Афанасьева А.П. (автор-составитель) Технические и аудиовизуальные средства обучения

Подождите немного. Документ загружается.

Но зато для цифрового видеомонтажа использование компьютеров дает ряд

существенных преимуществ: не только обеспечивает прямой доступ к любому

видеофрагменту (что невозможно при работе с пленкой, поскольку к необходимым участкам

можно добраться лишь последовательно просматривая видеоматериал), но и предполагает

широкие возможности обработки изображения (редактирование, сжатие). Это достаточно

веские причины для перехода видеопроизводства с традиционного оборудования на

компьютерное.

Компьютерное цифровое видео представляет собой последовательность цифровых

изображений и связанный с ними звук. Элементы видео хранятся в цифровом формате.

Существует множество способов захвата, хранения и воспроизведения видео на компьютере.

С появлением компьютерного цифрового видео стали стихийно возникать самые

разнообразные форматы представления видеоданных, что поначалу привело к некоторой

путанице и вызвало проблемы совместимости. Однако в последние годы благодаря усилиям

Международной организации по стандартизации (ISO - International Standards Organisation)

выработаны единые стандарты на форматы видеоданных.

Для создания цифрового представления видеоизображения применяется следующая

процедура. Аналоговые сигналы от видеоисточников, например, с камеры, преобразуются

перед оцифровкой в цветовую систему YUV или в аналогичное цветовое представление.

Затем полученный видеосигнал преобразуется в цифровую форму при помощи специального

устройства, называемого "аналого-цифровой преобразователь" (АЦП, ADC - Analog-to-

Digital Converter). Результат этого преобразования представляет собой последовательность

байтов, кодирующих цвет каждого пикселя в кадре изображения. Объединение информации

о каждом кадре формирует поток данных, полностью описывающих видеофрагмент. Видео-

изображение в таком представлении можно в дальнейшем обрабатывать, хранить или

передавать неограниченное число раз.

Для того чтобы просмотреть цифровое видеоизображение, необходимо преобразовать

цифровую информацию обратно в аналоговую форму. Данную процедуру осуществляет

цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, DAC - Digital-to-Analog Converter). ЦАП

формирует необходимый аналоговый видеосигнал, который воспринимается

видеомонитором или телевизором, что позволяет осуществить просмотр видеофрагмента.

3.7.7. Форматы цифрового видео

 Motion-JPEG

Стандарт компрессии JPEG был разработан объединенной группой экспертов по

фотографии (JPEG - Joint Photographic Expert Group) международной организации стандартов

(ISO). Как ясно уже из названия, схема компрессии была разработана для неподвижных

изображений. Так как телевидение, в сущности, и есть последовательность неподвижных

изображений, то JPEG кодирование может применяться и для компрессии

видеоизображений. Иногда этот стандарт называют "динамический" JPEG.

В основе схемы компрессии JPEG лежит дискретное косинусоидальное

преобразование (DCT). К преимуществам JPEG относится тот факт, что каждый кадр

сжимается независимо от остальных и для восстановления исходного изображения не нужно

задействовать информацию из соседних кадров. Такое построение сжатых данных позволяет

осуществлять произвольный доступ, коммутацию и монтаж видеофрагментов проще, чем

при использовании других методов кодирования. Недостатком данного формата является

относительно меньшая степень кодирования JPEG по сравнению с другими системами.

Например, в системе с JPEG может понадобиться 20 Мбит для записи одной секунды

видеоизображения "вещательного" качества, с разрешением 525/625 строк, что слишком

много для компьютерной обработки.

Ž AVI (Audio Video Interleave).

Разработанный фирмой Microsoft метод сжатия, записи и воспроизведения движущих

изображений (Live Video) и звука на компьютере с использованием только программных

средств. Файлы, созданные с использованием этого метода, имеют расширение AVI.

AVI может иметь или не иметь звуковые дорожки. При создании AVI файлов, включающих

звуковое сопровождение, важным является правильная синхронизация звука с

видеоизображением. Для этого используется технология чередования видеокадров и звука,

которой, собственно, и определяется аббревиатура AVI (Audio Video Interleaved). Разные по

типу видео и аудиоданные записываются в один файл на диске следующим образом: все

информационные потоки разбиваются на множество равных частей (chunks) и затем

записываются в один файл друг за другом по очереди. Например, сначала записывается

заголовок; затем - 1-я часть видео; затем - 1-я часть звука; затем - 2-я часть видео; затем - 2-я

часть звука и т.д.

Microsoft Video for Windows использует четыре основных кодека для сжатия AVI

файлов цифрового видео - Microsoft Video 1, RLE compression, Cinepak Codec by SuperMatch

и Intel Indeo Video R3.2 (INDEO - INtel viDEO).

Кодек Microsoft Video 1 предназначен для сжатия реалистических видеофрагментов и

рассчитан на разрешение цвета не более, чем 16 бит.

Кодек RLE compression (run-length encoding) предназначен для сжатия в AVI

анимаций.

Cinepak Codec by SuperMatch и Intel Indeo Video R3.2 используют 24-битное разрешение

цвета и имеют достаточно большую степень сжатия - порядка 10:1.

QuickTime

QuickTime - стандарт, архитектура программного обеспечения, которая позволяет

создавать, объединять и публиковать все типы цифровых мультимедиа данных. Используя

QuickTime, программные приложения могут легко работать с широким кругом форматов

файлов и кодеков.

QuickTime включает три основополагающих элемента - QuickTime видео формат

(Movie file format), слой абстрактного носителя (Media Abstraction Layer) и богатый набор

встроенных медиа - служб.

QuickTime видеоформат хорош тем, что он платформенно независим, открыт для

расширения. В связи с названными преимуществами, поддерживается многими

производителями. QuickTime видео также поддерживается на платформе Windows.

QuickTime слой абстрактного носителя определяет исчерпывающий набор сервисных

функций покрывающих все аспекты создания, редактирования и воспроизведения цифрового

материала.

Среди них:

· синхронизация по времени;

· компрессия и декомпрессия аудио- и видеоданных;

· преобразование форматов, масштабирование, смешивание и транскодирование;

· аудио- и видеоэффекты и переходы;

· синхронизация чтения и записи;

· захват данных;

· импорт и экспорт данных;

QuickTime поддерживает широкий набор типов мультимедиа данных (видео, аудио,

текст, временной код, музыкальный MIDI - интерфейс, спрайты, анимацию и др.).

Формат QuickTime имеет несколько отличных друг от друга кодеков - Video,

Animation, Cinepak, Graphics, Photo-JPEG и другие. Наиболее качественными являются

кодеки Cinepak и Video.

MPEG

В январе 1992 года группа экспертов в области движущихся изображений MPEG

(Motion Picture Experts Group) представила первую часть стандарта для сжатия цифрового

видео и звука - MPEG phase 1, или просто MPEG-1 (ISO 11172). Стандарт определяет методы

компрессии и воспроизведения видео- и аудиоданных. Комитет MPEG также определил ряд

других форматов для сжатого видео- и аудиоматериала. Форматы MPEG различаются по

качеству результатов и скорости передачи данных:

MPEG-1: оригинальный формат для хранения и воспроизведения видео- и

аудиоданных на мультимедиа носителях данных. Потенциально поддерживает

телевизионное качество видео. Однако, при скорости передачи данных в диапазоне 150 - 255

Кбайт/сек. качество сопоставимо с видеозаписью VHS (разрешение 352 х 228 (PAL) или 320

x 240 (NTSC) при частоте 25 или 30 кадров в секунду соответственно).

MPEG-2: более новый стандарт (утвержден в ноябре 1994 г.). Разработан как

дополнение к стандарту MPEG-1. Поддерживает передачу высококачественного видео по

высокоскоростным цифровым каналам. Интенсивность потока данных от до 2 до 10

Мбайт/сек. Разрешение 720х480 и 1280х720, частота 60 кадров в секунду со звуковыми

данными CD-качества. Подходит для всех стандартов телевидения и даже систем

телевидения высокой точности (High Definition Television). Используется при записи DVD

дисков.

MPEG-4: предназначен для передачи видео и аудиоданных по низкоскоростным

линиям. Этот формат расчитан для применения в системах видеотелефонии,

мультимедийной электронной почте, электронных информационных изданиях и т.п..

Базируется на формате файлов QuickTime. MPEG-4, версия 1 одобрен в октябре 1998 г.

Стандарт ориентирован на разрешение 174х144 пиксела при 10 кадрах в секунду и позволяет

передавать данные со скоростью от 4800 до 64000 бит/сек. Формат MPEG-4 версия 2 должен

быть одобрен в декабре 1999 г.

MPEG-7: стандарт представления содержания для информационного поиска.

ŽMPEG-1 и MPEG-2 признаны международными стандартами для сжатия видео.

Ž Технология MPEG использует поточное сжатие видео, при котором обрабатывается

не каждый кадр по отдельности (как это происходит при сжатии видео с помощью

алгоритмов Motion-JPEG), а анализируется динамика изменений видеофрагментов и

устраняются избыточные данные. Поскольку в большинстве моментов фон изображения

остается достаточно стабильным, а действие происходит только на переднем плане, алгоритм

MPEG начинает сжатие с создания исходного (ключевого) кадра. Играя роль опорных при

восстановлении остальных изображений, они размещаются последовательно через каждые

10-15 кадров. Только некоторые фрагменты изображений, которые находятся между ними,

претерпевают изменения, и именно эта разница сохраняется при сжатии. Таким образом,

MPEG-последовательность содержит три типа изображений:

Intro (I) - исходные кадры, содержащие основное изображение;

Predicted (P) (предсказуемые) кадры и Bi-directional Interpolated (В) (двунаправленные)

кадры сжаты с использованием предыстории, причем В-кадры используют как в

предыдущих так и в последующих кадрах.

Изображения объединяются в группы (GOP - group of pictures), представляют собой

минимальный набор повторяемых последовательных изображений.

Рекомендуемая MPEG последовательность: I B B P B B P B B P ...

Отдельные изображения состоят из структурных единиц - макроблоков,

соответствующих участку изображения размером 16Х16 пикселов. Компьютер анализирует

изображения и ищет идентичные или похожие макроблоки, сравнивая базовые и

последующие кадры. В результате сохраняется только данные о различиях между кадрами,

называемые вектором смещения (vector movement code) .

Макроблоки, которые не претерпевают изменений, игнорируются, так что количество

данных для реального сжатия и хранения существенно снижаются. Для повышения

устойчивости процесса восстановления изображения к возможным ошибкам передачи

данных последовательные макроблоки объединяют в независимые друг от друга разделы

(slices). В свою очередь, каждый макроблок состоит из шести блоков, четыре из которых

несут информацию о яркости, а два определяют цветовые компоненты. Блоки являются

базовыми структурным единицами, над которыми осуществляются основные операции

кодирования, в том числе выполняется и дискретное косинусоидальное преобразование

(DCT - Discrete Cosine Transform). В результате при использовании MPEG-технологии можно

достигнуть рабочего коэффициента более чем 200:1, хотя это приводит к некоторой потере

качества.

4. Гигиенические нормы и требования безопасности при работе с техническими

средствами в образовательных учреждениях

4.1. Общие правила безопасности при

использовании ТСО

Применяя технические средства в школе, необходимо строго руководствоваться

санитарно-гигиеническими нормами и правилами безопасности.

Современные технические устройства, как правило, сложная техника, требующая

соблюдения определенных инструкций. Каждое покупаемое техническое устройство должно

иметь инструкцию на русском языке.

Существует очень много схожих между собой технических устройств. Выбор

устройства, оптимально подходящего для решения конкретной задачи, обычно очень

сложное дело. Надо научиться правильно использовать консультации специалистов.

Все ТСО питаются электротоком напряжением 220 В, которое опасно для жизни человека.

Поэтому все лица, допущенные к работе с ТСО, должны пройти инструктаж по технике

безопасности и соблюдать следующие правила.

Работать только на исправных ТСО.

Знать блок-схему используемого ТСО и правила его эксплуатации, порядок

включения, выключения и заземления аппарата.

Перед включением общего электропитания проверить исходное положение всех

выключателей, розеток и вилок и выключить их.

Запретить разборку аппарата ТСО учащимися. При работе с ТСО пользоваться

только внешними элементами управления.

В случае замыкания (появления искр, запаха гари) - отключить

электропитание.

Замену деталей электроаппаратуры и ее ремонт проводить при выключенных

источниках питания.

Запрещается определять наличие напряжения путем прикосновения руками к

токоведущим деталям аппаратуры.

Нельзя менять и ставить предохранители на электроаппаратуру, находящуюся под

напряжением.

В киноустановках соединительные провода автотрансформатора с сетью и усилителя

с громкоговорителем не должны находиться

на пути выхода зрителей.

Запрещается использовать воду и пенные огнетушители для тушения загоревшейся

электроаппаратуры, так как эти средства являются проводниками тока и, следовательно,

могут привести к короткому замыканию и поражению током человека, производящего

тушение.

Во избежание ожогов нельзя прикасаться к проекционным и радиолампам в течение

10 мин после их выключения.

Не разрешается касаться движущихся деталей кинопроектора во время его работы.

Нельзя включать в сеть аппараты со снятыми фальшпанелями, задними крышками.

Это открывает доступ к деталям, находящимся под высоким напряжением, достигающим в

телевизорах и дисплеях ЭВМ величины до 12000-25000 В. Снятие надолго крышек с

аппаратов приводит их к загрязнению, вызывающему нарушение нормальной работы

кинематических и электрических частей устройств. Нельзя пользоваться аппаратами, у

которых не работает вентилятор, ибо это может привести к перегоранию кварцевой галоген-

ной лампы или более серьезным неисправностям. При замене проекционной лампы аппарат

следует отключить от сети и подождать, пока лампа остынет.

Устанавливать новую лампу можно только специальным пинцетом, чтобы не

оставлять отпечатков пальцев на колбе, что может вызвать разрушение колбы и

преждевременный выход ее из строя. В диапроекторах, снабженных пультами

дистанционного управления, используют диапозитивы только в пластмассовых рамках. В

разных странах приняты разные стандарты на напряжение в сети и форму розетки. В нашей

стране в качестве стандарта принято напряжение 220 В частотой 50 Гц.

3аземление в образовательных учреждениях должно осуществляться только

специалистами.

Каждому учителю надо не только хорошо знать и соблюдать правила

эксплуатации всевозможных электрических установок, но уметь правильно оказать

первую помощь пострадавшему от электрического тока.

4.2. Правила противопожарной безопасности

В работе с техническими средствами должны выполняться «Типовые правила

пожарной безопасности для школ, школ-интернатов, детских домов, дошкольных и других

учебно-воспитательных учреждений». Ответственность за противопожарное состояние

учебно-воспитательных учреждений возложена на руководителей этих убеждений, но это не

освобождает всех остальных работников от их знания и неукоснительного исполнения этих

правил. Всем учителям надо знать, что демонстрирование кинофильмов в школах и учебных

заведениях с установкой кинопроектора непосредственно в классной комнате, учебном

кабинете или другой аудитории допускается только на узкопленочной киноаппаратуре пе-

редвижного типа при соблюдении следующих требований пожарной безопасности:

1) помещение, предназначенное для показа кинофильмов, должно располагаться на

первом этаже. Показывать кинофильмы на других этажах разрешается при наличии

несгораемого перекрытия под зрительным залом и двух выходов с этажа на лестничные

клетки;

2) во время демонстрации кинофильма в классной комнате или учебном кабинете

разрешается присутствие учащихся не более одной группы;

3) узкопленочный кинопроектор не должен устанавливаться у выхода из класса или

аудитории;

4) к работе на киноаппаратуре допускаются только лица, имеющие

квалификационные удостоверения демонстратора узкопленочного кино установленного

образца, а также талон по технике безопасности, выданный местными органами

кинофикации и государственного пожарного надзора;

5) электропроводка в помещении, где проводят показ кинофильмов, должна быть

постоянного исполнения и отвечать требованиям устройства электроустановок.

Подключение к электропроводке кинопроектора допускается только исправными

электрическими

проводами при помощи штепсельных розеток и вилок;

6) кинопроектор и усилительное (звуковоспроиз-водящее) устройство должны быть

соединены между собой соответствующими винтами и обязательно заземлены;

7) провода, соединяющие киноустановку с сетью и громкоговорителем, не должны

пересекать пути эвакуации учащихся;

8) кинофильмы, предназначенные для очередного показа, необходимо хранить в

плотно закрытых коробках или фильмоносках.

Правила пожарной безопасности необходимо соблюдать и при использовании в

учебно-воспитательном процессе телевизионных установок.

После окончания просмотра телевизионных передач следует обязательно отключить

аппарат от электрической сети, ибо в результате перенапряжений часто происходит короткое

замыкание и самовозгорание телевизора. Для учебных учреждений следует приобретать

только пожаробезопасные телевизоры. Во всех случаях возникновения пожара в классе или

учебном кабинете учитель обязан выключить кинопроектор, телевизор, магнитофон и т.д.,

дать свет в классную комнату или учебный кабинет, принять немедленные меры к

предотвращению паники среди учащихся и к их эвакуации из этого помещения, сообщить о

пожаре в ближайшую пожарную часть и приступить к тушению пожара имеющимися

противопожарными средствами.

При возникновении пожара его надо тушить с помощью первичных средств, к

которым относятся вода, песок, противопожарная ткань, ручные химические огнетушители

(пенные, воздушно-пенные, углекислот-ные, бромэтиловые, порошковые) противопожарный

инвентарь.

4.3. ИНСТРУКЦИЯ

по охране труда при работе в кабинете информатики

1. Общие требования безопасности

1.1. К работе в кабинете информатики допускаются лица, прошедшие медицинский осмотр и

инструктаж по охране труда. К работе в кабинете информатики допускаются учащиеся с 1-го

класса.

1.2. Опасные и вредные производственные факторы:

- воздействие на организм человека ионизирующего и неионизирующего излучений

видеотерминалов;

- поражение электрическим током при работе на оборудовании без защитного заземления, со

снятой задней крышкой видеотерминала, а также при отсутствии защитного экрана блока

строчной развертки;

- неблагоприятное воздействие на зрение при неустойчивой работе видеотерминалов,

нечетком изображении на экранах.

1.3. Для тушения очага возгорания кабинет информатики должен быть обеспечен

углекислотными огнетушителями.

2. Требования безопасности перед началом работы

2.1. Тщательно проветрить кабинет информатики и убедиться, что температура воздуха в

нем находится в пределах 19-21°С, относительная влажность воздуха -55-62%.

2.2. Убедиться в наличии защитного заземления оборудования, а также защитных экранов

видеотерминалов.

2.3. Включить видеотерминалы и проверить стабильность и четкость изображения на

экранах.

3. Требования безопасности во время работы

3.1. Не включать видеотерминалы без разрешения учителя (преподавателя).

3.2. Недопустимы занятия за одним видеотерминалом двух и более человек.

3.3. Не рекомендуется использовать в кабинете для написания информации меловую доску.

3.4. При работающем видеотерминале расстояние от глаз до экрана должно быть 0,6-0,7 м,

уровень глаз должен приходиться на центр экрана, или на 2/3 его высоты.

3.5. Тетрадь для записей нужно располагать на подставке с наклоном 12-15° на расстоянии

55-65 см от глаз при хорошем освещении.

3.6. Изображение на экранах видеотерминалов должно быть стабильным, ясным и предельно

четким, без мерцаний символов и фона, без бликов и отражений светильников, окон и

окружающих предметов.

3.7. Длительность работы с видеотерминалами не должна превышать для учащихся 1-х

классов (6 лет) - 10 мин, для учащихся 2-х - 5-15 мин, 6-х - 7-20 мин, 8-х - 9-25 мин, 10-11-х

классов при двух уроках подряд на первом - 30 мин, на втором - 20 мин, после чего

необходим перерыв не менее 10 мин для выполнения специальных упражнений, снимающих

зрительное утомление.

3.8. Во время производственной практики длительность работы за видеотерминалами не

должна превышать 3 ч с соблюдением профилактических мер.

3.9. Число занятий с использованием видеотерминалов должно быть не более одного для

учащихся 5 - 9-х классов и не более двух в день - для учащихся 10-11-х классов.

4. Требования безопасности в аварийных ситуациях

4.1. В случае появления неисправности в работе видеотерминала необходимо выключить его

и сообщить об этом учителю (преподавателю).

4.2. При плохом самочувствии, появлении головной боли, головокружения и т.д. прекратить

работу и сообщить об этом учителю (преподавателю).

4.3. При поражении учащегося электрическим током немедленно отключить

видеотерминалы, оказать ему первую помощь, сообщить об этом администрации учреждения

и родителям пострадавшего, при необходимости отправить его в ближайшее лечебное

учреждение.

5. Требования безопасности по окончании работы

5.1. С разрешения учителя (преподавателя) выключить видеотерминалы и очистить их

экраны от пыли нашатырным спиртом.

5.2. Проветрить и провести влажную уборку кабинета информатики.

Некоторые ПЭВМ, используемые в общеобразовательных школах, снабжены

профессиональными дисплеями (например, ДВК-2М и т.п.). По большинству параметров они

соответствуют существующим нормативам. Еженедельная суммарная длительность работы

за такими дисплеями существенно выше. Например, 180 мин для учащихся 10-11-х классов,

60 мин для учащихся 5-6-х классов.

Максимальная длительность работы дошкольника 6 лет с ПЭВМ от начала до конца

учебного года не должна превышать 15 мин/день.

Требования к видеодисплейным терминалам и ПЭВМ, к помещениям для их

эксплуатации и микроклимату в этих помещениях, к шуму и вибрации, к освещению,

организации режима труда и отдыха, медицинского обслуживания пользователей ВДТ и

ПЭВМ, к созданию рабочих мест с ВДТ и ПЭВМ для взрослых, дошкольников, учащихся и

студентов расписаны в «Гигиенических требованиях к видеодисплейным терминалам,

персональным электронно-вычислительным машинам и организации боты» (М., 1996).

Соблюдение всех вышеперечисленных рекомендаций по организации учебного

процесса с использованием технических средств обучения должно способствовать

сохранению оптимального уровня работоспособности и функционального состояния

организма щучащихся на протяжении всех учебных занятий в школе и полной безопасности

для их жизни и здоровья.

Вопросы и задания

1. Что необходимо знать об электрическом устройстве перед его включением в сеть?

2. Найдите таблички с указанием напряжения на двух-трех окружающих вас

электроприборах. Определите, на какое напряжение они рассчитаны.

3. Назовите правила общей и электробезопасности при работе с техническими средствами

обучения в образовательных учреждениях.

4. С какой целью заземляют школьную аппаратуру и каковы способы выполнения

заземления?

5. Расскажите, как надо оказать первую помощь учащемуся, попавшему под напряжение.

6. Назовите требования пожарной безопасности при демонстрации кинофильмов в учебном

кабинете и других школьных помещениях.

7. Каковы санитарно-гигиенические нормы применения экранных средств обучения и

воспитания в образовательных учреждениях?

8. Объясните смысл санитарно-гигиенических норм просмотра телевизионных передач в

образовательных учреждениях.

9. Перечислите основные санитарно-гигиенические нормы применения в

общеобразовательных школах звуковых средств обучения и воспитания.

10. Назовите первичные средства пожаротушения и объясните область их применения.

11. Изучите какое-либо устройство на основе имеющейся к нему инструкции.

12. О чем надо спрашивать консультанта при подборе необходимого технического

устройства?

13. Определите все важные параметры какого-либо адаптера. Выясните, для подключения

какого из имеющихся устройств подходит исследуемый адаптер.

14. В каких случаях необходимо использовать сетевые фильтры?

15. Определите необходимый тип батареек для любого имеющегося у Вас под руками

устройства. Замените батарейки в выбранном устройстве.

16. Какие требования нужно соблюдать при зарядке аккумуляторов?

Литература

1. Г.М. Коджаспирова, К.В. Петров. Технические средства обучения и методика их

использования. Учебное пособие для студентов высшего пед. учеб. заведения. – М.:

Издательский центр «Академия», 2002. – 256 с.

2. Ю.А. Шафрин. Основы компьютерной технологии. Учебное пособие по курсу

«Информация и вычислительная техника». - 3-е изд. М.: АБФ, 1998.

3. В.Г. Карпов, В.А. Романин. Технические средства обучения: Учебное пособие для

студентов пединститутов и педучилищ. М.: Просвещение, 1979.

4. Л.П. Пресман. Методика применения технических средств обучения: Экран-звуковые

средства -2-е изд. М: Просвещение, 1998.

2. Компьютер-Пресс. 1993-2001

Оригинал – макет и компьютерная верстка:

А.П. Афанасьева, Т.Н Вахрушева, Е.Н.Федоров