Мультимедиа в школьно - дошкольном образовании

Огромное значение, может одно из самых важных имеет мультимедиа для обучения молодежи - дошкольников, школьников, студентов. Во всем мире создано огромное количество обучающих мультимедийных курсов и они начинают становиться все более популярными. За счет чего? За счет того, что обучение становится более доступным и дешевым. Обучаемый на экране компьютера может увидеть такие процессы и явления, о которых в обычной школе может только услышать или увидеть на картинках в учебнике, проводить дорогостоящие опыты и эксперименты, изучать строение организма животных и человека не прибегая к вскрытию, посещать лучшие музеи мира и детально изучать произведения искусства и архитектуры, изучать иностранные языки без преподавателя и совершенствовать произношение и многое, многое другое. Особое значение имеют мультимедийные технологии для обучения инвалидов - они могут обучать не выходя их дома. Недаром американское правительство еще в 1995 г. объявило программу подключения каждого школьного класса всей страны, каждой больницы и библиотеки к информационной супермагистрали 2000 года, которая может обеспечить сверхскоростную передачу мультимедийной информации.

Мультимедийные базы данных

Президент корпорации Oracle Лоренс Элисон (Lawrence Ellison) сказал, что в СУБД Oracle планируется включение средств работы со сжатой по стандарту MPEG-1 видео- и аудиоинформации, передаваемой со скоростью 1,5 Мбит/с по локальным и глобальным сетям. Одной из задач, которые собирается решить фирма Oracle, является доставка новостей в каждый дом по заказу, в частности будет обеспечена возможность передачи текстов газет, а также статей из разных изданий. Выбор информации из многих источников может выполняться так же, как в компьютерной базе данных, после детального описания того, какая информация нужна. База данных, организованная с помощью СУБД Oracle, будет хранить видео- и аудиоданные интерактивного телевидения.

Стоимость аппаратуры, которую необходимо добавить к обычному телевизору, чтобы превратить его в устройство интерактивного взаимодействия, не превышает 300 долл.

Среди уже предложенных фирмой Oracle к продаже програмных средств имеется Media Server - цифровая библиотека базы данных, которая позволяет хранить и искать информацию в любой форме: видео, аудио, текст, таблицы и картинки.

Мультимедиа в медицине

Телеконсультации через Интернет, анатомические атласы, помощь при диагностике – симптомы, обучение и т. д.,

Глава 2. Основные проблемы при обработке мультимедийной информации.

Основными проблемами при обработке мультимедийной информации являются необходимость хранения гигантских объемов файлов и обеспечение высокой скорости их обработки. Эти проблемы решаются за счет применения дисковых накопителей большой емкости, процессоров с большой тактовой частотой и большим объемом оперативной памяти и специальных алгоритмов сжатия данных.

Почему мультимедийные файлы имеют такой большой объем?

Дело в том, что мультимедийные файлы - звуковые, графические, видео, по своей природе содержат очень много информации и кодировка ее цифрами приводит к созданию файлов очень большого объема. Разберемся в природе этого явления.

Первоначальная причина этого в том, что человек воспринимает информацию в аналоговом (непрерывном) формате. Например, если мы смотрим на закат солнца, то цвета непрерывно переходят из одного в другой, если видим движущийся предмет, то он в любой сколь угодно малый квант времени изменяет свое положение. Линия нарисованная на бумаге – она ведь непрерывна. Но при вводе в компьютер мы должны непрерывную информацию заменять на дискретную – точки на экране, амплитуду звука, закодированные числами и т.д. И чем большим количеством точек мы представим линию в компьютере – тем точнее она будет отражать реальную линию на бумаге.

Первоначально компьютеры были изобретены для работы только с числами и вся информация в них кодируется цифрами. Любое число, из диапазона чисел нужных людям можно закодировать в двоичной системе четырьмя или восемью байтами. Поэтому, если в машине нужно было хранить числовую таблицу, например таблицу логарифмов объемом сто страниц, а каждый логарифм изображать десятью цифрами, для записи в компьютере одной страницы ( а на ней в среднем помещается 2000 символов), то на странице будет 200 логарифмов х 4 байта = 800 байт на страницу, на сто страниц - приблизительно 80 кб.

Если нужно записать в память компьютера 100 страниц текста, т.е. некоторые слова, а каждый символ кодируется одним байтом, 100х2000 = примерно 200 кб.

Предположим, что ту же информацию, которую мы записали в текстовом виде и затратили на это 200 кб., мы хотим прочитать вслух и записать в виде звукового файла, чтобы потом воспроизвести голос. Пусть мы читаем тест со скоростью 3 минут страница, значит 100 страниц будет звучать 300 минут, 5 часов. Как можно звук ввести в компьютер? Схема здесь та же самая, что и при записи на магнитофон: микрофон - микрофонный усилитель - провода - мощный усилитель - записывающие головки магнитофона, только вместо записывающих головок будет специальное устройство - аналого - цифровой преобразователь (АЦП) и далее запоминающее устройство компьютера (оперативная память, дискета или жесткий диск)

АЦП через фиксированные моменты времени измеряет значение амплитуды сигнала в линии и преобразует ее в цифровой код - число. Это число записывается в память компьютера и т. д. Таким образом в памяти компьютера будет последовательность чисел - замеров амплитуды звукового сигнала через определенные промежутки времени. Для того чтобы воспроизвести звук записанный таким образом, надо эти коды последовательно считывать из памяти и подавать на другое устройство - цифро - аналоговый преобразователь (ЦАП), на выходе которого формируется уровень напряжения в соответствии с входным кодом, таким образом на выходе ЦАП будет восстановленный аналоговый звуковой сигнал. Далее его можно сгладить, усилить и подать на звуковые колонки и получить звук, более или менее эквивалентный тому, что был записан через микрофон.

Очень важно определить, через какие периоды времени следует квантовать аналоговый звуковой сигнал. Это делается из следующих соображений - человеческое ухо улавливает звуки частотой от 16 до 200000 гц., для того чтобы по точкам восстановить значение синусоиды, надо иметь не менее двух отсчетов за период, таким образом, чтобы полностью восстановить все звуки, которые может слышать человек, надо квантовать сигнал не менее 40 000 раз в секунду.

Подсчитаем, сколько же памяти компьютера потребуется чтобы записать 100 страниц прочитанного текста. 60 сек х 300 минут х 40 000 = 720 000 000, примерно 720 мб. На самом деле при записи на жесткий диск или CD ROM запись байтов идет не сплошным потоком, существуют промежутки для форматирования, если записывать с качеством «стерео» - по двум каналам получившийся результат нужно увеличит вдвое. Если кодировать амплитуду 16 битами для более высокого качества – еще вдвое. На практике для записи одной минуты звука требуется около 10 мб.

Может возникнуть вопрос: зачем нужно прибегать к такой сложной схеме, когда 5 часов звука очень просто записать на 3-4 стандартных аудиокассеты? Ответ здесь такой: оцифрованный звук приобретает совершенно новые потребительские качества - во первых, он может храниться вечно (например записанный на CD-ROM) абсолютно без потери качества., во - вторых, его можно обрабатывать ( редактировать ) на компьютере и существенно изменять и улучшать характеристики, например, устранять шумы при записи старых грампластинок, в третьих, его можно посылать на любые расстояния по компьютерным сетям без потери качества..

А если мы хотим снять эти страницы на видео так, чтобы потом можно было прочитать с экрана? Процесс чтения займет тоже около 5 часов. Видео воспроизводится кадрами с частотой 30 кадров в секунду. Будем считать, что каждый кадр воспроизводит одну страницу текста в течении 3 минут, которые надо, чтобы прочитать ее.

Один кадр - это один экран компьютера. Графическая информация кодируется точками и цветом. Обычно сейчас на экране размещают 800х600 точек. В каждой точке еще кодируется и цвет, как минимум три байта на точку. Таким образом необходимо:

60х300 сек х 30 раз в сек х 800х600 точек х 3 байта = 77 600 000 000 или примерно 77 Гб.

Памяти любого персонального компьютера здесь не хватит.

На самом деле видеофайлы никогда не хранятся в виде последовательности байтов, всегда применяют сложные алгоритмы сжатия, что приводит к уменьшению файлов в 50 – 100 раз, но повышает требования к быстродействию компьютеров для кодирования – раскодирования «на лету»

Итак сравните: цифры - 80 кб.

Текст - 200 кб.

Звук - 0,72 Гб

Видео - 77 Гб.

Несмотря на большие допущения, которые были приняты в этих рассуждениях, очевидно что чем сложнее способ представления информации, тем больше места в памяти компьютера она требует.

Отсюда очевидна основная проблема при обработке мультимедийной информации – необходимость хранить и обрабатывать очень большие объемы файлов.