Мультимедиа в образовании: контекст информатизации (стр. 5 )

На первый взгляд, самым простым для понимания является множество объектов. Их наглядное представление родилось много тысяч лет назад в наскальных рисунках. Следующий, более высокий уровень адекватности – живопись – развилась уже в нашу эру. Очередной скачок в приближении к реальности – фотография, затем – голографические трехмерные изображения объектов появились порядка столетия назад. Это уже практически современность.

Фиксировать, сохранять запись и демонстрировать процессы научились тоже сравнительно недавно. Звукозапись (аналоговый фонограф и магнитофон, цифровой компакт-диск и соответствующие устройства воспроизведения) практически достигла в наше время предела совершенства – стереозвук предельно высокого для человеческого уха качества совсем не редкость. Современные кино и видео довольно точно отображают динамику в видеоряде. В последние годы делаются попытки донести до широкой публики и объемный (стерео) видеоряд.

Абстракция непосредственно связана с человеческим мышлением. Математика и философия, экономика и политика, науки о материи и Вселенной в значительной части опираются на абстрактное мышление. Распространение в обществе элементов этого множества напрямую связано с книгоизданием, причем, похоже, книга еще долго будет основным носителем абстракций.

Итак, адекватность отображения объектов и процессов реального мира росла с развитием цивилизации и в настоящее время находится, по меньшей мере, на пороге совершенства. Чего же не хватает для полной адекватности представления – уровня, который можно назвать виртуальной реальностью? Нужно, чтобы объекты и процессы «ожили» – объектами можно было бы манипулировать, а в процессы вмешиваться, например, с целью изучения. Именно эти возможности отличают для человека реальный мир от его отражения в зрительно-слуховых образах. Переводя сказанное в термины информатики, требуется взаимодействие с объектами и процессами, т. е. интерактив. Ответные реакции объектов и процессов обеспечит моделинг, а внешне адекватное их отражение во всех возможных формах – мультимедиа.

Получается, что с помощью компьютера человечество делает качественный скачок в представлении окружающего мира. Впервые с помощью интерактива, мультимедиа и моделинга мы получаем не описание реальности в символьных абстракциях (книга), не аудио/видео отражение объектов и процессов, а принципиально полную модель окружающего мира, которую можно характеризовать как адекватное представление и, при совершенстве компонентов, использовать термин «виртуальная реальность».

Конечно, реальность, «данная нам в ощущениях» включает еще запах, вкус, ощущение теплого и холодного, мягкого и твердого, реакции на элементарные механические воздействия и пр. Однако реагировать на движения пользователя компьютер с помощью датчиков уже может, а включение в сферу восприятия виртуальной реальности обоняния и осязания – дело обозримого будущего, эксперименты уже идут.

Очевидно, что новые возможности представления реальности вместе с технологическим прорывом в области телекоммуникаций и повышения производительности пользователя окажут огромное влияние на образование. Именно поэтому интерактив, мультимедиа, моделинг, коммуникативность и производительность мы рассматриваем как новые педагогические инструменты.

Оглавление

1.4. Компоненты мультимедиа

Если препарировать электронное издание/ресурс, то формально этот продукт состоит из программ и данных. Программы обеспечивают взаимодействие с пользователем на уровне клавиатуры, «мыши», а также путем предъявления данных, включенных в ЭИР или генерируемых в процессе моделирования. Основную, управляющую программу мультимедиа продукта называют программой-реализатором (иногда – плеером, термин в данном случае неудачен – «проигрыватель» не интерактивен). Объем программ, в зависимости от сложности решаемых задач, колеблется от сотен Кбайт до десятков Мбайт.

Данные в ЭИР это, в основном, контент – то, что мы видим и слышим. Соответственно, контент подразделяется на визуальный и звуковой ряды. Текст, строго говоря, нужно относить к визуальному ряду, но возможности описания абстракций и некоторые особенности хранения и воспроизведения символьной информации выделяют ее в отдельный компонент.

Визуальный ряд (ВР) подразделяется на реалистический (отражающий реальный мир) и синтезированный (созданный человеком, попросту – рисованный). Реалистический ВР включает статику (фото) и динамику (кино), синтезированный ВР, соответственно, рисунок и анимацию (в просторечии – «мультик»).

Звукоряд на компьютере может быть реалистическим («живая» музыка, речь) и синтезированным (MIDI-музыка). Ясно, что звук – это всегда динамический процесс.

Таким образом, мультимедиа контент можно структуризировать в следующем виде:

 

Информационный объем составляющих контента сильно различается. Так, для хранения одной страницы текста требуется порядка 2 Кбайт памяти, статического ВР – от десятков Кбайт до десятков Мбайт в зависимости от размеров и качества картинки.

Динамические компоненты контента можно измерять только в соотношении со временем просмотра или звучания. Тогда мы приходим к понятию потока цифровой информации – количеству информации в единицу времени. Цифровой поток принято измерять в битах за секунду. Например, воспроизведение динамического ВР требует потока от сотен Кбит/с. до десятков Мбит/с., в зависимости от размера экрана и качества изображения. Для воспроизведения реалистического звукоряда нужно обеспечить поток от десятков до сотен Кбит/с., опять-таки в зависимости от заданного качества звука.

Что значит обеспечить цифровой поток? В этом нужно разобраться подробнее. Пусть у нас имеется видеоинформация, качество которой определяется потоком 800 Кбит/с. Пусть длина «ролика» 5 секунд. Тогда хранение этой информации потребует 4000 Кбит, или 500 Кбайт памяти. Воспроизведение этого ролика с заданным качеством требует, чтобы все устройства компьютера или компьютерной сети на пути от места хранения до экрана позволяли пропускать поток цифровой информации в объеме 800 Кбит в секунду. Если на пути потока будет «узкое место», изображение на экране начнет дергаться, «застывать» на каких-то кадрах или, например, станет крупнозернистым, с плохой передачей контуров и цветов.

Воспроизведение статических компонентов несколько менее критично к потоку. Например, страницу текста человек читает около двух мин. Тогда для подачи текста на экран в темпе потребления достаточно потока 16 Кбит/120 с. » 137 бит/с. Это такая небольшая величина, что подача текста построчно не практикуется. А вот фотографию частями никак не просмотришь, поэтому иногда при выполнении запроса вывода фото на экран время ожидания ощутимо.

То же самое можно сказать и о программах. Программные модули работоспособны только целиком, поэтому часто в сети «перекачка» программы с компьютера, на котором она хранится, на компьютер, где будет действовать, требует определенного времени.

Объемы хранения, поток цифровой информации, статические и динамические компоненты контента – все это взаимоувязано на уровне простой аналогии. Представим себе два сосуда, один очень большой, второй много меньше, с прозрачными стенками. Сосуды соединены прозрачной трубкой. В большом хранятся цифровые массивы (память компьютера), второй сосуд вместе с соединительной трубкой – аналог экрана компьютера. Статические компоненты контента мы рассматриваем в сосуде, динамические – в трубке. Если объем статической картинки велик, а трубка узкая – мы подождем, пока «нальется», но картинку все же увидим. А вот динамический видеоряд мы наблюдаем в трубке, и, если она узкая (поток мал), кино разрушается.

Итак, аудиовизуальная информация в цифровом коде доставляет достаточно много хлопот – для хранения на локальном компьютере нужен большой объем памяти, для передачи по сети требуются широкополосные (с высокой пропускной способностью) каналы связи. Поэтому в исходном виде такую информацию практически никогда не хранят и не передают. Аудиовизуальную цифровую информацию сразу при создании подвергают компрессии (сжатию). Эта процедура чаще всего проходит с потерей качества, весь вопрос заключается только в том, насколько потери заметны глазу или уху. Например, телевизионная картинка вещательного качества содержит довольно большое количество строк, а также расширенную цветовую гамму. Всем известный видеомагнитофон учитывает значительно меньшее количество строк и цветов, но качество видеофильма вполне устраивает зрителя. То же можно сказать и о звуке, где самый низкий по качеству стандарт – телефонная связь обычно не вызывает раздражения (если, конечно, работает).

В целом любая процедура снижения объема цифровой информации сводится к тому, чтобы хранить и передавать не саму информацию, а инструкции по ее созданию на компьютере пользователя.

Выигрыш в информационном объеме становится понятным, если сравнить аналитическое и табличное представление математической функции. Для не математиков напомним: запись у = x² занимает на листе бумаги ничтожно мало места. Зато, чтобы получить значение у при заданном x, нужно каждый раз производить вычисления. Ту же функцию можно представить таблицей, задав множество значений x в одном столбце и указав соответствующие значения у – в другом. Использование таблицы не требует вычислительных операций (и соответствующих затрат времени), но размер таблицы может быть сколь угодно большим – в зависимости от диапазона и шага изменения аргумента x. В частности, таблица может занять, например, все страницы этой книги.

Самый простой пример снижения объема цифровой информации заключен в хорошо всем известном шрифтовом тексте. Хранятся/передаются не сами символы (начертание по точкам), а их цифровые коды. Кодирование заменяет достаточно сложные в визуальном представлении символы на простые числа, каждому символу соответствует определенное число. При визуализации работает имеющийся на любом компьютере знакогенератор, который по коду воссоздает на экране начертание символа. В итоге запись в цифровых кодах одной страницы текста занимает объем около 2 Кбайт. Если бы ту же страницу хранили в цифровом визуальном представлении (как фотографию), потребовалось бы запоминать информации на порядки больше. Действительно, в этом случае придется разбивать страницу на сотни тысяч микроскопических информативных зон – пикселей, и запоминать численные значения яркости и цвета каждого пикселя. Понятно, что такая таблица по объему несравнимо больше набора цифровых кодов символов. Конечно, работа знакогенератора требует некоторого времени на воспроизведение символа по его коду, но время этой операции ничтожно в масштабах реакций пользователя.