2. Садржај
Аналогне технологије
-Звук
Прва снимања звука, фонографи и грамофони................................3
Магнетне траке....................................................................................6
-Видео
Стандарди и функционисање (PAL, SECAM и NTSC)…................9
Магнетне траке...................................................................................11
Дигиталне технологије
-Звук
Дигитализација звука........................................................................12
Формати..............................................................................................14
-Видео
Дигитализација видеа.......................................................................15
Формати.............................................................................................16
Скорија будуцност............................................................................18
Закључак............................................................................................18
ЛИТЕРАТУРА.... ..............................................................................19
3. АНАЛОГНЕ ТЕХНОЛОГИЈЕ
Звук
-Прва снимања звука, фонографи и грамофони-
Велики корак у историји мултимедијалних технологија и цивилизације уопште било
је прво снимање звука.
Први уређај за репродукцију звука изумео је швајцарски часовничар Nikola Smooth.
Уређај се састојао од цилиндра на коме се налазе иглице различите дужине које
производе звук различите висине и опруге која служи за окретање тог цилиндра.
Такав систем рада се и дан данас користи у музичким кутијама. интересантно је још
поменути да су старији модели клавира користили систем сличан овом како би «сами
свирали».
Први уређај за снимање звука, фоноаутограф, конструисао је Leon Scott. Састојао се
од мембране на коју је причвршћена иглица. Она је са супротне стране била у додиру
са ваљком (цилиндром) на коме се налазио намотан папир. Регистрован звук доводи
до треперења мембране, која доводи до осциловања иглице, док иглица на крају
“урезује звук“ на цилиндар. Овакав уређај није био у могућности да репродукује
снимељен звук, па је било потребно да се информација урезана на цилиндар пребаци
на метални цилиндар, помоћу којег је касније фоноаутограф могао да репродукује
снимљен материјал.
Наследник фоноаутографа и предходник грамофона био је фонограф кога је изумео
Edisson. Фонограф је за разлику од фоноаутографа који је садржао цилиндар са
намотаним папиром имао цилиндар на чијој се површини налазио мекан материјал
попут калаја или воска. На тај начин фонограф је решио главни проблем
фоноаутографа јер је исти цилиндар могао да се користи за снимање и каснију
репродукцију. Међутим, највећа мана фонографа састојала се у томе што није
постојала могућност масовне производње цилиндара са истим снимљеним
материјалом. Ограничење је било на отприлике 25 копија са знатно лошијим
квалитетом при чему је оригинал такође губио на квалитету.
4. Сл.1. Едисонов фонограф
Први уређај који је поцео масовно да се користи био је грамофон, који је превазишао
главну немогућност фонографовог цилиндра. За разлику од фонографа грамофон је
користио равну површину (плочу) за урезивање тонског записа. Док је код фонографа
иглица вибрирала вертикално (у зависности од дубине бразде), код плоче је дубина
била константна, а тон је записиван хоризонтално (хоризонтално вибрирање иглице).
Такав систем омогућавао је масовну производњу без значајнијих губитака у
квалитету. Прве плоче коришћене на механичким грамофонима радиле су на 78
обртаја у минути, док је касније постављен други стандард на 45 (Single), 33 1/3 (Long
Play) и 16 2/3 (Extended Play) обртаја у минути који користе електрични грамофони.
Материјал од кога се израђују плоче за ел. грамофон као и старе на 78 обртаја је
ПВЦ, док су се остале старе правиле од јачих материјала па су се теже гребале, али су
лакше пуцале.
Сл. 2 – 200 пута зумиранаплоча на
33/13 обртаја
5. Грамофон (ел.) је, генерално гледано, први уређај који је могао скоро свако да има, а
не само богаташи и племићи какав је био случај са предходнима. Као такав доста је
потпомогао развоју музике. Многи извођачи су могли сада да масовно издају своје
плоче и на тај начин да буду слушанији и притом зараде. Наравно, грамофон поред
тога има и пуно својих мана. Плоче су јако скупе и сам процес нарезивања плоча је
јако компликован. Није постојала могућност посебног снимања сваког инструмента,
као и накнадна обрада снимљеног материјала. Снимање, миксовање и мастеринг су се
радили у «реалном времену», што је подразумевало да су сви музичари свирали
истовремено тако да притом ни један од њих није смео да направи фалш. Ефекти су се
такође радили у току извођења, а да се притом и ту не направи грешка. То је, дакле,
подразумевало да ни један појединац од огромног броја људи који су радили
истовремено не сме да направи ни најмању грешку.
С друге стране, плоче су јако осетљиве и лако се оштећују, довољно је да дође до
најмање огреботине или да падне неколико трунчица прашине на плоцу и грамофон би
већ репродуковао карактеристицно лупање и пуцкетање. Одржавање плоча је јако
напорно и скупо. Потребно је имати специјалан прибор, као и течности за чишћење,
које углавном користе људи који се баве тиме. О неким већим огреботинама и
отпорности плоча на температуру не треба уопште ни говорити. Такође је и
дијамантска иглица потрошни материјал, која би се временом трошила и морала би да
се замени новом, или чак да се замени комплетна магнетна глава.
Грамофонска магнетна глава се састоји од иглице са дијамантским врхом и калема.
Један калем који се налази на самој иглици који покретан, док је други фиксиран и
налази се на малом растојању око покретног калема. Покретање иглице производи
малу струју која се касније појачава и преноси на звучнике.
Постоје различите главе за различите типове плоча у зависности од брзине окретања,
броја канала или типа саме плоче. Нпр. старе плоче на 78 обртаја користе другачију
иглицу од оне које данас имамо. Поред стандардних моно и стерео глава постоје и
вишеканалне главе, као што је на пример квадрофонична.
6. -Магнетне траке-
Следећа технологија снимања звука појавила се још 1898. године у облику
телеграфона. Уређај је снимао и репродуковао звук тако што је магнетни медијум
прелазио константном брзином по површини магнетне главе. Магнетна глава, која у
себи има електро-магнетне калемове, сличне онима код грамофона, претварала је
магнетне осцилације у електричне, да би се на крају, преко појачала и звучника, тај
сигнал претворио у звук. Магнетни медијум је у почетку била жица. Био јако лош, па
је квалитет био далеко испод тада коришћеног фонографа/грамофона, иначе
телеграфон се највише користио као диктафон, јер је био флексибилнији за снимање.
Како је била у питању жица, често се дешавало да “шета“ па се звук губио с времена
на време.
Сл. 3 – Патент за нови систем снимања и
репродуковања звука (13. 11. 1900)
7. Први уређај који је користио магнетну траку развијен је у Немачкој. Користио је траку
ширине 3 mm која се кретала великом брзином. Брзина протицања траке је била око 90
m у mинути, што би значило да је за четвороасовни снимак било потребно близу 3 Km
траке!
Такав систем уопште није био практичан с обзиром да је котур тежио близу 25 Kg!
Сл. 4 - Котур са mагнетноm тракоm
коришцен 50-тих и 60-тих година
Изузетну важност имало је “померање“ фрекфентог спектра са његовог реалног
положаја на положај између 50 и 150 KHz (познатије као AC biasing). Високе
фрекфенције су далеко стабилије за чување материјала на траци од нижих. С обзиром
да трака није у mогуцности да добро очува сигнал са већим амплитудама (какав имају
ниже фрекфенције), било је неопходно да се читав спектар помери како би дошло до
бољег очувања звука.
Развој се касније сели у Америку и Holywood. Таmо је ова технологија развијана пре
свега из комерцијалних разлога. Наиме, радио је до тада функционисао на уживо
програму, који су неки уредници хтели по свеку цену да замене студијским, јер је
једноставнији и јефтинији. Заправо овакав начин би омогућио вишеструко емитовање
истог снимка који би приближно звучао као уживо емитован, док се временоm на
квалитету не би много изгубило. Ово је била велика револуција у односу на
граmофонске плоче које су брзо губиле на квалитету. Фирма која је највише улагала у
развој магнетофона била је Crisby, са којом је сарађивао, вероватно и најзаслужнији за
развој овог система, инжењер Mullin. Са уложених 50 000 долара фирма Ampex и
Mullin су развили магнетофоне са изузетним звуком за то време, да би касније развили
и вишетракске системе за стерео звук.
8. Овакви системи су се касније пренели на магнетоскоп који је касније коришћен на
телевизији. Постављени су професионални и кућни стандарди. Магнетофони су
користили котуре прецника 27 cm, док је трака прелазила брзиноmа од 38.1 cm/s (15
in/s) и 76.2 cm/s (20 in/s) за снимање квалитетнијег звука. Са стандардним протоком
могло се снимити 30 минута материјала и он би заузимао 730 m траке. За кућну
варјанту користио се проток од 19 cm/s (7 in/s).
Следећи корак било је, већ поменуто, вишеканално снимање које је подразумевало
више трака поређаних паралелно. Да не би дошло до забуне, треба саmо поmенути да
је у питању физички једна трака која је виртуално подељена на две или више мањих, од
којих свака подразумева један канал. Наравно све је кренуло од два канала – стерео,
који је и дан данас најчешће у употреби. С обзиром да је у питању физицчки једна
трака синхронизација је потпуна и то је једна од највећих предности магнетних трака и
дан данас. Овакав начин снимања омогућава лаку монтажу приликом самог снимања
употребом више микрофона. Проблем монтаже је делимично решен, али ће тек с
појавом дигиталн е технологије монтажа бити на врхунском нивоу – лако за
коришћење, брзо и квалитетно. Постојале су и плоче са стерео звуком много раније,
али до тад нису биле употребљене у комерцијалне сврхе, док је појавом траке то био
далеко јефтинији процес па је поред за потребе радио станица почело и са
производњом трака у комерцијалне сврхе. Интересантно је још споменути да су прве
комерцијалне траке са стерео звуком снимљене 50-тих година и то са класичном
музиком. Остали жанрови су почели да користе стерео тек 60-тих година.
Многи су вероватно мислили да је тро и вишеканално снимање оно што је донела
дигитална технологија. Али као што је већ поменуто, још су плоче користиле
вишеканалне системе. Од изузетне важности за развој аудио технологије били су и
сами музичари који су желели да узму ствар у своје руке и развију што квалитетнији
звук. Поред тога они су развијали монтажу звука уз помоћ ове технологије. Један од
најпознатији био је гитариста Les Poul који је са већ поменутом фирмом Ampex
истраживао и са осмоканалним системима . Оно што је битно рећи за њега је да је он
био један од првих људи који су радили електричне гитаре. Gibson Les Paul је гитара
која је данас једна од најпознатијих у свету, а њен дизајн се није битно мењао од 50-
тих година.
Прве комерцијалне троканалне траке производио је Ampex. Дакле поред левог и
десног, постојао је и трећи канал. Многи ће направити аналогију са 2.1 системом и
помислити да је овај канал био резервисан за бас, али није тако. Овај канал је био
намењен за снимање гласа, тако да, ако бисмо правили аналогију са Dolby 5.1
системом, овај канал је заправо био претходник централа.
9. Четвороканални системи су били јако значајни у погледу монтаже звука. Многи
студији су паралелно снимали са великог броја микрофона (по систему један канал по
микрофону), да би на крају измиксовали тај звук у стерео. Мана овакве монтаже је
повећање шума услед преснимавања са траке на траку. Овакав начин монтаже
коришћен је 60-тих година за израду албума Beatles-a, Rolling Stones-a и других.
Наравно, развила се и квадрофонија која је покушала да покрије звук са свих страна.
Ради се о систему који представља 4 звучника - предњи леви и десни и задњи леви и
десни. Квадрофонија се користила за израду албума Pink Floyd-a као и Мike Oldfield-a.
С обзиром да је Мike радио амбијентале, за то време квадрофонични систем је био
велика ствар за његову музику. Албуми су издати и у стерео варјанти како би већи број
слушалаца могао да их има. До појаве дигиталних система (знаци до пре 10-20 год),
професионални студији радили са 24 и више канала, па је монтажа била далеко
флексибилнија.
Видео
-Стандарди и функционисање (PAL, SECAM и NTSC)-
Видео снимање и репродукцију обухватају два битнија уређаја – камера са једне стране
и ТВ или монитор са друге.
За камеру је битно рећи да се састоји из три основна дела – окулара, фотоплоче и
електронике. Светлост пролази кроз разна сочива у окулару која усмеравају светлост
на фотоплочу. Фотоплоча се састоји из великог броја фотоћелија (транзистора) који
представљају по једну тачку слике тако што светлосни сигнал који дође до њих
претворе у електрични. Такви сигнали (има их колико и тачака, односно фотоћелија) се
касније претвара (модулира) у FM (фрекфентна модулација) сигнал и спроводи до
магнетне траке. Монитор се састоји из два основна дела, а то су модулатор и екран.
Модулатор претвара FM сигнал у сигнал који се шаље екрану који емитује слику.
Екран садржи катодну цев, маску и стаклену плочу у којој се налази танак слој
фосфора. Катодна емитује сноп електрона који пролази кроз рупице на маски и долази
до фосфорног слоја који засветли одређеном бојом у зависности од снопа електрона.
Како је за то време било скупо направити монитор који ће емитовати сваку линију
приликом преласка ел. снопа, направљен је систем помоћу којег ће прво бити
емитоване непарне па затим парне линије на екрану. Овакав систем је познат као
интерлејс/испреплетаност (interlace).
10. Сл. 5 – Шематски приказ рада екрана
У зависности од стандарда снабдевања електричном енергијом, односно фрекфенције
наизменичне струје (50 или 60 Hz), развијена су два основна ТВ стандарда – PAL и
NTSC. PAL систем се користи у Европи док је NTSC развијан у Америци и Јапану.
PAL карактеристике :
- 25 слика у секунди (знаци 50 поља у секунди)
- слика садржи 625 линија (од којих је 576 активно)
- фрекфенција освежавања је 50 Hz (број поља у секунди)
NTSC карактеристике :
- 29.97 слика у секунди (59.94 поља у секунди)
- слика садржи 525 линија (од којих је 484 активно)
- фрекфенција освежавања је 59.94 Hz
SECAМ је француски ТВ систем који се користи у мањој мери у Европи и има
потпуно исте карактеристике као PAL, једино се разликује у компоненти боје.
11. -Магнетне траке-
Самим развојем траке код аудио система, трака је пренета и на новонастале видео
уређаје. Аналогно магнетофону направљен је магнетоскоп, који је до скора био
незаменљив, а и данас се користи у већим ТВ кућама. На развоју првих магнетоскопа
радила је Америчка фирма Ampex. За снимање и репродукцију користила се
четворострука 2--инчна трака (5.08 cm). Квалитет слике и звука био је на
задовољавајућем нивоу, а главни проблем је била немогућност емитовања замрзнуте
слике. Тај проблем је решен уводењем котура типа B у Европи и типа C у Америци.
Нове траке биле су ширине од једног инча (2.54 cm).
Сл. 6 – Котур типа B са траком коришћен у европи
Касније је (1960.) Sony развио видео касету која је намењена пре свега за кућну
употребу. Касета и видео рекордер су били далеко јефтинији од магнетоскопа, па је већ
током 70-тих видео рекордер заузео важно место у приватним снимцима и
репродукцији.
Чак и данас се ова технологија увелико користи.
12. ДИГИТАЛНА ТЕХНОЛОГИЈА
Звук
-Дигитализација звука-
Процес дигитализације подразумева конверзију постојећег аналогног сигнала у низ
јединица и нула при цему долази до заокруживања тако да сигнал није потпуно исти као
улазни. Иако звуци као уништавање звука, процес дигитализације поред тога што на тај
начин деформише звук, држи подаље од звука било какве шумове и дисторзију која се
јавља приликом снимања на траку или неки други аналогни медијум. Деформација
проузрокована заокруживањем је минимална, а чистина звука је на високом нивоу тако
да је квалитет на далеко вишем нивоу у односу на аналогне системе.
Сл. 7 – Дигитализован синусоидни звук
На први поглед линија изгледа непрекидно, медутим кад би се слика увећала видели
бисмо нешто попут овог.
13. Сл. 8 – Увећана слика дигитализованог синусиодног сигнала
( линија се састоји из великог броја тачака и није непрекидна
каква би била да је у питанњу аналогно моделиран звук).
Сл. 9 – Графички приказ две основне карактеристике
дигиталог звука: saмple rate (брзина узорка) и bith depth (дужина речи).
14. Saмple rate - је хоризонтална дефиниција звука чија се вредност креће између 8 и 192
KHz. Bit depth представља вертикалну дефиницију звука и његова вредност се креће од 8
до 64 bita. Вредности од 8 до 32 су целобројне (integer), док је 64-битна реална (float)
вредност. На тај начин је заокруживање сведено на минимум. Треба још напоменути да
су максималне бројке само тренутне и да кроз само годину дана можемо да очекујемо да
максималне вредности буду 384 KHz и 128 bita.
Данашњи стандарди :
- телефон – 8 bita на 8 KHz
- CD – 16 bita на 44.1 KHz
- DVD – 24 bita на 48 KHz
Квалитетнија резолуција звука се углавном користи при музичким и филмским
студијима.
-Формати-
Код компресованих формата се појављује и трећа карактеристика везана за компресију, а
то је bitrate (брзина протока). Bitrate представља број бита (података) који се обради у
секунди, односно у конкретном случају колики се број података претвори у звук у
интервалу од једне секунде. С обзиром да некомпресован звук заузима доста простора у
односу на данашње меморијске медије, јавила се потреба да се компресује звук. Тако су
настали многи формати, а овде се наводи само неколико најпопуларнијих и њихове
карактеристике:
- мp3 – формат који већ дуже време доминира и који поседује солидан
квалитет звука, међутим данас постоје далеко квалитетнији формати. Произведен
је у Fraunhofer лабораторијама 90-тих година.
- wma – Microsoft-ов аудио формат који је требало да потисне mp3, међутим
квалитет звука је био поприлично лошији од звука mp3 формата све до појаве
wma9. Оно што га одваја од других формата, а због чега није нешто популаран код
већине корисника је могућност енкрипције (заштите) од неовлашћеног
умножавања (пиратерије).
15. - ogg – нови кодек отвореног кода који је по неким мишљееима на 128 kbit/s
убедљиво најбољи, поседује могућност рада са више од два канала (4.0, 5.1, 7.1...),
за разлику од предходних.
- mp4 – такође нови кодек који је настао као наследник AAC и mp3 кодека.
Развија га неколико фирми од којих су најпознатије Ahead и Apple. Када се у обзир
узму све карактеристике на већем bitrate-у Ahead-ов mp4 кодек даје убедљиво
најбољи звук у поређењу са свим осталим форматима.
Што се броја канала тиче уведени су нови стандарди, поред моно, стерео и
квадрофоније појавили су се 5.1 (Dolby surround) и 7.1.
Видео
-Дигитализација видеа-
Дигитализација видеа је нешто сложенија међутим принцип је исти. Дакле
електро-магнетни сигнал се претвара у дигитални waveform талас, само што у
овом случају постоји више електро-магнетних таласа који се конвертују. Овде је
сложенија ситуација баш због тога што постоји више некомпресованих формата у
зависности од копмонената.
Компоненте :
- R – црвена (red)
- G – зелена (green)
- B – плава (blue)
- Y – лума (осветљење)
- U (Cb) – компонента плаве (chroмa blue)
- V (Cr) – компонента (chroмa рred)
Постоје два основна начина склапања компоненти да би се добио видео сигнал.
Први је RGB, где свака компонента представља једну боју (као и код снопова
катодне цеви) чијим мешањем се добија слика у боји.
16. Други, више практиковани начини су различите комбинације Y, U и V. Основни
формат је YUV док су најчешће коришћени формати на PC-у YUY2 и YV12.Cb и
Cr представљају разлику плаве/црвене боје и осветљења.
Сл. 10 – YUV слика и посебне компоненте
Битно је још напоменути да уместо линија овде резолуцију чине пиксели (тачке),
стога испреплетаност (interlace) није неопходна.
-Формати-
Као и код звука и овде из практичног разлога постоји више компресованих
формата.
17. Стандарди :
- VCD – MPEG1 (Moving Picture Experts Group), 352x288 (352x240 за TSC),
25 fps (29.97 fps заTSC), 1150 kbps
- DVD – MPEG2, 720/704x576 у зависности да ли је размера 4:3 или 16:9
(720/704x480 за NTSC), 25 fps (29.97 fps за NTSC), bitrate до 9800 kbps
- SVCD – MPEG2, 480x576 (480x480 за NTSC), 25 fps (29.97 fps за NTSC),
bitrate до 2600 kbps.
Поред стандарда постоје и разне варијанте MPEG4 формата, а најпознатији су
следећи:
- DivX 3 – кодек који се између осталог сматра нелегалним због постојања
разних неовлашћених верзија. Овај кодек је направио револуцију у преласку са
основних MPEG формата на DivX.
- DivX 6 – кодек који развија DivX networks, комерцијалан је, даје
квалитетнију слику у односу на DivX 3, али далеко лошију у односу на XviD
- XviD – кодек отвореног кода, тренутно најбољег квалитета у односу на све
сличне, једнина мана су му перформансе.
- wmv – Microsoft-ов видео кодек, намењен пре свега репродукцији на
интернету због своје могућности да да бољи квалитет на мањим bitrate-овима за
разлику од осталих, али је зато далеко слабијег квалитета у односу на XviD на
већем bitrate-у. Такође поседује могућност заштите од пиратерије.
18. -Скорија будућност-
На крају би требало поменути технологије које ће у најскорије време у потпуности
потиснути ДВД стандард. У питању је развој HDTV и BlueRay медија као и
стандарда. Интересантно је да HDTV развијан још од 1997.-ме године до данас.
Овакав стандард би требао да обухвати резолуцију од 1024x768 пиксела као и
некомпресован звук, што би представљало велики корак у односу на DVD. Такође
би у скорије време требало HDTV да замени филм у биоскопима, тако да ће и ту
доћи до превласти дигиталне технологије, без обзира што је до скора филм
сматран за технологију која нуди најбољи могући квалитет. Још један
интересантан податак у вези са тим је увођење даљинске контроле биоскопа, тако
да ће највероватније пренос бити омогућен путем сателитске радиодифузије.
-ЗАКЉУЧАК-
Дигитална технологија је сама по себи направила велики скок у односу на
аналогну у погледу квалитета и брзине уопште. Једна јако битна карактеристика је
и економичност која је за последицу имала веома брз развој као и приступачност.
Да ли је дигиталном технологијом направљен само корак напред? Није. Многи
Hollywood-ски редитељи и продуценти се и даље задржавају на филмским
камерама, без обзира што сада постоје HDTV камере које би требало да замене
филмске. Такоде се многи музички продуценти враћају на аналогне миксете јер
дисторзија коју оне производе дају пуну боју звуку, док је дигиталан звук због
своје цистине потпуно хладан. Најбоље је, дакле, направити добар компромис
између ова два и користити предности сваке. Тачно је да ће једног дана дигитална
технологија у потпуности заменити аналогну, али данас је аналогна у доста
случајева испред дигиталне.
