio o video) perché possa essere salvato su un supporto di memorizzazione o richiamato per la sua lettura. Nel sistema operativo Microsoft Windows , i codec sono delle librerie con estensione .dll , che i vari player audio e video gestiscono come dei plug-in. Nel sistema operativo Mac OS X i codec sono gestiti dal sistema QuickTime che li utilizza come plug-in con estensione .component memorizzati nella cartella QuickTime che si trova nella cartella Libreria. Encoder (Programma di codifica) Co dec Video Originale Video Codificato Player (Programma di Lettura) Co dec Video Riprodotto