Disciplina: Aplicações de Informática
Prof.: Luís Moreira
Índice:
Tipos de média ....................................................................................................... 3
O que é multimédia? ............................................................................................... 5
Características dos sistemas multimédia ................................................................ 6
Modos de divulgação de conteúdos multimédia ..................................................... 8
Tipos de produtos multimédia ................................................................................. 8
Tecnologias multimédia ........................................................................................ 10
Modelo de referência para as tecnologias multimédia ...................................... 10
Informação digital e interactividade....................................................................... 17
Representação digital da informação ................................................................ 18
Sinais analógicos e sinais digitais......................................................................... 22
Processo de digitalização.................................................................................. 25
AMOSTRAGEM ................................................................................................ 25
CODIFICAÇÃO ................................................................................................. 30
VANTAGENS DA REPRESENTAÇÃO DIGITAL .............................................. 32
DESVANTAGENS DA REPRESENTAÇÃO DIGITAL ....................................... 34
Multimédia
AP.I. – 2005 / 06
Tipos de média
A combinação de vários meios audiovisuais ocorre quase sempre que o ser
humano apreende informação do mundo exterior através de todos os sentidos em
simultâneo. Os sistemas e aplicações multimédia combinam os seguintes tipos de
informação multimédia, também designados por tipos de media:
ƒ
Texto
ƒ
Gráfico
ƒ
Imagens
ƒ
Vídeo (imagens em movimento)
ƒ
Animação
ƒ
Áudio (som)
Texto é o meio dominante para a apresentação de informação, quer nos
documentos convencionais quer nas aplicações multimédia. O texto digital pode
assumir dois tipos de formatos: formato básico (plain text) usado nos ficheiros de
texto criados a partir de processadores de texto simples e o formato mais elaborado
(rich text) que se encontra nos livros, revistas e jornais e que é criados com recurso
a processadores de texto mais avançados.
Os gráficos ou imagens que surgem nas aplicações ou documentos multimédia
podem ser comparados, respectivamente, com desenhos e com fotografias que
surgem em documentos convencionais, tais como revistas ou livros.
O vídeo digital que surge nos documentos multimédia podem ser criados a
partir de uma câmara de vídeo digital ou digitalizando o vídeo proveniente de uma
câmara de vídeo analógico ou de uma televisão. Os clipes de vídeo digital podem
igualmente ser gerados directamente no computador, através de operações
designadas por rendering de animação e designa-se por vídeo sintetizado. O áudio
digital também pode resultar de som que é digitalizado a partir de fontes sonoras ou
podem ser sintetizado directamente por computador. As sequências de animação
que surgem nos documentos multimédia são normalmente sintetizados por
computador e têm o cinema de animação (vulgarmente designados por desenhos
animados) como seu correspondente nos documentos convencionais.
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Multimédia
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Sendo assim e segundo o esquema seguinte este classifica os tipos de
informação multimédia de acordo com a sua natureza espácio-temporal e distingue
os tipos de media (texto, imagens e gráficos) dos tipos de media dinâmicos (áudio,
vídeo e animação).
Origem
Estáticos
Dinâmicos
Imagem
Vídeo
-
Áudio
Texto
-
Gráficos
Animação
Natureza
Capturados
Sintetizados
Tabela 1 – Classificação dos tipos de informação multimédia
Na tabela anterior os tipos de informação multimédia estão classificados como já
foi referido, de acordo com a sua natureza espácio-temporal e distinguem-se em
dois grandes tipos: media estáticos (texto, imagem e gráficos) e media dinâmicos
(áudio, vídeo e animação).
Podemos também classificar os tipos de informação multimédia de acordo com
a sua origem. A seguinte figura esquematiza a classificação:
Imagens
Fotografias
Gráficos
Desenhos/Esquemas
Áudio (digital)
Som (analógico)
Vídeo (digital)
Vídeo (analógico)
Animação
Desenhos animados
Revistas
Jornais
Livros
Programas de TV
Clips de Vídeo
Cinema
Cinema de
Animação
Esquema 1 – Documentos multimédia (à esquerda) vs convencionais (à direita)
O esquema classifica os tipos de informação multimédia de acordo com a sua
origem, e divide-os em tipo de media capturados do mundo real (imagens, vídeo e
áudio) e tipos de media sintetizados por computador (texto, gráficos e animação). Na
prática este esquema encontra-se desfasado da realidade, visto que, o áudio e o
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pode ser sintetizado por computador e o texto pode ser capturado do mundo real
através de dispositivos de reconhecimento óptico de caracteres (OCR).
Os tipos de media estáticos são, portanto, constituídos por elementos de
informação independente do tempo, enquanto que os tipos de media dinâmicos
incluem os tipos de informação multimédia cuja apresentação exige uma
reprodução contínua ao longo do tempo.
O que é multimédia?
O termo multimédia refere-se a uma forma de comunicação que engloba vários
tipos de meios para transmitir uma mensagem. Partindo da uma análise etimológica
pode-se concluir que a palavra multimédia significa múltiplos intermediários ou
múltiplos meios. A palavra multimédia pode ser usada de duas formas: na expressão
“a multimédia é uma nova área tecnológica”, a palavra é utilizada como um
substantivo do género feminino, já na expressão “documento multimédia”,
encontramos a palavra a cumprir a função de adjectivo.
Os sistemas e as aplicações multimédia integram, ou combinam, vários tipos de
informação multimédia. Será então possível combinar um qualquer par de tipos de
media e obter uma apresentação multimédia? Na realidade, nem todas as
combinações de tipos de media podem ser designadas de multimédia. Existe uma
restrição importante à combinação dos media que define o que se pode classificar
como multimédia: os sistemas e aplicações multimédia combinam, na maioria dos
casos, pelo menos um media estático com um media dinâmico. De acordo com esta
restrição, um documento de um processador de texto que inclua texto, desenhos e
imagens não se considera um documento multimédia. A incorporação desta
restrição na definição de multimédia digital apresentada permite definir multimédia
do seguinte modo:
Multimédia designa a combinação, controlada por computador, de texto, gráficos,
imagens, vídeo, áudio, animação e qualquer outro meio pelo qual a informação
possa ser representada, armazenada, transmitida e processada sob a forma digital,
em que existe pelo menos um tipo de media estático (texto, gráficos ou imagens) e
um outro tipo de media dinâmico (vídeo, áudio ou animação).
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Multimédia
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Características dos sistemas multimédia
É possível enumerar 5 características principais, associadas aos sistemas
multimédia, no contexto da informação manipulada por computador (digital), do
seguinte modo:
1. A informação manipulada pelos sistemas multimédia representa-se sob a
forma digital, mas os media são independentes entre si.
2. Os sistemas multimédia combinam obrigatoriamente pelo menos um media
estático com um media dinâmico.
3. Os sistemas multimédia são controlados por computador.
4. Os sistemas multimédia são integrados.
5. A interface oferecida pelos sistemas multimédia ao utilizador final pode
permitir interactividade.
A representação digital da informação e a característica essencial e implica que
em multimédia se utilize um único formato para representar todos os tipos de dados
envolvidos: Lima sucessão de dígitos binários. Como consequência desta
característica, os vários media, embora integrados, podem ser tratados de Lima
forma independente. Aparentemente, esta afirmação e contraditória, mas se
analisarmos um exemplo, verificamos que a contradição não existe. Tomando como
exemplo um meio analógico de gravação, tal como um gravador de cassetes VHS,
verifica-se que o som e as imagens se encontram misturados de uma forma
definitiva. Isto significa que não existe nenhuma maneira simples de manipular, isto
e, extrair e modificar, apenas o conteúdo sonoro. Ao invés, nos sistemas multimédia,
cada tipo de media pode ser tratado de Lima forma totalmente independente de
todos os outros. No entanto, todos são representados por intermédio de sequências
de dígitos binários e, se necessário, são facilmente integráveis no mesmo dispositivo
de gravação digital.
A segunda característica dos sistemas multimédia restringe-os em termos dos
tipos de media que combinam. Como já foi visto, para que um sistema possa ser
classificado como multimédia, deve obrigatoriamente combinar um tipo de media
estático (texto, gráficos ou imagem) com um tipo de media dinâmico (vídeo, áudio ou
animação).
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A terceira característica dos sistemas multimédia – sistemas controlados por
computador – implica que, pelo menos, a apresentação da informação ao utilizador
final e controlada por um computador. Contudo, todas as actividades subjacentes a
criação dos conteúdos e da apresentação multimédia, um processo que globalmente
se designa por autoria multimédia, pode igualmente ser controlado por computador.
A quarta característica dos sistemas multimédia refere-se a integração, e implica
que a quantidade e o tipo de sistemas informáticos envolvidos c mínimo. Por
exemplo, estamos perante um caso de integração quando se utiliza o mesmo
monitor de computador para apresentar texto, imagens, vídeo, animações e áudio
(Fluckiger, 1995). A integração e, pois, um aspecto essencial de um sistema
multimédia e requer que os vários media estejam de tal modo bem integrados que
possam ser apresentados via Lima interface unificada e manipulados através de um
único programa ou aplicação informática. Para que haja integração, e necessário
que exista Lima infra-estrutura que permita acomodar vários tipos de media
diferentes e um meio de os apresentar em conjunto ao utilizador final. Por exemplo,
a World Wide Web assenta sobre um formato (a linguagem HTML - hypertext
Markup Language) que permite acomodar vários tipos de media, e recorre a um
Web browser (urna aplicação) que permite apresentar os vários media ao utilizador.
Finalmente, a interactividade é a característica dos sistemas multimédia que
permite ao utilizador final controlar como e quando os elementos de informação são
apresentados. Ao contrário das anteriores, a interactividade é a única característica
que não é obrigatória para que os sistemas possam ser designados por multimédia.
È uma característica bastante frequente, mas nem todos os sistemas multimédia são
interactivos.
Tal como ficou descrito, multimédia designa a combinação, controlada por
computador, de texto, gráficos, imagens, vídeo. Áudio, animação, sendo que existe
pelo menos uni tipo de media estático (texto, gráficos, ou imagens) e uni tipo de
media dinâmico (vídeo, áudio, ou animação). Sempre que o sistema multimédia
permite que o utilizador final controle os elementos, ou conteúdos, que são
apresentados, bem como os momentos em que a sua apresentação ocorre, é
possível conceber uma aplicação que tire partido destes meios de controlo – nestas
situações diz-se que estamos perante um sistema multimédia interactivo e uma
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aplicação multimédia interactiva. Se, para além disso, a aplicação multimédia
interactiva proporcionar uma estrutura de elementos interligados que pode ser
percorrida, ou navegada, pelo utilizador final, a aplicação multimédia interactiva pode
igualmente ser designada por hipermédia, uma noção que também é defendida por
Vaughan (2001).
Modos de divulgação de conteúdos multimédia
As aplicações multimédia criam um espaço de informação que combina vários
tipos de media digitais, mas dependem de um ambiente tecnológico para serem
distribuídas e utilizadas. As diversas tecnologias ópticas CD e DVD proporcionam o
meio de armazenamento ideal para a distribuição offline de aplicações multimédia.
As aplicações multimédia em redes de computadores, são normalmente designadas
por aplicações on-line. Estas aplicações são as aplicações Web e consistem
normalmente em sítios da Web que permitem aceder, normalmente através da
Internet, à informação multimédia disponibilizada por computadores designados por
servidores Web.
Tipos de produtos multimédia
A representação digital da informação é a característica essencial e implica que
em multimédia se utilize um único formato para representar todos os tipos de dados
envolvidos: Uma sucessão de dígitos binários. Como consequência desta
característica, os vários media, embora integrados podem ser tratados de uma forma
independente. Aparentemente esta afirmação é contraditória, mas se analisarmos
um exemplo, verificamos que a contradição não existe. Tomando como exemplo um
meio analógico de gravação tal como um gravador de cassetes VHS, verifica-se que
o som e as imagens se encontram misturados de uma forma definitiva. Isto significa
que não existe nenhuma maneira simples de manipular, isto é, extrair e modificar,
apenas a conteúdo sonoro. Ao invés, nos sistemas multimédia, cada tipo de media
pode ser tratado de uma forma totalmente independente de todos os outros. No
entanto, todos são representados por intermédio de sequências de dígitos binários
e, se necessário, são facilmente integráveis no mesmo dispositivo de gravação
digital.
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Multimédia
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A segunda característica dos sistemas multimédia restringe-os em termos dos
tipos de média que combinam. Para que um sistema possa ser classificado como
multimédia deve obrigatoriamente combinar um tipo de media estático (texto,
gráficos ou imagem) com um tipo de media dinâmico (vídeo, áudio ou animação).
A terceira característica dos sistemas multimédia – sistemas controlados por
computador implica que, pelo menos a apresentação da informação ao utilizador
final controlada por um computador. Contudo, todas as actividades idades
subjacentes à criação dos conteúdos e da apresentação multimédia, um processo
que globalmente designa por autoria multimédia pode igualmente ser controlado por
computador.
A quarta característica dos sistemas multimédia refere-se à integração e implica
que a quantidade e o tipo de sistemas informáticos envolvidos é mínimo. Por
exemplo estamos perante um caso de integração quando se utilizes o mesmo
monitor de computador para apresentar texto, imagens, vídeo, animação e áudio. A
integração, é pois, um aspecto essencial de uni sistema multimédia e requer que os
vários media estejam de tal modo bem integrados que possam ser apresentados via
uma interface unificada e manipulados através de um único programa ou aplicação
informática. Para que haja integração, é necessário que exista uma infra-estrutura
que permita acomodar vários tipos média diferentes e um meio de os apresentar em
conjunto ao utilizador final. Por exemplo, a World Wide Web assenta sobre um
formato (a linguagem HTML – Hypertext Markup Language) que permite acomodar
vários tipos de media, e recorre a um web browser (uma aplicação) que permite
apresentar os vários media ao utilizador.
Por ultimo a interactividade é a característica dos sistemas multimédia que
permite ao utilizador final controlar como e quando os elementos de informação são
apresentados. Ao contrário das anteriores, a interactividade é a única característica
que não é obrigatória para que os sistemas possam ser designados por multimédia.
É uma característica bastantes frequente, mas nem todos os sistemas multimédia
são interactivos.
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Multimédia
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Tecnologias multimédia
Multimédia não pode ser experimentada sem a tecnologia, pois é a tecnologia que
cria a experiência – multimédia não se limita à mensagem, mas é igualmente unia
função do meio, isto é, da tecnologia (Gonzalez, 2000). Isto significa que para se
poder definir, e conhecer o que é multimédia, é incontornável obter conhecimento
sobre as tecnologias que lhe dão forma.
Modelo de referência para as tecnologias multimédia
Para perceber o relacionamento entre o número crescente de tecnologias
multimédia, é útil classificar as tecnologias de acordo com um modelo de referência,
que permita caracterizar conjuntos de tecnologias afins, agrupando-as na mesma
área tecnológica. Uma das formas possíveis para conceber tal modelo é situar e
classificar as áreas tecnológicas em termos da proximidade que as respectivas
tecnologias possuem em relação ao utilizador. Por exemplo, ao nível mais baixo
(mais longe do utilizador) situam-se as
tecnologias de base que suportam a
representação digital da informação
multimédia. Por outro lado, ao nível
mais
elevado
(mais
próximo
do
utilizador) incluem-se as tecnologias
que suportam a criação de conteúdos e
de aplicações multimédia e as próprias
aplicações com as quais o utilizador
interage directamente. A figura ao lado
mostra um modelo de classificação das
áreas
tecnológicas
associadas
a
multimédia, identificando claramente os
níveis a que as áreas tecnológicas se
situam em relação ao utilizador final.
Analisando a figura ao lado, é ainda
possível reconhecer que as tecnologias de Figura 1 - Modelo de referência para a
classificação de tecnologias multimédia
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Multimédia
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representação de informação multimédia suportam a representação dos média
digitais que são manipulados, isto é, processados, armazenados e transmitidos
pelos sistemas multimédia. Por sua vez, os sistemas multimédia suportam o
fornecimento de serviços multimédia, que são utilizados pelas aplicações multimédia
para apresentar conteúdos multimédia, que combinam os vários media, ao utilizador
final. A tabela 2 resume os objectivos e características associadas a cada uma das
quatro áreas das tecnologias multimédia identificadas no modelo de referência,
indicando ainda exemplos concretos dessas tecnologias.
Como se pode observar na tabela seguinte, o grupo das tecnologias de
representação de informação multimédia inclui as técnicas de digitalização da
informação, os formatos de representação de cada media, incluindo as técnicas de
compressão que lhes estão associadas, e os aspectos relacionados com o hardware
necessário para a obtenção de uma plataforma multimédia, como por exemplo as
placas de som, as placas gráficas e as placas de vídeo.
ÁREA TECNOLÓGICA
EXEMPLOS DE TECNOLOGIAS
OBJECTIVO DAS TECNOLOGIAS
Técnicas de digitalização
Digitalização da informação
Técnicas de compressão de informação
Representação de informação
Representação dos media
Formatos de imagem, gráficos e texto
multimédia
Hardware para multimédia
Formatos de vídeo, áudio e animação
1.
Plataformas multimédia
Processamento de informação multimédia
Sistemas de armazenamento óptico
Armazenamento de informação multimédia
Sistemas de bases de dados multimédia
2.
Apresentação de informação multimédia
Servidores de media
Sistemas multimédia
Transmissão de informação multimédia
Linguagens de programação
Sistemas operativos
Redes de comunicação de dados
Vídeo-a-pedido
Utilizações específicas de funções fornecidas
3.
Serviços multimédia
pelos sistemas multimédia
Videoconferência
Análise de conteúdo
Segurança
Protocolos de transferência de informação
Tipos de aplicações, tais como livros electrónicos,
Utilizações de multimédia
4.
Aplicações conteúdos
multimédia
Produção multimédia – criação de conteúdos
e de aplicações multimédia
Design de interfaces multimédia interactivas
quiosques multimédia, jogos educação, formação, tv
interactiva, realidade virtual
Projecto de aplicações
Ferramentas de autoria
Tecnologias interactivas para a criação de interfaces e
da navegação
Tabela 2 – Características e exemplos das tecnologias multimédia
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Multimédia
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O grupo das tecnologias de sistemas multimédia inclui as técnicas associadas
ao processamento, armazenamento apresentação e transmissão de informação
multimédia. Por exemplo, os suportes de armazenamento óptico, tais como o CD e o
DVD, constituem o sistema de armazenamento mais utilizado para aplicações
multimédia cuja distribuição é feita de modo offline. Por outro lado, as bases de
dados multimédia fornecem funcionalidades que permitem armazenar de um modo
estruturado os vários tipos de media.
O grupo das tecnologias de serviços multimédia inclui as técnicas que permitem
implementar utilizações específicas de um dado sistema multimédia que fornece
uma ou mais funções. Por exemplo, as técnicas de sincronização temporal dos
média são essenciais para a criação de aplicações multimédia e assentam nas
funções fornecidas pelos sistemas operativos sobre os quais as aplicações são
instaladas. Outro exemplo é o vídeo-a-pedido – um serviço utilizado, por exemplo,
no contexto das aplicações de televisão interactiva (aplicações multimédia), que
assenta nas funções fornecidas por bases de dados multimédia e servidores de
media (neste caso, servidores de vídeo).
Finalmente, o grupo das tecnologias de aplicações e conteúdos multimédia
inclui as técnicas que permitem produzir, isto é, conceber e desenvolver, aplicações
multimédia incluindo as técnicas para o desenvolvimento de um projecto multimédia,
os paradigmas de autoria de aplicações multimédia e as técnicas específicas para a
autoria de cada media. Este grupo inclui ainda a caracterização de aplicações
multimédia de acordo com o seu objectivo e área de aplicação, e as técnicas de
criação de interfaces interactivas.
Utilizando o modelo proposto, é possível identificar as tecnologias multimédia
abrangidas por este livro, incluindo:
A digitalização da informação e os formatos de representação de texto, gráficos,
imagem, vídeo, áudio, fala, música sintetizada e animação, na área da
representação de informação multimédia;
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Os suportes ópticos para o armazenamento de informação multimédia, na área
dos sistemas multimédia;
As técnicas de sincronização dos media na área dos serviços multimédia;
A caracterização das aplicações multimédia, as fases do projecto multimédia, os
paradigmas de autoria de aplicações multimédia, as técnicas de autoria de cada
media e as técnicas de criação de interfaces interactivas, na área das aplicações e
conteúdos multimédia.
Aplicações multimédia
Tem-se vindo a referir sistematicamente a noção de aplicação multimédia, mas
é importante distinguir as "aplicações multimédia" das "áreas de aplicação das
tecnologias multimédia". No âmbito deste livro, aplicação multimédia designa o
programa, ou a aplicação informática, que controla a apresentação dos conteúdos
de vários tipos de media ao utilizador final, isto é, o software que realiza a
reprodução das combinações de media (apresentação multimédia).
À semelhança do que sucede com a definição de multimédia, também não
existe uma definição universal de aplicação multimédia, variando conforme o
contexto tecnológico em que OS autores desenvolvem o seu trabalho. A definição
que acabou de ser apresentada coloca a ênfase na apresentação da informação,
sendo igualmente adoptada em (Chapman & Chapman, 2000) e (Vaughan, 1996).
Já Fluckiger (1995) define aplicação multimédia com base nas funcionalidades
fornecidas ao utilizador por um dado sistema multimédia.
As áreas de utilização da tecnologia multimédia são as áreas de actividade
humana nas quais um dado tipo de aplicação multimédia é utilizado. As áreas onde
a utilização de aplicações multimédia se tem destacado incluem o entretenimento, a
educação, a área empresarial e a área da informação ao público. Por exemplo, na
área do entretenimento encontramos jogos interactivos, tais como os jogos de
aventura e acção, e as aplicações de realidade virtual. Já na área da educação
encontramos aplicações multimédia, tais como os livros electrónicos e as aplicações
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Multimédia
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de ensino interactivo. Na área empresarial encontram-se cada vez mais aplicações
de formação profissional, bem como as apresentações multimédia. Obviamente, uni
jogo interactivo difere de um livro electrónico quer em termos dos seus objectivos,
quer das características que inclui. No capítulo 3 faz-se unia classificação das
aplicações multimédia de acordo com as áreas de utilização a que se destinam e
descreve-se um conjunto de características associadas a cada tipo de aplicação
multimédia.
É importante notar que a criação de verdadeiras aplicações multimédia requer
uma aproximação sistemática á concepção da estrutura do espaço de informação
que será fornecido ao utilizador. Por outras palavras, a aplicação multimédia deve
incluir mais do que a mera composição de uni conjunto arbitrário de media – a
aplicação deve antes constituir uni "espaço de informação funcional, concebido de
modo a reduzir a sobrecarga cognitiva imposta ao utilizador (Gonzalez, 2000), isto é,
a aplicação multimédia deve:
Facilitar o acesso aos conteúdos
Facilitar a compreensão da informação
Minimizar a complexidade e a consequente desorientação do utilizador quando
navega pelo espaço de informação.
Para isso, é necessário desenvolver uma concepção atenta de cada uni dos
componentes do espaço de informação, incluindo: a estrutura lógica da informação,
os conteúdos e a disposição espacial e temporal dos mesmos.
No contexto das aplicações multimédia é igualmente importante notar que não é
a combinação dos media que distingue uma apresentação multimédia das formas
tradicionais de combinação dos media, tais como os programas de televisão, as
peças teatrais ou o cinema, mas sim o facto de todos os media em multimédia
serem digitais, isto é, serem representados por zeros e uns. Isto permite que os
media sejam processados por intermédio de programas informáticos, o que por sua
vez, permite que os programas controlem a ordem pela qual os media são
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Multimédia
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apresentados, bem como a forma como se combinam. Isto conduz necessariamente
à interactividade: o programa informático controla a apresentação e a combinação
da média em resposta a comandos do utilizador. Isto significa que uma aplicação
multimédia pode ser interactiva em contraste com, por exemplo, um noticiário
televisivo ou unia peça teatral.
Para terminar a apresentação da noção de aplicação multimédia, é útil
estabelecer a distinção entre "multimédia" e "multimodal". Esta distinção pode ser
estabelecida partindo do ponto de vista do utilizador. É sabido que os seres
humanos percepcionam media diferentes de maneiras diferentes. Por exemplo, as
pessoas lêem texto, observam as fotografias e ouvem o som. Os media constituem
os meios pelos quais a informação é apresentada e não devem, por isso, ser
confundidos com os sentidos humanos que estimulam. No exemplo acima, o texto e
as fotografias estimulam o sentido da visão, ao passo que o som estimula o sentido
da audição. Isto significa que as percepções para as imagens e texto diferem das
percepções para o som. Costuma-se designar os vários tipos de percepção por
modalidades. Ora os seres humanos são multisensoriais na medida em que
empregam os sentidos da visão, audição, tacto, olfacto e paladar quando
comunicam. Assim, um sistema multisensorial, também designado por multimodal,
difere de um sistema multimédia, já que uni sistema multimodal estimula vários
sentidos, quer em termos de apresentação, quer em ternos de interacção cone o
utilizador, ao passo que uni sistema multimédia utiliza vários média combinados para
apresentar informação.
Por vezes um sistema multimédia pode ser também multimodal, na medida em
que os media utilizados pelo sistema multimédia estimulem mais do que um sentido
em simultâneo. Por exemplo, uma aplicação multimédia que utilize texto, imagem e
áudio é multimédia e multimodal, já que estimula a visão e a audição em simultâneo.
Contudo, uma aplicação multimédia que utilize texto, imagem, vídeo e animação não
é multimodal, apesar de ser multimédia (combina media estáticos com dinâmicos),
pois apenas estimula uma modalidade – a percepção relacionada com o sentido da
visão. No entanto, tal aplicação tem a virtude de enriquecer o conjunto de media que
estimulam o único sentido da visão.
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Figura 2 – Sistemas multimédia versus sistemas multimodais
A figura anterior permite ilustrar claramente a distinção entre sistemas
multimédia e sistemas multimodais. Os sistemas multimédia veiculam informação
apenas no sentido do computador para o utilizador, isto é, apenas apresentam
informação ao utilizador. Por outro lado, os sistemas multimodais funcionam em
ambos os sentidos, isto é, podem apresentar informação ao utilizador estimulando
vários sentidos (por exemplo, através de uma aplicação multimédia que inclua
imagem e áudio), podendo também capturar o input do utilizador que é fornecido
utilizando várias modalidades (por exemplo, combinando a utilização de uni teclado
com o reconhecimento de voz ou uni capacete de realidade virtual que detecte o
movimento dos olhos, combinado coai uma luva que detecta o movimento das mãos
do utilizador).
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Informação digital e interactividade
A representação digital da informação é a primeira característica dos sistemas
multimédia. Isto significa que, em multimédia, o conjunto de estímulos sensoriais
associados ao texto, às imagens e objectos gráficos, ao vídeo ao áudio e à
animação são reduzidos a padrões de dígitos binários que são manipulados pelos
computadores. Esta transformação permite a utilização de programas para
armazenar, modificar, combinar e apresentar todos os tipos de media. A
representação digital permite ainda transmitir os dados por meio de redes
informáticas ou armazená-los em suportes ópticos, tais como os discos CD-ROM e
os discos DVD-ROM.
A segunda e a terceira características dos sistemas multimédia vêm restringir e
indicar claramente qual o âmbito de multimédia, isto é, quais os contextos de
utilização da informação digital englobados em multimédia. Por um lado, a segunda
característica obriga a que as combinações integrem pelo menos um média digital
estático com um media dinâmico. Por outro lado, a terceira característica indica que
os sistemas apenas são multimédia se forem controlados por computador.
Ao considerar a terceira característica, deve-se notar que os computadores não
são os únicos dispositivos com capacidade para manipular os dados digitais. Por
exemplo, os leitores de CD que se encontram integrados em aparelhagens de altafidelidade reproduzem áudio digital que se encontra armazenado em discos CD-DA
(Compact Disc Digital Audio), CD-R ou C D-RW. Contudo, a única forma de
adicionar interactividade a unia apresentação multimédia passa pela utilização de
uni computador. Por exemplo, a televisão digital, que na Europa assenta numa
tecnologia designada por DVB (Digital Áudio Broadcasting), requer uma caixa que
possui unia arquitectura interna muito semelhante à de uni computador pessoal
(PC), designada por Set-Top Box (STB), que permite a reprodução e a interacção,
através de uni controlo remoto e uni televisor, com os conteúdos multimédia digitais.
Outro exemplo é constituído pelos leitores de DVD, que também permitem a
existência de interacção. Para além disso, tanto a produção como a utilização de
multimédia constituem operações que dependem da utilização do computador.
De uma forma geral, os sistemas multimédia envolvem a utilização de um
computador, ou de um conjunto de computadores, na produção da informação
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Multimédia
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multimédia, na sua apresentação e na interacção com o utilizador. Os computadores
são ainda utilizados para suportar o armazenamento da informação multimédia e a
sua transmissão através de sistemas de telecomunicações baseados em
computador, também designados por sistemas telemáticos.
A quarta característica dos sistemas multimédia baseados no computador
assenta na noção de integração: o sistema multimédia é capaz de lidar com os
vários meios necessários à produção armazenamento, transporte e apresentação de
informação, mas tende tanto quanto possível, a executar estas funções de unia
forma integrada, minimizando o número de dispositivos diferentes que são utilizados.
Por exemplo, um sistema com uni grau elevado de integração deve ter sido
dimensionado de tal modo que: cada dispositivo de hardware se encontre ligado a e
seja controlado por, uni único computador: o sistema apenas utilize um único tipo de
dispositivo de armazenamento digital; e todos os media sejam apresentados
recorrendo a um único dispositivo como por exemplo um monitor com colunas
integradas. Para se atingir a integração, isto é, para minimizar a quantidade de
dispositivos de apresentação e armazenamento, a informação multimédia deve ser
representada sob a forma digital.
A representação da informação sob a forma digital tem, pois, um papel
preponderante na realização dos sistemas multimédia e das aplicações multimédia.
Por outro lado, a única forma de adicionar interactividade a uma apresentação
multimédia passa pela utilização de um computador. Neste capítulo faz-se uni
estudo mais aprofundado das características da representação de informação no
domínio digital e caracteriza-se com mais pormenor a noção de interactividade.
Representação digital da informação
Todos
os
média
que
integram
uma
aplicação
multimédia
existem
necessariamente na forma digital. Os computadores lidam com informação
codificada sob a forma de unia sucessão de dígitos binários. ou bits, que assumem
apenas um de dois valores: 0 ou 1. Qualquer valor numérico, letra_ carácter ou outro
tipo de informação, pode ser codificado sob a forma de uni conjunto de bits, no que
se designa genericamente por informação digital. A representação digital, ou binária,
da informação é o aspecto que permite utilizar o computador conto um processador
simbólico. Um dos aspectos essenciais para compreender o funcionamento de uni
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sistema ou aplicação multimédia é, pois, perceber como é representada a
informação.
No âmbito da Informática existem dois momentos fundamentais no que diz
respeito à representação da informação: o primeiro momento ocorre no século XVIII,
quando Leibnitz introduz a numeração binária que utiliza 2 símbolos (0 e 1), isto é, o
sistema de base 2. O segundo momento ocorre no século XIX, quando Boole, que
estudou a simbologia do pensamento humano, introduziu a lógica binária com uma
álgebra própria: a Álgebra de Boole.
No contexto dos sistemas de numeração o zero (0) representa a ausência de
unidade, a base representa o número de símbolos utilizados e a unidade é a
diferença entre dois símbolos consecutivos. Urna quantidade é o resultado da
representação da quantidade física de unidades correspondente por intermédio de
um número, isto é de um símbolo ou de um conjunto de símbolos. Para se atribuir
um valor a um símbolo, este valor depende do valor absoluto do símbolo e da
posição do símbolo no número.
Uni exemplo da equivalência entre os sistemas de numeração binário e decimal
é dado a seguir, demonstrando igualmente as técnicas de conversão de binário para
decimal e de decimal para binário, conforme a tabela
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Tabela 3 – Equivalência entre os sistemas de numeração binário e decimal
Com base nestes exemplos de conversão, é possível concluir que a
transformação de uma quantidade de uma base para outra, depende precisamente
do valor do símbolo e da posição em que ocorre. Por exemplo, na passagem de
binário para decimal, multiplica-se o símbolo binário (0 ou 1) pela posição a que
corresponde na base dois, começando pela primeira posição – potência 2° e assim
sucessivamente. A passagem de decimal para binário segue um processo de divisão
pela base 2, sendo que o resto de cada divisão (um valor 0 ou 1) fornece o dígito
binário. Para concluir a conversão decimal – binário, o número binário obtém-se
iniciando a leitura pelo resto da última divisão efectuada.
A tabela seguinte mostra a equivalência entre valores numéricos que
representam as mesmas grandezas para os sistemas de numeração decimal e
binário. Por exemplo, é possível observar que para representar o valor 8 decimal, já
é necessário utilizar quatro símbolos no sistema binário. O número 8 decimal deve
ler-se "oito”, pois é esse o sistema de numeração que se utiliza. O seu equivalente
em binário deve ser lido como - um-zero-zero-zero- binário (e não mil). No universo
dos computadores utilizam-se ainda outros sistemas de numeração, tais como o
sistema octal e o sistema hexadecimal (Baptista-2002).
DECIMAL BINÁRIO
0
0000
1
0001
2
0010
3
0011
4
0100
5
0101
6
0110
7
0111
8
1000
9
1001
10
1010
11
1011
12
1100
Tabela 4 – Equivalência entre os sistemas de numeração decimal e binário
O sistema binário constitui pois, o modo de representação, ou codificação, da
informação utilizado internamente pelo computador. Este sistema foi escolhido
principalmente porque a sua simplicidade facilita a representação da informação
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através da existência, ou não de una tensão eléctrica: o símbolo binário 0
corresponde a 0 Volt., isto é, à ausência de tensão eléctrica. O símbolo binário 1
corresponde, por exemplo, a 5 Volt em alguns processadores ou a 3 1, volts em
outros, isto é, à existência de unia tensão eléctrica.
NÚMERO DE BYTES
CAPACIDADE DE MEMORIA
8 x 1 bit (1 b)
1 Byte
1024 x 1 Byte
1 KByte
(2 Bytes ou 1.024 Bytes)
(kilo Byte)
1024 x 1KB
1 MByte
(2 Bytes ou 1.048.576 Bytes)
(Mega Byte)
1024 x 1MB
1 GByte
10
20
(2
30
Bytes ou 1.073.741.824 Bytes)
1024 x 1GB
h3
(2'
(Giga Byte)
1 TByte
Bytes ou 1.099.511.627.776 Bytes
(Tera Byte)
Tabela 5 - Capacidades de memória
Todos os dados, e todos os programas, são representados, ou codificados em
binário e armazenados na memória principal do computador sob essa forma. Por
isso, a capacidade de memória de um computador mede-se em Bytes. Sempre que
é necessário guardar dados e instruções de programas na memória de computador
estes vão ocupar um espaço correspondente à quantidade de informação
respectiva, que é medida em Bytes, utilizando-se os sufixos apresentados na tabela.
O bit é a designação que se atribui a uni dígito binário (valor 0 ou 1). Por sua vez. o
Byte é a designação que se atribui a um grupo de 8 bits (octeto). Assim, com um
Byte é possível representar até 256 valores binários diferentes (de 00000000, = 0,0
a 11111111
(2)
= 255(10). Unia palavra binária ou word corresponde à associação de
2 Bytes.
Visto que todos os media são representados por sequências binárias, os bits
que constituem, por exemplo, uma imagem devem ser interpretados de forma
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distinta dos bits que constituem um clipe de áudio. Assim, a sequência binária 110
101 10 pode representara cor e o brilho de uni ponto de uma imagem, desde que
exista um programa que a interprete desse modo. A mesma sequência binária pode
corresponder a um som se for interpretada por um programa de manipulação de
áudio digital.
Para se obter uma representação digital da informação associada aos média, é
necessário proceder à sua digitalização. A digitalização da informação define-se
como sendo o processo pelo qual se transforma um sinal analógico num sinal digital.
Sinais analógicos e sinais digitais
O sinal analógico corresponde a um valor físico que varia continuamente no
tempo e/ou no espaço. O fenómeno físico que estimula os sentidos humanos pode
ser medido por instrumentos, designados por sensores, que transformam a variável
física que é capturada muna outra variável física medida, geralmente uma tensão ou
unia corrente eléctrica, igualmente dependente do tempo ou do espaço, que é
designada por sinal. Se este sinal for contínuo, diz-se que é análogo à variável física
medida, isto é, diz-se que é um sinal analógico.
Assim, os sinais analógicos correspondem a medias físicas que variam com o
tempo e/ou o espaço, sendo representados por funções dos seguintes tipos:
•
s = f(t) - o sinal "s" varia apenas em função do tempo, isto é, dos
instantes "t".
•
s=f(x,y,z) - o sinal "s" varia apenas em função do espaço, isto é, das
coordenadas "x, y e z".
•
s=f(x,y,z,t) -- o sinal "s"" varia em função do espaço "x, y e z" e do tempo
"t”.
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Figura 3 – Exemplo de obtenção de um sinal analógico
Tal como se ilustra na figura seguinte, o sinal analógico é produzido por um
sensor, por exemplo uni microfone, que detecta o fenómeno físico, por exemplo a
variação da pressão do ar, e que em seguida, o transforma numa medida.
Normalmente, esta medida toma a forma de uma corrente eléctrica ou de uma
tensão eléctrica, tal como se verifica no exemplo da figura acima.
Os valores medidos expressam-se com uma precisão que depende do tipo de
sensor e das suas características, e variam entre dois limites bem definidos. Em
processamento de sinal, o valor do sinal designa-se por amplitude. Deve-se notar
que a amplitude corresponde ao valor instantâneo do sinal, isto é, ao valor que o
sinal toma em cada instante, e não apenas ao valor máximo que pode ser assumido
pelo sinal analógico. A figura seguinte mostra a representação gráfica de uni sinal
analógico: unia tensão eléctrica (medida em Poli) que varia no tempo. Em termos de
representação gráfica, o tempo ou o espaço representam-se por meio de valores
expressos no eixo horizontal (eixo Horizontal), ao passo que a amplitude de uni sinal
se representa por meio de valores expressos no eixo vertical (eixo vertical). A forma
da representação gráfica de uni sinal analógico costuma designar-se por forma de
onda.
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Figura 4 – Exemplo de um sinal analógico
Os sinais analógicos possuem duas propriedades essenciais:
1. São funções contínuas do tempo ou do espaço.
2. São definidos em qualquer instante de tempo ou posição do espaço.
Afirmar que um sinal analógico é uma função contínua do tempo ou do espaço
significa que o sinal produzido pelo instrumento de captura pode assumir qualquer
valor dentro dos limites do instrumento de medida. Por isso, o valor do sinal
analógico pode ser expresso por qualquer número real dentro da gama de valores
disponível, também designada por range. Em termos matemáticos, o sinal analógico
é uma função contínua de unia ou mais variáveis. Por outras palavras. não existe
nenhuns mecanismo que possa evitar que o sinal adquira qualquer valor possível.
Por isso, diz-se que os sinais analógicos são contínuos em amplitude. Por exemplo,
é possível observar que o sinal analógico da Fig. 2.2 assume todo e qualquer valor
da gama de valores entre -3 Volt e 2,5
Por outro lado, a amplitude de um sinal analógico define-se para qualquer valor
possível da variável tempo ou espaço. Por exemplo, a amplitude do som, ou a
intensidade da luz, não existem apenas em determinados instantes de tempo_ ou
em determinadas posições do espaço. mas em todos e quaisquer instantes e
posições espaciais. Por isso, em processamento de sinal diz-se que uni sinal
analógico é contínuo no tempo e/ou no espaço. Por exemplo. é possível observar
que o sinal analógico da FiÍg. 2.2 se encontra definido em todo e qualquer instante
de tempo entre os instantes 0 e 10.
Um sinal analógico é portanto um valor físico que varia continuamente com o
tempo e/ou cone o espaço e define-se em qualquer instante de tempo e/ou cm
qualquer posição do espaço. O sinal digital é urna sequência de valores codificados
ern formato binário, dependentes do tempo ou do espaço, que resulta da
transformação de um sinal analógico. Contudo, ao contrário dos sinais analógicos,
os sinais digitais são discretos em amplitude e discretos no tempo e/ou no espaço,
como se descreve a seguir.
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Processo de digitalização
Como foi visto, os computadores lidam somente com sequências de dígitos
binários ou bulis. A digitalização é o processo que permite obter tais sequências
binárias, através da transformação do sinal analógico em um sinal digital. A
digitalização, também designada por conversão A/D, pode ser efectuada de várias
maneiras. A técnica mais comum designa-se por PCM (Pulse Code Modulation) e
processa-se em duas fases:
1. Amostragem – corresponde à retenção de um conjunto finito (ou discreto) de
valores assumidos pelo sinal analógico. A retenção de valores realiza-se em
intervalos de tempo, e/ou de espaço, regulares. A amostragem também se
designa por discretização no tempo e/ou no espaço e produz um sinal que se
designa por sinal amostrado.
2. Quantificação – processo pelo qual o sinal amostrado é convertido num
outro sinal: o sinal quantificado. Este novo sinal assume apenas um
determinado número de valores, pelo que a quantificação também se designa
por discretização de valores ou da amplitude. O sinal quantificado já pode ser
codificado em binário. A codificação é processo que toma cada valor
resultante da quantificação e lhe associa um grupo de bits, também
designado por palavra de código ou simplesmente código, transformando o
sinal quantificado no sinal digital final.
AMOSTRAGEM
A amostragem consiste na retenção de um conjunto de valores discretos a partir
da gama contínua de valores assumidos pelo sinal analógico. A fig. 5 mostra um
exemplo de como se pode proceder à amostragem do sinal analógico da Fig. 4.
Tal como se ilustra na fig. 5, a periodicidade com que se amostra o sinal
analógico, ou taxa da amostragem (Ta), deve ser constante. Por outras palavras, os
valores analógicos devem ser capturados a intervalos de tempo e/ou de espaço
regulares. Outra forma de exprimir a taxa de amostragem é indicando a frequência
com que se amostra o sinal, isto é, o número de vezes por segundo que se retém
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unia amostra do sinal. Esta frequência costuma designar-se por frequência de
amostragem
Figura 5 – Exemplo de um sinal amostrado
Quando se amostra um sinal analógico, a questão principal está em determinar
quantas amostras é necessário reter para assegurar que não se perde nenhuma da
informação contida no sinal analógico original. De um modo geral, para preservar
toda a informação contida no sinal analógico original, é necessário amostrar o sinal
com uma frequência de amostragem que deve ser sempre superior ao dobro da
maior frequência presente no sinal analógico original (pois são necessárias duas
amostras por sinal sinusoidal, una para cada metade da onde sinusoidal). Este
teorema, introduzido por Nyquist, é conhecido por teorema da amostragem. O valor
limite correspondente ao dobro da maior frequência do sinal original é conhecido por
frequência de Nyquist. Assim, de acordo com o teorema, qualquer sinal analógico
pode ser reproduzido fielmente por um sinal digital, desde que a frequência com que
o sinal analógico foi amostrado seja, no mínimo, maior do que o dobro da maior
frequência que este contém.
Para perceber o teorema da amostragem, é possível recorrer a um exemplo
simples, que consiste na amostragem de uni sinal analógico que contém unia única
frequência, tal como se mostra na fig. 6. Neste caso, é possível observar que,
periodicamente, o sinal vai assumindo os mesmos valores de amplitude. O intervalo
de tempo que decorre entre duas repetições sucessivas do mesmo valor da
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amplitude designa-se por período e representa-se por T. Por exemplo, pode-se
observar que a amplitude do sinal toma o valor 1 Volt em t = 0 segundos e, de novo,
em t = 0,0628 segundos (assinalado por uma seta na representação gráfica do sinal
da fig. 5. Neste caso, o período do sinal é T= 0,0628 s.
Outra forma de expressar o período deste sinal é referir o número de vezes por
segundo que um dado valor do sinal se repete, ou a frequência com que o sinal volta
a assumir uni valor idêntico – o número de ciclos por segundo. Ora, neste exemplo,
cada valor de amplitude do sinal repete-se em cada 0,0628 segundos, isto é, cada
ciclo dura 0,0628 segundos, o que significa que em cada segundo o sinal volta a
assumir o mesmo valor aproximadamente 16 vezes – em cada segundo o sinal
efectua aproximadamente 16 ciclos. A relação entre o período e a frequência do
sinal é dada por:
f =
1
T
Neste caso, facilmente se verifica que a frequência do sinal analógico é f=15,9
Hz. A unidade Hz lê-se hertz e representa ciclos por segundo.
Figura 6 – Exemplo de um sinal analógico com uma única frequência
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Sabendo que a frequência do sinal da figura é de 15,9 Hz, atendendo ao
teorema da amostragem, a frequência com que este sinal deve ser amostrado, de
modo a preservar a sua informação, deve ser superior ao dobro da maior, e neste
caso única, frequência do sinal analógico, isto é, fa> 2 x 15,9 ou seja fa > 31,8 Hz.
Isto significa que durante a amostragem deste sinal é necessário reter pelo menos
32 amostras em cada segundo.
A amostragem também se designa por discretização no tempo para sinais que,
tais como o som, apenas variam no tempo; por discretização no espaço para sinais
que, tais como as imagens, apenas variam no espaço; ou por discretização no
espaço e no tempo para sinais que variam no tempo e no espaço, tais como o vídeo.
Figura 7 – exemplo de um sinal quantificado
A quantificação é o segundo passo da digitalização e consiste num processo de
conversão de um sinal amostrado nuns outro sinal que apenas pode assumir uni
número limitado de valores – o sinal quantificado. A quantificação também se
designa por discretização da amplitude.
A Fig. 7 mostra um exemplo de como se pode proceder à quantificação do sinal
amostrado da Fig. 4. Na figura representam-se por círculos cinzentos os valores que
foram amostrados do sinal analógico original e por círculos negros os valores que
resultam da quantificação. O objectivo da quantificação é, essencialmente, o de
restringir o número de valores que o sinal digital poderá tomar, de modo a reduzir o
espaço de armazenamento em Bytes que o sinal digital ocupará.
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Considere-se então que cada amostra do sinal da figura Fig. 5 vai ser
armazenada ou codificada sob a forma de 2 bits. Ora, com 2 bits apenas é possível
representar 22, isto é, 4 valores distintos: 00, 01, 10 e 11. Isto significa que as
amostras do sinal da Fig.5 apenas podem assumir um destes quatro valores. Para
se proceder à quantificação das amostras, isto é, à associação de um destes 4
valores a cada amostra, pode-se proceder como se mostra na Fig.7.
A alternativa mais comum para a quantificação é começar por definir-se sobre a
gama de amplitude do sinal amostrado tantos intervalos quanto o número de valores
que se irá dispor para quantificar as amostras. Neste caso, teremos 4 intervalos,
representados por tracejados na Fig. 7. A largura de cada intervalo, também
designada por Step Size, obtém-se do seguinte modo:
Neste caso, o sinal varia entre -2,5 Volt e 2 Volt, resultando em uma amplitude
máxima de 4,5. Assim, utilizando a expressão indicada, a largura de cada intervalo
será dada por:
Definindo o primeiro intervalo a partir de -2,5 Volt temos que o limite superior
desse intervalo se situa em -2.5 T 1,125, isto é, -1,375, tal como se indica na Fig. 7.
Tomando agora este valor como limite inferior do segundo intervalo, o limite superior
do segundo intervalo obtém-se somando a largura 1,125 e assim sucessivamente
para todos os intervalos.
Em seguida, torna-se o valor médio de cada intervalo como nível de
quantificação. Neste caso, tomaram-se os valores indicados na Fig.7 como N1, N2,
N3 e N4. Finalmente, a quantificação do sinal amostrado corresponde a substituir os
valores das amostras pelo nível de quantificação correspondente sempre que unta
amostra se situa no intervalo correspondente. Por exemplo, a primeira amostra do
sinal situa-se dentro do quarto intervalo, pelo que se substitui pelo valor do nível N4.
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Já a terceira amostra cai dentro do terceiro intervalo, pelo que se substitui pelo valor
do nível N3, processo que se encontra indicado na Fig.7 através de uma seta.
Neste exemplo, o sinal quantificado, que na figura corresponde ao conjunto de
pontos assinalados como círculos negros, é bastante diferente do sinal amostrado,
assinalado por meio de círculos cinzentos. Claro que se fosse aumentado o número
de níveis de quantificação, a largura de cada intervalo de quantificação seria menor
e o sinal quantificado resultante corresponderia mais fielmente ao sinal amostrado.
Contudo, o aumento do número de níveis de quantificação implica o aumento do
número de bits que se utiliza para representar cada amostra, aumentando portanto o
espaço de armazenamento ocupado pelo sinal digital. Por exemplo, se
aumentássemos o número de níveis de quantificação de 4 para 8, passaríamos a ter
3 bits para representar cada amostra, já que 23=8.
CODIFICAÇÃO
Na sequência da quantificação, a codificação consiste em associar um grupo de
dígitos binários, designado por palavra de código ou simplesmente código, a cada
um dos valores quantificados. Este processo gera unta sequência de códigos
binários, designada por sinal digital, e que corresponde ao sinal analógico original.
Uma forma de codificar um sinal é converter de decimal para binário o valor de
cada nível de quantificação. Uma forma alternativa de codificação consiste em
associar um código binário a cada um dos níveis de quantificação e, portanto, a
cada valor do sinal quantificado, tal como se ilustra na figura seguinte.
Neste caso, temos quatro níveis de quantificação, pelo que é possível, por
exemplo, associar o código binário 00 ao nível N1, o código 01 ao nível N2, o código
10 ao nível N3 e o código 11 ao nível N4, tal como se mostra na figura 7. O sinal
codificado resultante corresponde ao sinal digital e obtém-se juntando todos os
códigos
pela
ordem
de
ocorrência
das
amostras
quantificadas:
1111100011101111110101.
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Figura 8 – Exemplo de um sinal codificado
A figura 8 mostra ainda, com um traço contínuo, que o sinal analógico que se
pode reconstruir a partir do sinal digital, utilizando uma técnica de conversão D/A
designada por, sample and hold, não corresponde fielmente ao sinal analógico
original, assinalado a tracejado na figura. Isto permite concluir que, neste caso, a
representação digital não corresponde com toda a precisão à representação
analógica. Neste caso, diz-se que a digitalização conduziu à perda de informação.
Esta perda será evidente precisamente na altura em que se converte o sinal digital,
por exemplo o áudio, num sinal analógico, o som, para ser apresentado ao utilizador.
O sistema de codificação binário PCM constituído por estes dois passos, a
amostragens, seguida da quantificação e da operação de codificação, é o sistema
de digitalização mais comum, porque pode ser utilizado para digitalizar qualquer tipo
de sinal, não sendo contudo o sistema de digitalização reais eficiente. O resultado é
unia sequência de valores codificados no formato binário (palavras de código) que
são dependentes do tempo e/ou do espaço. Por outras palavras, a digitalização de
uni sinal analógico envolve a sua amostragem (discretização no tempo e/ou no
espaço), seguida da sua quantificação (discretização de valores ou da amplitude) e
da subsequente codificação.
Toda a informação multimédia é representada internamente no formato digital.
No entanto, como os sentidos humanos apenas reagem a estímulos sensoriais, é
necessário convertê-la num sinal analógico antes de a apresentar a um utilizador
humano, um processo designado por conversão D/A.
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A necessidade da digitalização, isto é, da conversão A/D, depende
essencialmente dos tipos de media considerados:
9 O texto, os gráficos (desenhos vectoriais) e as imagens geradas no
computador não necessitam de conversão A/D, pois são gerados
directamente em formato digital (ou em binário).
9 O texto impresso, as fotografias, o som proveniente de instrumentos
musicais e o vídeo proveniente de filmagens analógicas são exemplos de
tipos de media que necessitam de uma conversão A/D antes de poderem
ser integrados em aplicações ou utilizados em sistemas multimédia
VANTAGENS DA REPRESENTAÇÃO DIGITAL
A maior vantagem da representação digital da informação consiste na
universalidade da representação. Dado que qualquer tipo de media é codificado de
uma forma única (uma sequência de bits), todos os tipos de informação podem ser
manipulados da mesma forma e pelo mesmo tipo de equipamento, isto é, pelo
mesmo hardware. Para além disso, as transformações operadas sobre a informação
digital são operações sem erros, ao passo que as transformações analógicas
introduzem ruído e distorções.
Ao nível do armazenamento de informação, a maior vantagem da representação
digital da informação é o de permitir a utilização do mesmo dispositivo de
armazenamento digital para todos os media. Do ponto de vista do armazenamento,
a única característica que permite distinguir os media é o espaço de armazenamento
exigido por cada tipo de media: de um modo geral, as imagens, o áudio digital e o
vídeo digital exigem maiores volumes de armazenamento do que o texto, os gráficos
e a animação, por motivos que se relacionam com a forma como são representados,
tal como se verá mais adiante.
Tal como foi visto, os dispositivos de armazenamento digital mais adequados
para informação multimédia incluem os discos ópticos, tais como o CD-ROM e o
DVD-ROM, os discos rígidos de grande capacidade e muito rápidos e os suportes de
armazenamento que comunicam através de ligações USB, tais como as drives USB.
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Ao nível da transmissão de informação, a grande vantagem da representação
digital é permitir a utilização de qualquer sistema de comunicações com capacidade
de transportar informação digital (bus), já que este possui o potencial necessário
para transmitir informação multimédia digital. Por exemplo, a Internet é constituída
por um conjunto de redes que interligam computadores dispersos por várias
localizações geográficas e pode ser utilizada para transmitir informação multimédia.
Já a RDIS (Rede Digital de Integração de Serviços) é unia rede de comunicações
que foi desenvolvida com o propósito específico de integrar o transporte de todos os
tipos de media.
A maior vantagem da representação digital da informação consiste na
universalidade da representação. Dado que qualquer tipo de media é codificado de
unia forma única (unta sequência de bits), todos os tipos de informação podem ser
manipulados da mesma forma e pelo mesmo tipo de equipamento, isto é, pelo
mesmo hardware. Para além disso, as transformações operadas sobre a informação
digital são operações sem erros, ao passo que as transformações analógicas
introduzem ruído e distorções.
Ao nível do armazenamento de informação, a maior vantagem da representação
digital da informação é o de permitir a utilização do mesmo dispositivo de
armazenamento digital para todos os media. Do ponto de vista do armazenamento,
a única característica que permite distinguir os media é o espaço de armazenamento
exigido por cada tipo de media: de um modo geral, as imagens, o áudio digital e o
vídeo digital exigem maiores volumes de armazenamento do que o texto, os gráficos
e a animação, por motivos que se relacionam com a forma como são representados,
tal como se verá mais adiante.
Tal como foi visto, os dispositivos de armazenamento digital mais adequados
para informação multimédia incluem os discos ópticos, tais como o CD-ROM e o
DVD-ROM, os discos rígidos de grande capacidade e muito rápidos e os suportes de
armazenamento que comunicam através de ligações USI3, tais como as drives USB.
Ao nível da transmissão de informação, a grande vantagem da representação
digital é permitir a utilização de qualquer sistema de comunicações com capacidade
de transportar informação digital (bus), já que este possui o potencial necessário
para transmitir informação multimédia digital. Por exemplo, a Internet é constituída
por um conjunto de redes que interligam computadores dispersos por várias
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localizações geográficas e pode ser utilizada para transmitir informação multimédia.
Já a RDIS (Rede Digital de Integração de Serviços) é unia rede de comunicações
que foi desenvolvida com o propósito específico de integrar o transporte de todos os
tipos de media.
9 Os sinais digitais são menos sensíveis ao ruído de transmissão do que os
sinais analógicos.
9 O processo de regeneração do sinal, isto é, o processo pelo qual o sinal, que
foi atenuado devido a transmissões a longas distâncias, é fortalecido ou
amplificado, torna-se muito mais simples.
9 Quer a detecção, quer a correcção de erros de transmissão, podem ser
implementadas com maior facilidade.
9 A cifragem da informação, muito importante para assegurar a segurança das
trocas de informação, torna-se igualmente muito mais simples.
Ao nível do processamento de informação, dado que toda a informação reside
nos computadores, esta pode ser manipulada, analisada, modificada, alterada e
complementada por programas de computador. Este é o aspecto em que o potencial
da representação digital é mais elevado.
DESVANTAGENS DA REPRESENTAÇÃO DIGITAL
A maior desvantagem da representação digital da informação reside na
distorção introduzida durante a digitalização ou conversão A/D. O processo da
amostragem, seguido da quantificação e codificação dos valores amostrados pode,
como se viu, introduzir distorções e conduzir a perdas de informação. Como
resultado, o sinal que se obtém após a conversão D/A. e que é apresentado ao
utilizador final tem poucas probabilidades de ser completamente idêntico ao sinal
original.
As formas de se reduzir a distorção introduzida pela digitalização incluem:
9 Aumentar a taxa de amostragem, aumentando assim a fidelidade da
discretização no tempo e/ou no espaço;
9 Aumentar o número de bits utilizados para codificar as amostras, aumentando
a fidelidade da discretização de amplitude.
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Contudo, aumentando a taxa de amostragem e o número de bits por amostra
obtém-se um maior número de bits por unidade de tempo e/ou de espaço, isto é, um
maior débito binário – um valor que também se designa por débito binário ou bit rate.
Em suma, aumenta-se o número de bits necessários para representar a informação.
No entanto, existem limites tecnológicos ao aumento do bit rale. Por um lado, a
capacidade de armazenamento é finita e escassa e_ por outro, os sistemas de
transmissão de informação possuem larguras de banda limitadas. Unia forma de
resolver este problema consiste em balancear a precisão da amostragem e da
quantificação (que determina o bit rate) com as distorções que são perceptíveis aos
utilizadores, isto é, aumentar gradualmente a taxa de amostragem e o número de
bus por amostra apenas até a um ponto em que as distorções deixem de ser
perceptíveis. Contudo, deve ter-se em mente que reduzir as distorções ao mínimo
perceptível não significa eliminá-las por completo, o que implicaria uma taxa de
amostragem e um número de bus por amostra excessivamente elevados.
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