- •А. Н. Сергеев, а. В. Сергеева Аудиовизуальные технологии обучения курс лекций
- •Лекция 1. Научно-педагогические основы использования аудиовизуальных технологий обучения
- •Введение
- •Рекомендуемая литература
- •1.1. Аудиовизуальная информация
- •1.1.1. Классификация информации и ее функции
- •1.1.2. Преобразователи и носители аудиовизуальной информации
- •1.2. Классификация технических и аудиовизуальных средств обучения
- •1.2.1. Технические средства передачи информации
- •1.2.2. Технические средства контроля знаний
- •1.2.3. Тренажерные технические средства
- •1.2.4. Вспомогательные технические средства
- •1.2.5. Комбинированные технические средства
- •1.3. Аудиовизуальная культура
- •1.3.1. История становления и развития аудиовизуальной культуры
- •1.3.1.1. Фотография
- •1.3.1.2. Аппаратура статической проекции
- •1.3.1.3. Кинематограф
- •1.3.1.4. Звукозапись
- •1.3.1.5. Радио и телевидение
- •1.3.1.6. Видеозапись
- •1.3.1.7. Мультимедиа
- •1.3.2. Концепции аудиовизуальной культуры
- •1.4. Психофизиологические основы восприятия аудиовизуальной информации человеком
- •1.4.1. Слуховой анализатор человека
- •1.4.2. Зрительный анализатор человека
- •1.4.3. Особенности восприятия аудиовизуальной информации человеком
- •1.4.4. Психологические особенности восприятие цвета
- •Символика цвета
- •Психофизиологические воздействие цвета на человека
- •Сочетаемость цветов
- •Цветовая гармония
- •Разрозненные комментарии и советы
- •1.4.5. Психофизиологические особенности восприятия динамического изображения
- •Заключение
- •1.5. Задания к самостоятельной работе студентов
- •1.6. Контрольные вопросы по материалам лекции
- •Лекция 3 аудиовизуальные технологии
- •2.3. Задания к самостоятельной работе студентов.
- •2.4. Контрольные вопросы по материалам лекции.
- •2.1. Оптическая проекция
- •2.1.1. Статическая проекция
- •2.1.1.1. Диаскопическая проекция
- •2.1.2. Динамическая проекция
- •2.1.3. Общие требования к проекционным экранам и расположению проектора в помещении
- •2.2. Фотография и фотографирование
- •2.2.1. Основы фотографии
- •2.2.2. Устройство пленочного (аналогового) фотоаппарата
- •2.2.3. Устройство цифрового фотоаппарата
- •Заключение
- •2.3. Задания к самостоятельной работе студентов
- •2.4. Контрольные вопросы по материалам лекции
- •Лекция 3 аудиовизуальные технологии
- •Аудиовизуальные технологии обучения
- •3.8. Задания к самостоятельной работе студентов.
- •3.9. Контрольные вопросы по материалам лекции.
- •3.1. Звукозапись аналоговая и цифровая
- •3.1.1. Основы записи-воспроизведения звука
- •Основные характеристики звука
- •Характеристика оценки звука по уровню интенсивности относительно порога слухового восприятия
- •Спектр звука
- •Амплитудно-частотная характеристика
- •3.1.2. Аппаратура для преобразования и усиления звука
- •3.1.2.1. Микрофоны
- •3.1.2.3. Громкоговорители
- •3.1.3. Аналоговый способ записи-воспроизведения звука (на примере магнитной записи)
- •3.1.4. Цифровой способ записи-воспроизведения звука (на примере системы «Компакт-диск»)
- •Структура записываемого сигнала и система защиты от ошибок
- •Защита от копирования
- •3.2. Основы телевидения и видеотехника
- •3.2.1. Основы телевидения
- •3.2.1.2. Эфирное телевидение
- •3.2.1.3. Кабельное телевидение
- •3.2.1.4. Спутниковое телевидение
- •3.2.1.5. Сотовое телевидение
- •3.2.1.5. Интерактивное телевидение
- •3.2.2. Системы и стандарты телевидения
- •3.2.2.1. Аналоговые системы цветного телевидения
- •3.2.2.2. Цифровое телевидение
- •Основные форматы цифрового телевизионного изображения*
- •Стандарты цифрового телевидения
- •3.2.2.3. Телевидение высокой четкости
- •3.2.3. Видеотехника
- •3.2.3.1. Телевизоры
- •Основные характеристики телевизоров
- •Характеристики видеопроекторов
- •Технология «Телетекст»
- •Технология «100 Герц»
- •Технология «Кадр в кадре»
- •Кинескопы
- •Плазменные панели
- •Жидкокристаллические панели
- •Проекционные телевизоры и видеопроекторы
- •Выбор телевизора
- •Оптимальные расстояния просмотра для различных размеров экранов телевизора
- •3.2.3.2. Видеомагнитофоны и видеоплееры
- •Видеомагнитофон и видеоплеер
- •3.2.3.3. Видеокамеры
- •3.2.3.3.1. Аналоговые видеокамеры
- •Сравнительные характеристики аналоговых форматов видеозаписи
- •3.2.3.3.2. Цифровые видеокамеры
- •Видеокамеры с жестким диском и флеш-камеры
- •3.2.3.4. Оборудование для приема спутникового телевидения
- •Сервисные возможности проигрывателей dvd
- •Подключение dvd-проигрывателей и другой видеоаппаратуры к телевизору
- •Системы домашнего кинотеатра (Home Cinema)
- •3.2.3.6. Системы многоканального звука
- •3.3. Компьютеры и мультимедийные средства
- •Устройство современного компьютера
- •3.4. Типология аудиовизуальных учебных пособий и компьютерных материалов
- •3.5. Банк аудио-, видео и компьютерных материалов
- •3.6. Дидактические принципы построения аудио-, видео- и компьютерных учебных пособий
- •3.7. Интерактивные технологии обучения
- •Заключение
- •3.8. Задания к самостоятельной работе студентов
- •3.9. Контрольные вопросы по материалам лекции
3.2.2.2. Цифровое телевидение
Цифровое телевидение (digital television, DTV) – это система передачи цифрового телевизионного сигнала, его приема, обработки и отображения на цифровых телевизорах. Цифровой сигнал может передаваться конечному пользователю по радиоканалам, кабельным и спутниковым системам, а после приема непосредственно в цифровом виде он используется для формирования изображения и звука.
Бурное развитие цифровых технологий в последние десятилетия явилось предпосылкой к созданию новых систем телевидения. Желание улучшить качественные показатели телевизионного вещания, по сравнению с существующими аналоговыми системами PAL, SECAM и NTSC, привело к появлению новых цифровых стандартов изображения. Хранить необработанное цифровое видео (raw video) сложно из-за поистине гигантских размеров финального файла. В профессиональных камерах размер каждого кадра измеряется порой в десятках мегабайт. Одним из решений этой проблемы является разработка и использование различных способов сжатия исходной видеоинформации с помощью видеокодеков.
Кодек (КОдировщик/ДЕКодировщик), как следует из названия, – это программа, предназначенная для кодирования и декодирования видео. Вопреки расхожему мнению, термины «кодирование» и «сжатие» отнюдь не являются синонимами. Кодирование может включать в себя как сжатие, так и некоторые дополнительные операции, например перевод цветовой палитры видео из компьютерной RGB в телевизионную YCBCR.
Сжатие видеопотока может быть реализовано двумя способами – с потерями (lossy) и без потерь (lossless) (рис. 162). Первый способ исключительно хорошо уменьшает размер видеофайлов, он используется в самой конечной фазе производства фильма при тиражировании и предпродажной записи на носители. Однако до этого момента сжатие с потерями никогда не применяется. Сжатие без потерь, напротив, применяется только на промежуточных стадиях обработки видео.
Рис. 162. Способы сжатия информации
Способ кодирования видео каждый производитель кодека волен выбирать сам – лишь бы стандартный декодер смог прочитать результат. Из-за этого кодеки от разных производителей принципиально различаются как по скорости кодирования, так и по качеству конечного результата.
Лидером в области кодеков является международная организация – специальная группа экспертов MPEG (Motion Picture Experts Group), организованная в 1988 г., которая стала разработчиком стандартов на типы кодирования видео- и аудиосигналов. Результатом исследований этой группы стало создание международных стандартов для сжатия цифрового телевизионного сигнала, также получивших название MPEG. Созданные ею кодеки востребованы практически во всех областях, начиная от домашнего использования и заканчивая применением в профессиональных киностудиях самого высокого уровня. Рассмотрим их подробнее.
MPEG-1. Видео в MPEG-1 кодируется в разрешении 352×240 пикселей. Битрейт видео в MPEG-1 постоянный, и для видео CD он составляет 1,5 Мбит/с. Кодек позволяет сжимать видео только в прогрессивном (построчном) режиме.
Формат разделен на несколько частей (parts). Каждая из них отвечает за определенную область работы кодека.
MPEG-1 – Part 1 – отвечает за синхронизацию аудио- и видеоданных.
MPEG-1 – Part 2 – собственно кодек, обеспечивающий сжатие видеоданных.
MPEG-1 – Part 3 – кодек для сжатия аудио.
MPEG-1 – Part 4 – описывает тесты на совместимость аппаратуры с форматом.
MPEG-1 – Part 5 – описывает принципы создания ПО для воспроизведения формата.
Третья часть делится на несколько слоев (layers). Третий слой (MPEG-1 – Part 3. Layer 3), известный как МР3, в представлении не нуждается. Он получил широкое распространение на ПК в качестве формата для хранения музыки, однако в профессиональном видео его используют крайне редко. Для этого предназначены более совершенные слои – МР2 и МР1. Например, МР2 является главным конкурентом Dolby Digital на роль стандартного аудиоформата в DVD-проигрывателях.
MPEG-2 специально разработан для кодирования сигналов телевидения. Это общепринятый стандарт, известный как стандарт MP@ML (Main Profile at Main Level – основной профиль при основном уровне), для цифрового спутникового телевидения, компакт-дисков Super VideoCD и DVD. На низких битрейтах MPEG-2 проигрывает MPEG-1 по качеству сжатия видеоданных, но на более высоких (от 4 Мбит/с и выше) уверенно превосходит его.
Стандарт MPEG-2 устанавливает 4 уровня (Levels) разрешения кадра (LL – низкий уровень с разрешением 352×288; ML – основной уровень 720×576, HL-1440 – высокий уровень, 1440×1152; HL-1920 – высокий уровень, 1920×1152) и 5 базовых профилей (Profiles) кодирования сигналов яркости и цветности (SP – простой, МР – основной, 2 масштабируемых профиля и HP – высокий).
По сравнению с традиционной аналоговой системой, цифровое телевизионное вещание имеет следующие преимущества:
– очень высокое качество изображения;
– большее число программ;
– пониженные требования к мощности передаваемого сигнала;
– пониженные требования к отношению сигнала к шуму;
– отсутствие повторных изображений.
Пониженные требования к мощности передаваемого сигнала означают меньшее взаимное влияние соседних каналов.
Аудиокодек MPEG-2 является развитием МР1/2/3. Основной его отличительной особенностью является поддержка многоканального звука формата 5.1.
Таблица 14