Современные цифровые видео и аудио средства и их использование в учебном процессе

 

Широкое применение в процессе обучения и воспитания могут иметь  графические возможности компьютера. Созданные компьютерами изображения  и мультипликация используются в  кинофильмах, телешоу, рекламе, играх. Машинная графика не ограничена в  своих возможностях: объекты графики  могут появляться и исчезать, менять цвета, направление движения, превращаться в другие объекты и т. п. На экране можно смоделировать любой объект и подвергнуть испытаниям на реальность функционирования. С помощью графических  программ вычерчиваются таблицы, графики, диаграммы и т. п. С появлением возможности транслировать через  компьютер видеоинформацию программно-методические средства стали включать фрагменты  документальных и художественных фильмов, музыкальные отрывки. Существуют разнообразные  моделирующие программы. На уроках и  во внеурочное время на компьютерах  можно создавать познавательные игры. Возможно слежение за событиями через международные серверы .

 

Все эти возможности компьютерных технологий не снижают роли учителя. Все программы разработаны с  обязательным активным участием педагогов, что предопределяет опосредованное влияние учителя даже в случае самостоятельной работы детей с  компьютером. Именно учитель решает, исходя из индивидуальных особенностей ученика, какого характера программы  более целесообразно использовать на том или ином этапе обучения, определяет все педагогические и  психолого-методические аспекты взаимодействия ученика с компьютером.

 

Телепроекты, телеконференции, дистанционное обучение -- виды компьютерных телекоммуникаций, получающие широкое распространение в учебно-воспитательном процессе. Самой известной и наиболее емкой телекоммуникационной сетью является Интернет.

 

Учебный телекоммуникационный проект -- совместная учебно-познавательная, творческая или игровая деятельность учащихся-партнеров, организованная на основе компьютерной телекоммуникации, имеющая общую цель, согласованные способы деятельности, направленная на достижение общего результата деятельности (Е.С. Полат).

 

Телеконференция -- обмен мнениями с помощью электронных писем по поводу тех или иных тем, проводимый с привлечением одного или нескольких средств телекоммуникации (телефона, телевидения, видеотелефона, компьютерной телекоммуникации и т. п.).

 

Дистанционная форма обучения -- получение образования без посещения учебного заведения с помощью современных информационно-образовательных технологий и систем телекоммуникации. Дистанционное обучение -- заочное образование, самообразование и самообучение, заочное повышение квалификации и переподготовка, общедоступное «открытое» обучение , педагогический образование компьютер мультимедийный

 

Компьютер, мультимедийная и вспомогательная техническая аппаратура могут быть использованы для организации в школе своего издательства, можно создать электронную библиотеку, культурно-информационный центр. Формами внеклассной работы на основе техники являются кружки или клубные объединения по информатике и информационным технологиям, фото- и кинокружки. Современная мультимедийная аппаратура может широко использоваться при проведении любых массовых мероприятий в школе -- от лекций с демонстрациями до театральных зрелищ и фестивалей, кинопоказов и дискотек.

 

Компьютер как техническое  средство может использоваться на всех учебных предметах и во всех возрастных группах обучаемых.

 

2. Использование мультимедийных технологий в образовании

 

 

Мультимедийные технологии (мультимедиа от англ. multi - много, media - среда) являются одними из наиболее перспективных и популярных педагогических информационных технологий. Они позволяют создавать целые коллекции изображений, текстов и данных, сопровождающихся звуком, видео, анимацией и другими визуальными эффектами (Simulation); включают в себя интерактивный интерфейс и другие механизмы управления.

 

Появление систем мультимедиа, безусловно, привело к революционным  изменениям в таких областях, как  образование, компьютерный тренинг, во многих сферах профессиональной деятельности, науки, искусства, в компьютерных играх  и т.д.

 

Возникновение систем мультимедиа  подготовлено как требованиями практики, так и развитием теории. Однако резкий рывок в этом направлении, случившийся в последние несколько лет, объясняется, прежде всего, развитием технических и системных средств. Это и прогресс в развитии ПЭВМ: сильно возросший объем памяти, быстродействие, графические возможности, характеристики внешней памяти, достижения в области видеотехники, лазерных дисков, а также их массовое внедрение. Важная роль принадлежит и разработке методов быстрого и эффективного сжатия / развертки данных .

 

Стандарт МРС (точнее, средства пакета программ Multimedia Windows - операционной среды для создания и воспроизведения мультимедиа-информации) обеспечивает работу с различными типами данных мультимедиа.

 

Мультимедиа-информация - это  не только традиционные статистические элементы: текст, графика, но и динамические: видео-, аудио- и анимационные последовательности.

 

Статистические графические  изображения могут быть представлены с помощью векторной графики  и растровых картинок. Человек  воспринимает 95% поступающей к нему информации визуально в виде изображения, т.е. графически. Такое представление  информации наглядно и легче воспринимается, чем чисто текстовое, хотя текст - это тоже графика. Однако из-за относительно невысокой пропускной способности  каналов связи передача графических  файлов по ним требует значительного  времени. Это заставляет разрабатывать  технологии сжатия данных для хранения одного и того же объема информации с использованием меньшего количества бит.

 

Оптимизация (сжатие) - это  представление графической информации более эффективно, другими словами, с «выжиманием воды» из данных. Для этого используется преимущество трех обобщенных свойств графических данных: избыточности, предсказуемости и необязательности. Схема сжатия с использованием избыточности: «Здесь три идентичных желтых пикселя» вместо «Вот желтый пиксель, вот еще один желтый пиксель, вот следующий желтый пиксель». При кодировании по алгоритму Хаффмана и арифметическом кодировании, с применением статистической модели, используя предсказуемость, прибегают к более коротким кодам для часто встречающихся значений пикселей. Наличие необязательных данных позволяет использовать схемы кодирования с потерями .

 

Например, для случайного просмотра человеческим глазом нет  необходимости в том же разрешении для цветовой информации в изображении, которая требуется для информации об интенсивности. Поэтому данные, отражающие высокое цветовое разрешение, могут  быть исключены.

 

Сетевую графику можно  представить форматом файлов GIF (Graphics Interchange Format). GIF поддерживает 24-битный цвет, реализованный в виде палитры, содержащей до 256 цветов. К особенностям этого формата относятся последовательность или перекрытие множества изображений (анимация) и отображение с чередованием строк (Interlaced). Несколько настраиваемых параметров GIF-формата дают возможность управлять размером получаемого файла. Наибольшее влияние на размер файла оказывает глубина цветовой палитры. GIF-файл может содержать от 2-х до 256 цветов. Следовательно, меньшее количество цветов в изображении (глубина палитры) при прочих равных условиях означает и меньший размер файла. Другой параметр, влияющий на размер GIF-файла, - диффузия. Она создает плавный переход между различными цветами или отображает цвет, отсутствующий в палитре, благодаря смещению пикселей разного цвета. Применение диффузии увеличивает размер файла, но зачастую это единственный способ более или менее адекватной передачи исходной палитры рисунка после редуцирования. Другими словами, благодаря диффузии можно в большей степени урезать глубину палитры GIF-файл и тем самым достичь его «облегчения». При передаче изображения, которое в последующем будет переведено в GIF-формат, следует учитывать такую особенность алгоритма сжатия. Степень сжатия графической информации в GIF зависит не только от уровня его повторяемости и предсказуемости, но и от направления сканирования, т.к. сканирование рисунка производится построчно (одноточное изображение имеет меньший размер, чем беспорядочно «зашумленное») .

 

Видео и анимация. Сейчас, когда сфера использования персональных компьютеров все расширяется, с  помощью MPEG-сжатия объем видеоинформации  можно значительно уменьшить  без заметной деградации изображения.

 

MPEG - это аббревиатура от Moving Picture Experts Group. Эта экспертная группа функционирует под совместным руководством двух организаций - ISO (Организация по международным стандартам) и IEC (Международная электротехническая комиссия). Официальное название группы - ISO/IEC JTS1 SC29 WG11. Ее задача - создание единых норм кодирования аудио- и видеосигналов. Стандарты MPEG применяются в технологиях CD-i и CD-Video, являются частью стандарта DVD, активно эксплуатируются в цифровом радиовещании, в кабельном и спутниковом ТВ, Интернет-радио, мультимедийных компьютерных продуктах, в коммуникациях по каналам ISDN и других электронных информационных системах. Часто аббревиатура MPEG означает ссылку на стандарты, разработанные этой группой. На сегодня из них известны следующие:

 

MPEG--1, используемый для  записи синхронизированных видеоизображения  и звукового сопровождения на CD-ROM при максимальной скорости  считывания около 1,5 Мбит/с. Качественные  параметры видеоданных, обработанных MPEG-1, во многом аналогичны обычному VHS-видео, поэтому к этому формату  прибегают в первую очередь  там, где неудобно или непрактично  использовать стандартные аналоговые  видеоносители .

 

MPEG-2, предназначенный для  обработки видеоизображения, соизмеримого  по качеству с телевизионным,  при пропускной способности системы  передачи данных 3-15 Мбит/с; профессионалы  используют и большие потоки. В аппаратуре бывают потоки до 50 Мбит/с. На технологии, основанные на MPEG-2, переходят многие телеканалы, сигнал, сжатый в соответствии с этим стандартом, транслируется через телевизионные спутники. Применяется для архивации больших объемов видеоматериала.

 

MPEG-3 предназначался для  систем телевидения высокой четкости (High-Defenition Television, HDTV) и со скоростями потока данных в 20-40 Мбит/с, но позже стал частью стандарта MPEG-2 и отдельно теперь не упоминается. Кстати, формат МРЗ, который иногда смешивают с MPEG-3, применяется только для сжатия аудиоинформации, и полное название МРЗ - MPEG Audio Layer III.

 

MPEG-4 задает принципы работы  с цифровым представлением медиа-данных для трех областей: интерактивного мультимедиа (в том числе продукты, распространяемые на оптических дисках и через Сеть), графических приложений (синтетического континента) и цифрового телевидения.

 

В мире видео, созданный еще  в конце 1980-х гг. формат MPEG-1, использовавшийся в VideoCD, в эпоху DVD был заменен более качественным MPEG-2, а новый стандарт MPEG-4, предложенный фирмой Microsoft в 1999 г., и его модификация DivX дали возможность размещать видеофильм хорошего качества на обычном компакт-диске; таким образом, форма хранения небольшой фильмотеки на обычном домашнем компьютере была практически разрешена.

 

Фильмы, записанные в формате MPEG-4, уже завоевали заслуженную  популярность у широкой аудитории  пользователей ПК. Такие фильмы по качеству изображения вполне успешно  конкурируют с видеокассетами.

 

Годом рождения DVD-видеодисков  следует, видимо, считать 1994 г. Поначалу DVD - это было сокращение от Digital Video Disc (цифровой видеодиск), позже он стал означать Digital Versatile (многофункциональный) Disc, В 1996 г. были опубликованы спецификация DVD-ROM и DVD-видеоформатов (версия 1.0), а в конце 1996 г. в Японии уже продали первые DVD-плейеры [31].

 

Внешне DVD-диск напоминает CD. В самом деле, оба представляют собой диски диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм. Аналогичны они и по принципам  записи цифровой информации.

 

Главное преимущество DVD-дисков по сравнению с CD - более высокая  информационная емкость.

 

Емкость DVD-диска - 4,7-17 ГБ (1 гигабайт (ГБ) = Ю9 байт), а у CD-диска - 0,68 ГБ.

 

Для просмотра фильмов  в формате MPEG-4 в качестве средства для поиска и воспроизведения  аудио- и видеопрограмм можно  применять Windows Media Plauer.

 

WMP 7.1 - новейшая официальная  версия универсального проигрывателя  от Microsoft. Новый Media Player - представляет собой еще более мощное средство для поиска и воспроизведения аудио- и видеопрограмм, чем предыдущие версии. Наряду с расширением возможностей самой программы, Microsoft создала и большое число так называемых скинов к ней - программ, изменяющих интерфейс мультимедийного плейера. Кроме стандартного набора операций Windows Media Plauer 7, можно также прослушивать программы Интернет-радио, скачивать аудиофайлы из Сети и записывать мультимедийные файлы на внешние устройства.

 

Звук. В последнее время  особенно популярен стал формат представления аудиоинформации МРЗ. Разработчики его учли, что далеко не вся информация звукового сигнала является полезной и необходимой - большинство слушателей ее не воспринимают. Поэтому определенную часть данных можно рассматривать как избыточную. Этой «лишней» информацией можно пожертвовать без особого вреда для субъективного восприятия. Допустимая степень «очистки» находилась в результате многократных экспертных прослушиваний. Причем стандарт позволяет в заданных пределах варьировать параметры кодирования - достигать меньшей степени сжатия при лучшем качестве или, наоборот, допускать потери в восприятии ради более высокого коэффициента компрессии .

 

Созданный в 1995 г. формат аудиокомпрессии МРЗ давал возможность сократить объем звуковой информации в десятки раз. За форматом МРЗ последовали и иные алгоритмы сжатия - WMA, Liguid Audio, VQF и другие, поэтому компьютерный звук сегодня сделался самым обычным видом информации, наряду с текстами, электронными таблицами, базами данных и изображениями.