ΠΡΟΥΠΗΡΕΣΙΑΚΗ ΚΑΤΑΡΤΙΣΗ. Υπολογιστικά Συστήματα,, Πολυμέσα,, και Δίκτυα

Transcript

1 ΠΡΟΥΠΗΡΕΣΙΑΚΗ ΚΑΤΑΡΤΙΣΗ Υπολογιστικά Συστήματα,, Πολυμέσα,, και Δίκτυα Δρ. Κωνσταντίνος Πίτρης ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ

2 Ποιο σημαντικό ρόλο έπαιξε ο Ναπολέοντας στη ανάπτυξη των ηλεκτρονικών υπολογιστών; Εισαγωγή Τα στρατεύματα του Ναπολέοντα στην Αίγυπτο αγόραζαν σάλια τα οποία έγιναν η τελευταία λέξη της μόδας στην Ευρώπη Στην Ευρώπη τα σάλια κατασκευάζονταν με αυτόματους αργαλειούς οι οποίοι ελέγχονταν με διάτρητες κάρτες. Οι διάτρητες κάρτες χρησιμοποιήθηκαν από τον Αμερικανό μηχανικό Herman Hollerith για υπολογισμούς Τελικά, οι διάτρητες κάρτες έγιναν το αποθηκευτικό μέσω των υπολογιστών,, αρχίζοντας από τον πρώτο ηλεκτρονικό υπολογιστή ENIAC

3 Ιστορική Αναδρομή Αρχαιότητα Πρώτη υπολογιστική μηχανή: άβακας (2000 π.χ.) ) Αναγέννηση 1642 : Blaise Pascal υπολογιστική μηχανή με χρήση οδοντοτών τροχών (πρόσθεση αφαίρεση) τέλη 17ου αιώνα: Leibnitz (βελτίωση : πολλαπλασιασμός και διαίρεση) 19ος αιώνας 1801: Joseph Jacquard προγραμματιζόμενος αργαλειός Αποθήκευση σε διάτρητες κάρτες 1833: Charles Babbage αναλυτική μηχανή (εκτέλεση αριθμητικών πράξεων και δυνατότητα προγραμματισμού. Δυστυχώς δεν κατασκευάστηκε.)

4 19ος αιώνας ΗΠΑ 1880: Η ανάλυση στοιχείων της απογραφής διήρκεσε 8 χρόνια. Η Αμερικανική Δημογραφική Υπηρεσία ανέθεσε στον Hollerith να αναπτύξει μέθοδο για επιτάχυνση της επεξεργασίας 1890: O Hollerith πήγε στην Computing and Tabulating Αυτοματισμός με χρήση διάτρητων καρτών Η ανάλυση των στοιχείων διήρκεσε τρία χρόνια 1911: Συγχώνευση με τρείς άλλες εταιρείες To 1924 μετονομάστηκε σε International Business Machines (IBM) Ιστορική Αναδρομή

5 Ιστορική Αναδρομή Δεύτερος Παγκόσμιος Πόλεμος Κατά τη διάρκεια του πολέμου αναπτύχθηκαν από την Βρετανική Αντικατασκοπεία ηλεκτρονικοί υπολογιστές (Colossus) για αποκωδικοποίηση μηνυμάτων Παρέμεινε απόρρητο μέχρι και την δεκαετία του 90! : Πανεπιστήμιο Harvard και ΙΒΜ Automatic Sequence- Controlled Calculator (ASCC) αργότερα MARK-I ΜΑRK-I: Βάρος: 5τόνοι, 0.3 sec για πρόσθεση δύο 23-ψήφιων αριθμών, 6 secs για πολλαπλασιασμό

6 Ιστορική Αναδρομή ΕΝΙΑC : University of Pennsylvania (Mauchly και Eckert) Electronic Numerical Integrator and Calculator Πρώτος ηλεκτρονικός υπολογιστής γενικού σκοπού Χρήση ηλεκτρονικών λυχνιών 5000 προσθέσεις ή 30 πολλαπλασιασμούς / δευτερόλεπτο Μνήμη: δυνατότητα αποθήκευσης 20 δεκαψήφιων Επιφάνεια: 15 χιλιάδες τετραγωνικά πόδια Βάρος: 30 τόνοι λυχνίες, αντιστάσεις, πυκνωτές 150 kw ισχύς

7 Υπολογιστές πρώτης γενιάς Ιστορική Αναδρομή John von Neumann έννοια του αποθηκευμένου προγράμματος (stored program concept) 1949: πρώτος υπολογιστής Von Neumann, Cambridge, UK, EDSAC, επίβλεψη: Maurice Wilkes Οι Mauchly Eckert του ENIAC ίδρυσαν την UNIVAC: UNIVAC- I πρώτος Η/Υ μαζικής παραγωγής (1951)

8 Μετά τη δεκαετία του ΙΒΜ PC έκρηξη των προσωπικών υπολογιστών Ιστορική Αναδρομή 1984 APPLE MACINTOSH σηματοδοτεί την αλλαγή του τρόπου επικοινωνίας του χρήστη με τον Η/Υ, μέσω ενός γραφικού περιβάλλοντος Ευρωπαϊκό Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών (CERN) ξεκινά προσπάθεια για τη δημιουργία ενός τρόπου επικοινωνίας (πρωτοκόλλου) μεταξύ Η/Υ που θα παρέχει την δυνατότητα ανταλλαγής εγγράφων και μετά Δημιουργείται το πρωτόκολλο http που επιτρέπει την ανταλλαγή εγγράφων με κείμενο και εικόνες μεταξύ Η/Υ που βρίσκονται σε διαφορετικές ηπείρους Παγκόσμιος Ιστός (World Wide Web-WWW)

9 Ηλεκτρονικός υπολογιστής (Η/Υ) Ο Η/Υ είναι ένα εργαλείο Δεν είναι έξυπνος Εκτελεί εντολές που δέχεται από ανθρώπους Τι κάνουν οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές Δέχονται δεδομένα στην είσοδο. Επεξεργάζονται τα δεδομένα. Παράγουν αποτελέσματα στην έξοδο. Μηχανή που εκτελεί μαθηματικές πράξεις (operations) που καθορίζονται από μια λίστα εντολών (set of instructions) που ονομάζεται πρόγραμμα (program)

10 Ηλεκτρονικός υπολογιστής (Η/Υ) Βασικές λειτουργίες Η/Υ: αποθήκευση πληροφοριών (data storage) ανάκληση πληροφοριών (data retrieval) ταχύτατη εκτέλεση μαθηματικών πράξεων Βασικά στοιχεία Η/Υ Υλικό (hardware) Είναι το σύνολο των μερών του υπολογιστή που μπορεί κάποιος να δει και να πιάσει (Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας, μνήμη, περιφερειακές συσκευές) Λογισμικό (software) Είναι αυτό που δίνει την εξυπνάδα στο υλικό. Προγράμματα και δεδομένα Ένας Η/Υ χρειάζεται και υλικό και λογισμικό. Το ένα δεν μπορεί να λειτουργήσει χωρίς τη βοήθεια του άλλου.

11 Ηλεκτρονικός υπολογιστής (Η/Υ)

12 Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (ΚΜΕ) Central Processing Unit (CPU) Είναι το μέρος του υπολογιστή που κάνει την κυρίως εργασία δίνοντας εντολές σε όλα τα υπόλοιπα μέρη του υπολογιστή. Αποτελείται από τρία κύρια μέρη: Μονάδα ελέγχου (control unit) Αριθμητική λογική μονάδα (arithmetic logic unit) Καταχωρητές (registers)

13 Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (ΚΜΕ) Μονάδα ελέγχου (control unit) Είναι το πιο περίπλοκο κομμάτι του συστήματος. Έχει τον ίδιο ρόλο που έχει ένας επιστάτης σε ένα εργοτάξιο. Συντονίζει τις διεργασίες που απαιτούνται για την εκτέλεση κάθε εντολής (δεν εκτελεί τις εντολές). Ελέγχει πως και πότε οι συσκευές εισόδου στέλλουν δεδομένα. Φυλάει και ανακαλεί δεδομένα από και προς ορισμένες θέσεις στη μνήμη. Ερμηνεύει τις εντολές που πρόκειται να εκτελεστούν. Στέλλει δεδομένα στις συσκευές εξόδου.

14 Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (ΚΜΕ) Αριθμητική Λογική Μονάδα (Arithmetic Logic Unit) (ALU) Είναι το μέρος του υπολογιστή που κάνει όλη τη δουλειά. Εκτελεί αριθμητικές και λογικές πράξεις. Αποτελείται από ηλεκτρονικά κυκλώματα. Τα αλφαριθμητικά δεδομένα μεταφέρονται από την μνήμη στην αριθμητική λογική μονάδα, γίνονται οι απαραίτητες πράξεις και υπολογισμοί, και τα αποτελέσματα μεταφέρονται πίσω στην μνήμη.

15 Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (ΚΜΕ) Καταχωρητές (registers) Θέσεις μνήμης που χρησιμοποιούνται για την προσωρινή αποθήκευση δεδομένων που επεξεργάζεται η ΚΜΕ. Οι καταχωρητές εργάζονται κάτω από τις οδηγίες της μονάδας ελέγχου για να παραλαμβάνουν, κρατούν και μεταφέρουν οδηγίες ή δεδομένα. Έχουν μικρή χωρητικότητα αλλά είναι εξαιρετικά γρήγοροι.

16 Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (ΚΜΕ) Κύκλος λειτουργίας ΚΜΕ Βήμα 1: Προσκόμιση (fetching) Η μονάδα ελέγχου προσκομίζει την εντολή από τη μνήμη. Βήμα 2: Αποκωδικοποίηση (decoding) di Η μονάδα ελέγχου αποκωδικοποιεί την εντολή (την ερμηνεύει) και δίνει οδηγίες για την μετακίνηση των απαραίτητων δεδομένων από τη μνήμη στην αριθμητική και λογική μονάδα. Βήμα 3: Εκτέλεση (executing) Η αριθμητική και λογική μονάδα εκτελεί την αριθμητική ή λογική πράξη. Βήμα 4: Αποθήκευση (storing) Το αποτέλεσμα της πράξης αποθηκεύεται στη μνήμη.

17 Ηλεκτρονικός υπολογιστής (Η/Υ)

18 Καταχωρούν δεδομένα από τους χρήστες στον Η/Υ για έλεγχο της λειτουργίας ή περαιτέρω ρ επεξεργασία. Πληκτρολόγιο (keyboard) Ποντίκι (mouse) Χειριστήριο (joystick) Οθόνη αφής (touch screen) Συσκευές ανάγνωσης καρτών (card readers) Ψηφιακή κάμερα (digital camera) Μικρόφωνο (microphone) Σαρωτής (scanner) Συσκευές εισόδου

19 Ηλεκτρονικός υπολογιστής (Η/Υ)

20 Αναπαριστούν τα αποτελέσματα της επεξεργασίας των δεδομένων από τον Η/Υ ούτως ώστε να γίνονται κατανοητά από τους χρήστες. Οθόνες Ηχεία Εκτυπωτές Συσκευές εξόδου

21 Ηλεκτρονικός υπολογιστής (Η/Υ)

22 Μνήμη (memory) Αποθήκευση/ανάκληση δεδομένων και προγραμμάτων. Δύο είδη: Πρόσκαιρη (volatile) Μόνιμη (non-volatile) Μονάδα μέτρησης μνήμης: byte (B) Δίνει τη δυνατότητα καταχώρησης και μέτρησης στη μνήμη ενός χαρακτήρα Ένα byte έχει 8 bits (0 ή 1) Συνήθως μετριέται σε kb, MB ή GB BIT (Binary digit) Ένα Bit είναι στοιχειώδης μονάδα που κρατάει πληροφορία. Στον ψηφιακό υπολογιστή, αυτό αντιπροσωπεύεται από την ύπαρξη ή όχι ηλεκτρικού ηε ούρεύματος bytes 1 ή 0 Ο Λαμπτήρας ανάβει = 1 Ο Λαμπτήρας δεν ανάβει = 0 1 Byte = 8 Bits ΚΒ 1 KiloByte = 2 10 bytes = 1024 bytes MΒ 1 MegaByte = 2 10 KB = GΒ 1 GigaByte = 2 10 MB = bytes

23 Πρόσκαιρη μνήμη Φιλοξενεί τα δεδομένα και τις εντολές που χρησιμοποιούνται από ένα πρόγραμμα το οποίο εκτελείται εκείνη την ώρα. Τα δεδομένα δεν μένουν ση στη μνήμη όταν αφαιρεθεί η πηγή ρεύματος. Δύο κύριες υποκατηγορίες: Cache Μνήμη (memory) Φυλάγονται τα δεδομένα τα οποία θα χρειαστούν πολύ σύντομα από το πρόγραμμα που τρέχει ρχ (πολύ γρήγορη ρη => πολύ ακριβή πολύ μικρή) (1/8-2 MB) Κυρίως μνήμη (RAM) (Random Access Memory) Φυλάγονται τα δεδομένα δδ τα οποία θα χρειαστούν σε κάποια στιγμή από το πρόγραμμα που τρέχει (πιο αργή από το cache πιο φτηνή πολύ μεγαλύτερη) ) ( MB)

24 Μνήμη (memory) Μόνιμη μνήμη Τα δεδομένα φυλάγονται σε αυτή τη μνήμη ακόμα και αν αποσυνδεθεί από την πηγή. Αρχικά διάτρητες κάρτες και αργότερα μαγνητικές ταινίες Παραδείγματα: Σκληρός δίσκος (hard disk) Δισκέττα (floppy disk) Ραβδία Μνήμης (Memory Sticks) CD-ROM Πολύ πιο αργή από τη RAM πολύ φτηνότερη πολύ μεγαλύτερη.

25 Ηλεκτρονικός υπολογιστής (Η/Υ)

26 Πρώτο λογισμικό της ιστορίας Λογισμικό (software) Ada Byron, Lady Lovelace (κόρη του Λόρδου Βύρωνα) Εισηγήθηκε στον Babbage μια μέθοδο με την οποία να βρίσκει αριθμούς Bernoulli Γλώσσα προγραματισμού Ada (U.S. Department of Defense 1979) 9) Κατηγορίες λογισμικού: Λειτουργικό σύστημα (operating system) Προγράμματα εφαρμογών (application programs)

27 Λειτουργικό σύστημα (operating system) Λογισμικό (software) Είναι ένα σύνολο προγραμμάτων που ελέγχουν τη λειτουργία του υλικού του Η/Υ. Επιτρέπει την επικοινωνία με τον υπολογιστή και τα προγράμματα του. Επιτρέπει την πρόσβαση στον υπολογιστή (π.χ. login). Επιτηρεί όλες τις λειτουργίες του υπολογιστή. Παραδείγματα λειτουργικών συστημάτων: Unix, MSDOS, Windows, Mac OS X, Linux.

28 Προγράμματα εφαρμογών (application programs) Λογισμικό (software) Προγράμματα που διευκολύνουν το χρήστη στη διεκπεραίωση συγκεκριμένων εργασιών. Παραδείγματα: Microsoft Office (Word, Excel, PowerPoint), MATLAB, AutoCAD, FrontPage, Notepad.

29 Λογισμικό (software) Γλώσσες Η/Υ Οι γλώσσες ηλεκτρονικών υπολογιστών είναι κωδικοποιημένες μέθοδοι προγραμματισμού. Επιτρέπουν την επικοινωνία μεταξύ χρήστη και υπολογιστή. Τρία είδη γλωσσών: Γλώσσα μηχανής (machine language) Αποτελείται από εντολές σε δυαδικές στοιχειοσειρές Συμβολική γλώσσα (symbolic language, assembly language) Αποτελείται από μνημονικούς μημ κώδικες που αντιστοιχούν σε εντολές της γλώσσας μηχανής Γλώσσα ψηλού επιπέδου (high level language) Μοιάζει με τις ανθρώπινες γλώσσες. Έχει κανόνες σύνταξης. Εντολές σε αγγλικές λέξεις. Ο προγραμματισμός γίνεται ανεξαρτήτως του υπολογιστή στον οποίο θα τρέξει το πρόγραμμα.

30 Προγραμματισμός Είναι η διαδικασία της δημιουργίας ενός προγράμματος. Το πρόγραμμα αποτελείται από μια ή περισσότερες εντολές. Η γλώσσα προγραμματισμού επιλέγεται ανάλογα με το είδος του προβλήματος που θέλουμε να επιλύσουμε (υπάρχουν διαφορές μεταξύ γλωσσών στην αποδοτικότητα, μέγεθος προγράμματος, ταχύτητα και φορητότητα). Ανάπτυξη προγράμματος Περιγραφή του προβλήματος Ανάλυση προβλήματος, καθορισμός στόχων Σχεδίαση της λύσης σε μορφή λογικού διαγράμματος ή ψευδοκώδικα Κωδικοποίηση σε γλώσσα προγραμματισμού Έλεγχος/διόρθωση λαθών (debugging) Λογισμικό (software)

31 Βρείτε το άθροισμα και το γινόμενο δύο αριθμών που δίνονται από το χρήστη. Ψευδοκώδικας read a, b sum = a+b prod = a*b print sum, prod Λογισμικό (software)

32 Πολυμέσα Τι είναι τα πολυμέσα Η χρήση πολλαπλών μέσων ή μορφών για την παρουσίαση πληροφορίας Κείμενο, Εικόνα (ακίνητη ή κινούμενη), Ήχος, Γραφικά, Σχεδιοκίνηση (animation), Video Μη διαδραστική Διαδραστική (interaction) Κατηγορίες εφαρμογών πολυμέσων Ανάλογα με τον τρόπο διανομής Οπτικοί δίσκοι (CD-ROM, DVD-ROM) Περίπτερα πληροφοριών (Kiosks) Πραγματικού χρόνου (Online) Διαδίκτυο (Internet) Ανάλογα με την χρήση Ενημέρωση Εκπαίδευση Ψυχαγωγία Κύρια χαρακτηριστικά πολυμέσων Η πληροφορία έχει ψηφιακή φύση Έχει τη δυνατότητα της Διάδρασης Είναι συμπιεσμένη

33 Εικόνα και γραφικά Χρήση α. Εικόνα και γραφικά περιεχομένου Φωτογραφίες Σκίτσα Γραφικές παραστάσεις Διαγράμματα ροής Διαγράμματα οργάνωσης β. Εικόνα και γραφικά περιβάλλοντος ρβ Φόντο οθόνης Εργαλεία πλοήγησης Πλήκτρα ενεργειών

34 Είδη Εικόνων Διανυσματικές εικόνες (vector graphics) Αποτελούνται από αντικείμενα σχεδίασης (γραμμές, ορθογώνια, ελλείψεις ή τόξα) τα οποία βασίζονται σε ειδικά μαθηματικά μοντέλα. Δημιουργούνται από: Την ψηφιοποίηση εικόνων μέσω σαρωτή Τo Microsoft Office σαν αντικείμενα σχεδίασης και γραφικές παραστάσεις Τα προγράμματα δημιουργίας και επεξεργασίας διανυσματικής εικόνας όπως το Corel Draw, το Adobe Illustrator κ.α..

35 Είδη Εικόνων Χαρτογραφικές ή ψηφιογραφικές εικόνες (bitmap graphics) Αποτελούνται από μια διάταξη κανονικών τετράγωνων ψηφίδων που είναι γνωστές και σαν εικονοστοιχεία (picture elements ή pixels). Δημιουργούνται από: Την ψηφιοποίηση εικόνων μέσω σαρωτή Τις ψηφιακές φωτογραφικές και εικονοληπτικές μηχανές Την σύλληψη εικόνων από τη οθόνη του υπολογιστή Την ψηφιοποίηση εικόνων βίντεο ή τηλεόρασης μέσω ειδικής κάρτας Τα προγράμματα δημιουργίας και επεξεργασίας χαρτογραφικής εικόνας όπως το Photo Paint, το Paint Shop Pro, το Photoshop κ.α..

36 Είδη Εικόνων Χαρτογραφικές ή ψηφιογραφικές εικόνες (bitmap graphics) Χαρακτηρίζονται από: Την ανάλυση (resolusion) (72-100ppi), ( ppi), ( ppi) Το χρωματικό βάθος (color depth) (1bit_ 2), (8bit_256), (24bit_224) Τη διάσταση (size) Μέγεθος του αρχείου ψηφιογραφικής εικόνας =(αριθμός pixels) x (βάθος χρώματος) = [(pixels κατά πλάτος) x (pixels κατά ύψος)] x (βάθος χρώματος) = [(ανάλυση x πλάτος) x (ανάλυση x ύψος)] x (βάθος χρώματος) [(100ppi x 10") x (100ppi x 10")] x 24bit = (1.000 x 1.000)p x 24bit = p x 24bit = bits = bytes = 2,86 MB (2560 x 1920)pixels x 24bit = p x 24bit = bits = bytes = KB = 14,06 MB

37 Βασικές Μορφοποιήσεις (formats) Αρχείων Εικόνας ΟΝΟΜΑ Μορφοποίησης TIFF (Tagged Image File) GIF (CompuServe Graphics Interface Format) JPEG (Joint Photo graphics Expert Group) PSD (PhotoShop images) Επέκταση αρχείου *.tif *.gif *.jpg *.psd Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα Συνηθισμένη Χρήση Ασυμπίεστη πληροφορία χωρίς Αρχειοθέτηση ψηφιακών Μεγάλο μέγεθος αρχείου απώλειες.. Συμβατό με όλες τις εικόνων με όλη την Δύσκολο στην πλατφόρμες υλικού και αρχική πληροφορία αποθήκευση λογισμικού διαθέσιμη Μικρό μέγεθος, εύκολη αποθήκευση και μεταφορά, δυνατότητα διαφάνειας Προσφέρει ρ «πραγματικό ρ χρώμα» (16,8 Μ) και δυνατότητα καθορισμού του βαθμού συμπίεσης Περιορισμός χρωμάτων στα 256 Απωλεστική συμπίεση Εικόνες grayscale, εικόνες με διαφάνεια ή εικόνες με λίγα χρώματα Παρουσίαση εικόνων συνεχούς τόνου (πχ. φωτογραφίες) στο Web Συμβατό μόνον Διατηρεί πλήθος πληροφοριών με Εδά Ενδιάμεση φόρμα συγκεκριμένες (πχ. channels, layers, paths) αποθήκευσης για εφαρμογές για την ολοκληρωμένη παραπέρα επεξεργασία Δεν χρησιμοποιείται στο επεξεργασία της εικόνας. της εικόνας. Web BMP (Standard Windows Bitmap) *.bmp Αποδίδει καλά σε εφαρμογές των Windows και του OS/2 Απώλεια πληροφορίας, δύσκολο στη διαπλατφορμική μεταφορά του Σε εφαρμογές των Windows και του OS/2 CDR (Corel Draw)) *.cdr Μικρό μέγεθος αρχείου, ομαλή αναπαράσταση καμπυλών Μη φωτορεαλιστική Γραμματοσειρές, λογότυπα, σχεδιαγράμματα

38 Επεξεργασία ψηφιογραφικής εικόνας Επεξεργασία ψηφιογραφικής εικόνας Εισαγωγή εικόνας Ρύθμιση της σωστής ανάλυσης, Κοπή και στρέψη Ρύθμιση των χρωμάτων, των τόνων και της αντίθεσης Επεξεργασία ξργ σε επιλεγμένες περιοχές Εφαρμογή ειδικών φίλτρων Εισαγωγή γή κειμένου Αποθήκευση - Συμπίεση Προγράμματα επεξεργασίας Adobe Photoshoph Τhe Gimp Photo Paint Paint Shop Pro κ.α.

39 Χρήση Σχεδιοκίνηση περιεχομένου Σχεδιοκίνηση (animation) Προσομοίωση οί ση διαδικασιών δαδ ασώ ή μοντέλων Έμφαση σε συγκεκριμένα στοιχεία Δημιουργία αίσθησης χρονικής αλληλουχίας Σχεδιοκίνηση περιβάλλοντος Εργαλεία πλοήγησης και κατεύθυνσης Τύποι Σχεδιοκίνηση δύο διαστάσεων Τεχνικές Με κυψέλες (cell animation) Με παρένθεση πλαισίων σε διαδρομή (in betweening) Σχεδιοκίνηση τριών διαστάσεων Στάδια Μοντελοποίηση Χαρτογράφηση υφών Φωτισμός Φωτορεαλιστική απεικόνιση

40 Χρήση α. Ήχος περιεχομένου Αφηγήσεις για γεγονότα ή περιστατικά που σχετίζονται με το θέμα Μαρτυρίες (Ιστορικό Ντοκουμέντο Απαγγελία ενός ποιήματος) Εκφωνήσεις περιεχομένων εφαρμογής οδηγίες πλοήγησης Επεξηγήσεις β. Ήχος περιβάλλοντος ρβ Ενίσχυση του μηνύματος (αέρας φωνές ζώων) Μουσική επένδυση Ηχητικά εφέ Ήχος

41 Ήχος MIDI (Musical Instrument Digital Interface) Μορφές Αρχείων Ήχου Δημιουργείται από ηλεκτρονικά μουσικά όργανα (Synthesizers) Πληροφορίες που καταγράφονται: Η νότα Το όργανο που παρήγαγε τη νότα Η ένταση με την οποία πατήθηκε Ο χρόνος που έμεινε πατημένο το πλήκτρο

42 Μορφές Αρχείων Ήχου Ψηφιακός ήχος Δημιουργείται μέσω της σύνδεσης των εισόδων της κάρτας ήχου με: Μικρόφωνο Αναλογική έξοδο (line out) διαφόρων ηχητικών συσκευών (μαγνητόφωνα, ενισχυτές, ηλεκτρικά μουσικά όργανα κλπ.) Χαρακτηρίζεται από: Τη συχνότητα δειγματοληψίας (sampling rate) Η συχνότητα δειγματοληψίας καθορίζει τον αριθμό των δειγμάτων πλάτους του αναλογικού σήματος Το μέγεθος δείγματος (sampling size) Το μέγεθος δείγματος είναι ο αριθμός των bits που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση κάθε δείγματος του αναλογικού σήματος = συχνότητα δειγματοληψίας (Hz) x μέγεθος δείγματος (bits) x διάρκεια (sec) 44100Hz x 16bit x 60sec = bits = bytes = = KB = 5,046 MB Για στερεοφωνικό ήχο 2 x 5,046 MB = 10,09 MB (α) αναλογικό σήμα (β) Ψηφιακό σήμα με χαμηλή συχνότητα δειγματοληψίας (γ) Ψηφιακό σήμα με υψηλή συχνότητα δειγματοληψίας

43 Συμπίεση Αρχείου Ήχου Απόρριψη πληροφοριών από ήχους με συχνότητες έξω από τα όρια του φάσματος των συχνοτήτων (20 Hz Hz) Συμπίεση στηριζόμενη στο φαινόμενο της ηχητικής σκίασης Πλάτος Σήμα κυρίαρχου ήχου Περιοχή ήχων παραπλήσιας συχνότητας και χαμηλότερης έντασης που δεν γίνονται αντιληπτοί από το ανθρώπινο αυτί Συχνότητα

44 Πρότυπα MPEG MPEG-1 Συμπίεση Αρχείου Ήχου MPEG-1 Audio Layer I (4:1 με 384 kbps για στερεοφωνικό ήχο) MPEG-1 Audio Layer II (6:1-8:1 με kbps για γα στερεοφωνικό ήχο) MPEG-1 Audio Layer III ή MP3 (10:1-12:1 με kbps για στερεοφωνικό ήχο) MPEG-2 Υποστηρίζει πολυκάναλη ηχητική κωδικοποίηση και αποτελεί τη βάση του DVD Video MPEG-3 MPEG-4 Η έρευνά του συνεχίζεται και προσφέρει μεγαλύτερες συμπιέσεις εικόνας και ήχου για χρήση πολυμεσικών εφαρμογών κυρίως στο Διαδίκτυο

45 Άλλα πρότυπα Συμπίεση Αρχείου Ήχου WMA (Windows Media Audio) Βασίζεται στις ίδιες βασικές συμπίεσης με το MP3 με άριστη ποιότητα αναπαραγωγής και με μεγαλύτερη ακόμη συμπίεση στα 64 kbps (τα τραγούδια που είναι προστατευμένα δεν μπορούν να μεταδοθούν ελεύθερα). MP3 PRO Είναι η εξέλιξη του MP3 και μπορεί να προσφέρει την ίδια ποιότητα με το MP3 στο μισό μέγεθος των αρχείων. RA (Real Audio) Προορίζεται για την άμεση αναπαραγωγή ήχων μέσω του διαδικτύου χωρίς να προηγείται το κατέβασμα των αρχείων ήχου στο σκληρό δίσκο με ποιότητα σχεδόν σαν του CD. AC3 Dolby Digital Το πρότυπο που υποστηρίζει κωδικοποίηση/αποκωδικοποίηση πολυκάναλου ήχου (6 κανάλια) για τον οικιακό κινηματογράφο.

46 Βασικές μορφοποιήσεις (formats) αρχείων ήχου Επέκταση Πρότυπο Περιγραφή.rif RIFF Αναπτύχθηκε από την Microsoft και υποστηρίζει αρχεία ψηφιακού ήχου WAV και MIDI..wav.mid.aif Wave MIDI AIFF Αποτελεί το πρότυπο αποθήκευσης ηςψηφιακού ήχου και είναι υποσύνολο του πρότυπου RIFF. Διεθνές πρότυπο για την αποθήκευση μουσικών αρχείων MIDI. Δημιουργήθηκε από την Apple αλλά χρησιμοποιείται σε όλες τις πλατφόρμες. Υποστηρίζει δειγματοληψία 32 bit..rmi RMI.mp3 MPEG-layer 3 Αναπτύχθηκε χη από την Microsoft για αρχεία MIDI. Πρότυπο συμπιεσμένων αρχείων ήχου. Χρησιμοποιείται κυρίως για τη διακίνηση αρχείων μουσικής στο διαδίκτυο..wma.ra WMA Real Audio Windows Media Audio. Αναπτύχθηκε από την Microsoft με στόχο την υποστήριξη απωλεστικής συμπίεσης. Προορίζεται για την άμεση αναπαραγωγή ήχων μέσω του διαδικτύου.

47 Επεξεργασία Ήχου Κυματομορφής Επεξεργασία ήχου κυματομορφής Εισαγωγή γή ήχου Αντιγραφή, αποκοπή, επικόλληση ηχητικού τμήματος Ρύθμιση έντασης και συχνότητας, Αλλαγή επιπέδων κβάντωσης (μέγεθος δείγματος) Αλλαγή χρονικής διάρκειας Μείξη ήχων Απαλοιφή θορύβου Εισαγωγή διαφόρων εφέ Συμπίεση Προγράμματα επεξεργασίας Sound Forge της Sonic SoundEdit της Macromedia Adobe Audition (Cool Edit) WaveStudio της Creative κ.α.

48 Χρήση α. Video περιεχομένου Έμφαση σε συγκεκριμένα στοιχεία σχετικά με το θέμα Αναλυτική παρουσίαση πολύπλοκων διαδικασιών Παρουσίαση ιστορικών ντοκουμέντων και μαρτυριών Επεξήγηση δυσνόητων εννοιών Δημιουργία κατάλληλης διάθεσης β. Video βοήθειας Οδηγίες πλοήγησης και χρήσης της εφαρμογής Video

49 Αναλογικό Video upper field Συστήματα 1 Συστήματα PAL (Phase Alternating Line) NTSC (National Television Systems Committee) Σάρωση video Τύποι Β α σ ι κ ά μ ε γ έ θ η Ταχύτητα Κάθετη Λόγος εναλλαγής ανάλυση εικόνας πλαισίων : ,97 4:3 Διαπλεκόμενη σάρωση (interlaced) Συνεχής σάρωση (progressive or non interlaced) Οverscan και ζώνες ασφάλειας lower field Ζώνη ασφάλειας τίτλων Ζώνη ασφάλειας δράσης

50 Ψηφιακό Video Δημιουργείται: Με ψηφιοποίηση αναλογικού video μέσω της κάρτας σύλληψης Με χρήση τεχνολογίας DV Για σύλληψη Video Κάρτα σύλληψης video - ήχου Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (CPU) Σκληρός δίσκος Δίαυλος δεδομένων (Data bus) Λογισμικό σύλληψης Codec σύλληψης Κατάλληλο λειτουργικό Για επεξεργασία Video Κάρτα γραφικών Μνήμη RAM Οθόνη Λογισμικό επεξεργασίας Codec αποθήκευσης Είσοδος Y/C ή S-Video (S-VHS, Hi8) Είσοδος Composite (VHS, 8mm) Είσοδος ήχου Είσοδος Έξοδος ψηφιακού βίντεο- ήχου (IEEE 1394 ή FireWire)

51 Χαρακτηρίζεται από: Ψηφιακό Video Τη συχνότητα δειγματοληψίας (sampling rate) Την ταχύτητα εναλλαγής των πλαισίων (frame rate) Το μέγεθος των πλαισίων (frame size) Το χρωματικό βάθος (color depth) Μέγεθος του αρχείου ψηφιακού Video = Μέγεθος πλαισίου (pixels) x ταχύτητα εναλλαγής πλαισίων x χρωματικό βάθος (bits) x διάρκεια (sec) =(720 x 576) (pixels) x 25 x 24 (bits) x 1 (sec) = (pixels) x 25 x 24 (bits) x 1 (sec) = bits = bytes = KB = 29,66 MB Για ένα λεπτό = 29,66 x 60 =1779,78 MB Με στερεοφωνικό ήχο = 1779,78 MB + 10,09 MB=1790,68 MB=1,74 GB

52 Τεχνικές συμπίεσης video Compressor/decompressor ή codec Τεχνικές Χωρική συμπίεση (Ενδοπλαισιακή) - πλήρως επεξεργάσιμο M-JPEG (*.avi) DV (*.avi) HUFFYUV (*.avi) Cinepak της Radius (*.avi) Διάφοροι συμπιεστές καρτών σύλληψης (*.avi) Χρονική συμπίεση (Διαπλαισιακή) μερικώς επεξεργάσιμο MPEG -1 (*.mpg) [VCD] MPEG -2 (*.mpg) [SVCD DVD] MPEG -4 (*.avi) Quick Time (*.mov) Real Media (*.rm) Windows Media Video (*.wmv) Συμπίεση με ή χωρίς απώλειες Ασύμμετρη και συμμετρική συμπίεση Συμπίεση κατά MPEG (Moving Picture Experts Group)

53 Οι γνωστότεροι MPEG codecs MPEG-1 Video CD Ποιότητα VHS MPEG-1, PAL, 352x288, 25 fps, CBR (Constant bitrate) kbits/sec MPEG-1 Audio Layer II, 44100Hz, Stereo, 224kbits/sec Super Video CD 2 γλώσσες 4 υπότιτλοι Ποιότητα SVHS MPEG-2, PAL, 480x576, 25 fps CBR ή VBR έως 2520 kbits/sec MPEG-1 Audio Layer II, 44100Hz, Stereo, 224kbits/sec MPEG-2 MPEG-4 DVD 8 γλώσσες 9 κάμερες μρς 32 υπότιτλοι Ποιότητα BETA MPEG-2, PAL, 720x576, 25 fps CBR ή VBR 700 έως 9200 kbits/sec MPEG-1 Audio Layer II, 48000Hz, Stereo, kbits/sec ή ή Dolby Digital it l(ac (AC-3), 48000Hz, 6 ch, kbits/sec ή ή Linear PCM, 48000Hz, Stereo, 1536kbits/sec Αποδοτικότερη συμπίεση με πολύ καλή ποιότητα. Codecs DivX -XviD - Microsoft MPEG-4 - MPEG-4/Η.264

54 Το ψηφιακό βίντεο υψηλής ευκρίνειας (HDV) Χαρακτηριστικά Αναλύσεις 720p (1280x720pixel, progressive) και 1080i (1920xl080pixel, interlaced) Λόγος πλευρών 16:9 Συμπίεση α) MPEG-2 με 25 Mbps β) MPEG-4/Η.264 με έως 24 Mbps (AVCHD) Πλεονεκτήματα Μεγαλύτερη ανάλυση (720 ή 1080 γραμμές) άρα περισσότερη ευκρίνεια Άριστη απόδοση χρωματικής πληροφορίας

55 Επεξεργασία Video Επεξεργασία Video Σύλληψη ή εισαγωγή video Αντιγραφή, αποκοπή, επικόλληση video clip Εισαγωγή εφέ αλλαγής πλάνου Μοντάζ καναλιών video Εφαρμογή ειδικών φίλτρων σε video clip Εισαγωγή αρχείων ήχου Εισαγωγή αρχείων εικόνας και γραφικών Εισαγωγή κειμένου και τίτλων Animation σε video clip, τίτλους και γραφικά Ρύθμιση έντασης clip ήχου Αλλαγή χρονικής δά διάρκειας video clip Μείξη καναλιών ήχων Εξαγωγή και συμπίεση video, εικόνας, ήχου Προγράμματα επεξεργασίας Microsoft Movie Maker Premiere της Adobe Final Cut της Apple Media Composer της Avid κ.α.

56 Δίκτυο ηλεκτρονικών υπολογιστών Επιτρέπουν την επικοινωνία μεταξύ δύο ή περισσότερων τερματικών (endpoints) Ένα σύνολο ανεξάρτητων διασυνδεδεμένων ηλεκτρονικών υπολογιστών και άλλων ηλεκτρονικών συσκευών (εκτυπωτές, plotters, modem κ.λ.π.) ) που είναι ικανές να ανταλλάζουν πληροφορίες. Η λειτουργία του δικτύου εξαρτάται από το είδος της πληροφορίας που επικοινωνεί αν η επικοινωνία πρέπει να είναι αμφίδρομη ή όχι αν η επικοινωνία πρέπει να είναι σε πραγματικό χρόνο πόσους χρήστες θα πρέπει να εξυπηρετεί το δίκτυο ταυτόχρονα αν οι χρήστες πρέπει να «ζευγαρώνονται» ζ ώ αν οι συνδέσεις θα είναι μόνιμες ή προσωρινές από την τυπική διάρκεια μια σύνδεσης

57 Τύποι Δικτύων Δίκτυα μεταγωγής κυκλώματος Προσφέρει αφιερωμένη γραμμή / διαδρομή (path) μεταξύ των χρηστών για την διάρκεια της κλήσης Χρησιμοποιείται στα τηλεφωνικά δίκτυα Είναι σαν να χρησιμοποιείς έ δ ό δ ό ένα «ιδιωτικό δρόμο» Δίκτυο μεταγωγής κυκλώματος

58 Δίκτυο Μεταγωγής Πακέτων Κάθε μήνυμα χωρίζετε σε πακέτα Τα πακέτα μεταφέρονται ανεξάρτητα ακολουθώντας ακαθόριστες διαδρομές μέσω διαθέσιμων κόμβων του δικτύου διαφορετικά πακέτα μπορούν να πάρουν διαφορετικές διαδρομές και χρόνο το μήνυμα συναρμολογείτε στον προορισμό του το μήνυμα μπορεί να μην μεταφερθεί με την μεγαλύτερη ταχύτητα αλλά η πιθανότητα ότι θα μεταφερθεί είναι μεγάλη Είναι σαν να χρησιμοποιείς μία «κοινή λεωφόρο» Σύγκρινε με την τηλεφωνική επικοινωνία που βασίζεται σε αποκλειστικές γραμμές Δίκτυο μεταγωγής πακέτων

59 Κατηγορίες δικτύων Σύμφωνα με τη γεωγραφική κατανομή Τοπικό δίκτυο (Local Area Network LAN) Ένα μικρό δίκτυο, το οποίο συνενώνει ηλεκτρονικούς υπολογιστές που βρίσκονται σε κοντινή απόσταση. Συνήθως στο ίδιο γραφείο, στο ίδιο κτίριο ή σε κοντινά κτίρια. Μητροπολιτικό δίκτυο (Metropolitan Area Network MAN) Ένα δίκτυο στο οποίο είναι διασυνδεδεμένος εξοπλισμός που κατανέμεται σε μια πόλη. Δίκτυο ευρείας περιοχής (Wide Area Network WAN) Είναι δίκτυο το οποίο συνενώνει ηλεκτρονικούς υπολογιστές που βρίσκονται σε μεγάλη απόσταση. Συνήθως είναι συνένωση τοπικών δικτύων που βρίσκονται σε διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές.

60 Σύμφωνα με την τοπολογία Τοπολογία αστέρα Οι υπολογιστές συνδέονται με ένα μεγάλο κεντρικό υπολογιστή αυξημένης ισχύος. ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ: Κατηγορίες δικτύων είναι γρήγορο δίκτυο εάν ένας υπολογιστής παρουσιάσει πρόβλημα σύνδεσης, δεν επηρεάζει το δίκτυο και εντοπίζεται εύκολα ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ: εάν ο κεντρικός υπολογιστής χαλάσει δεν λειτουργεί κανένας υπολογιστής

61 Σύμφωνα με την τοπολογία Τοπολογία αρτηρία Οι υπολογιστές (σταθμοί) συνδέονται σε σειρά πάνω σε ένα κεντρικό καλώδιο το οποίο είναι και το μοναδικό μέσο μετάδοσης. Κάθε σταθμός έχει μια μοναδική ταυτότητα (διεύθυνση). ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ: εύκολος και φθηνός τρόπος σύνδεσης ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ: Κατηγορίες δικτύων είναι σχετικά αργό εάν το καλώδιο χαλάσει σε ένα σημείο το δίκτυο δεν λειτουργεί σωστά

62 Σύμφωνα με την τοπολογία Τοπολογία δακτυλίου Η τοπολογία δακτυλίου είναι μια σύνδεση από σημείο σε σημείο η οποία δημιουργεί σε κλειστό Κατηγορίες δικτύων κύκλωμα. Η ροή της πληροφορίας είναι πάντα προς μια κατεύθυνση ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ: αν το μήνυμα χαθεί ποτέ δεν επιστρέφει στον αρχικό κόμβο άρα ποτέ ο κόμβος δεν θα μπορούσε να προχωρήσει στην επανεκπομπή του. όχι αξιοπιστία αφού η κατάρρευση ενός σταθμού μπορεί να παραλύσει το δίκτυο Υπάρχουν κι άλλες σύνθετες τοπολογίες ολο π.χ. τοπολογία δέντρου, διασταυρωμένων δακτυλίων, πλήρης διασύνδεσης, ακανόνιστης κ.α.

63 Εύρος ζώνης και Χωρητικότητα Εύρος ζώνης (bandwidth) ενός καναλιού Η διαφορά ανάμεσα στη μέγιστη και στην ελάχιστη συχνότητα, στην οποία η γραμμή μπορεί να μεταδώσει πληροφορίες (σε μονάδες Hz) Κάθε σύστημα έχει ένα πεπερασμένο εύρος ζώνης (finite bandwidth) Χωρητικότητα (capacity) ενός μέσου μετάδοσης Ένα μέτρο της δυνατότητας μεταφοράς δδ δεδομένων από μια γραμμή επικοινωνίας Ορίζεται ως ο μέγιστος ρυθμός μεταφοράς δεδομένων που υποστηρίζεται από το κανάλι, χωρίς η μετάδοση να χαρακτηρίζεται ηρζ από την εμφάνιση σφαλμάτων Μονάδες bit ανά δευτερόλεπτο ή bps bits per sec. Η χωρητικότητα η ενός μέσου μετάδοσης συσχετίζεται με το εύρος ζώνης Ένα μέσο μετάδοσης με μεγάλο εύρος ζώνης έχει αντίστοιχα και μεγάλη χωρητικότητα.

64 Περιορισμός εύρου ζώνης Σε κάθε εφαρμογή υπάρχει πεπερασμένο εύρος ζώνης Για οικονομικούς λόγους, τα μέσα μετάδοσης είναι σχεδιασμένα να επιτρέπουν συγκεκριμένη περιοχή ή ζώνη συχνοτήτων. π.χ. το τηλεφωνικό δίκτυο συνεστραμμένα καλώδια 300 Hz έως 3400 Hz. Επομένως το εύρος ζώνης είναι 3400 Hz 300 Hz = 3100 Hz = 3.1 KHz Η ανάπτυξη του Internet και η ανάγκη για περισσότερο εύρος ζώνης μας οδήγησε στην ανάπτυξη νέων δικτύων τηλεπικοινωνίας: Πχ Οπτικά δίκτυα (πχ χ PON) και Ασύρματες τεχνολογίες (πχ, Wi-Fi, WiMax)

65 Διαδίκτυο Είναι ένα παγκόσμιο δίκτυο πολλών δικτύων υπολογιστών Συνδέει εκατομμύρια Η/Υ παγκοσμίως κάθε Η/Υ μπορεί να επικοινωνήσει με ένα άλλο Η/Υ αρκεί να είναι και οι δύο συνδεδεμένοι στο διαδίκτυο κάθε Η/Υ στο διαδίκτυο ονομάζεται κόμβος ή host και είναι ανεξάρτητος Ο χειριστής του Η/Υ αποφασίζει ποιες τοπικές λειτουργίες θα είναι διαθέσιμες στο διαδίκτυο και ποιες λειτουργίες του διαδικτύου μπορεί να χρησιμοποιεί. Το διαδίκτυο είναι σχεδιασμένο έτσι ώστε να μην υπάρχει κεντρικός έλεγχος. Δηλ. δεν υπάρχει κεντρικός υπολογιστής που να ελέγχει το διαδίκτυο. Το Διαδίκτυο θεωρείται το πιο σημαντικό επιστημονικό όργανο στο τέλος του 20ου αιώνα Προσοχή: Δεν βρίσκουμε κάτι στο διαδίκτυο (στο Internet). Βρίσκουμε κάτι μέσω του διαδικτύου ή χρησιμοποιώντας το διαδίκτυο.

66 Η Εξέλιξη του Διαδικτύου Χρόνος Γεγονός 1952 Δημιουργία του Advanced Research Projects Agency (ARPA) στις ΗΠΑ Κατασκευή του πρώτου δικτύου (ARPANET) μεταξύ τεσσάρων σημείων τοποθετημένων στα πανεπιστήμια UCLA, Stanford, UCSB και University of Utah. (Έληξε το 1989 και συνεχίζεται με το Διαδίκτυο) 1972 Ο Ray Tomlinson του BBN γράφει τον κωδικό για το πρώτο πρόγραμμα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου ( ). Το Network Control Protocol (NCP) χρησιμοποιείται για τη μεταφορά δεδομένων στο ίδιο δίκτυο Δημιουργείται το TCP/IP για μεταφορά δεδομένων μεταξύ δικτύων. Χρησιμοποιείται για πρώτη φορά ο όρος διαδίκτυο. δί (TCP - Vinton Cerf) 1976 Μεταφορά δεδομένων μέσω ομοαξονικού καλωδίου. Χρησιμοποιείται το TCP/IP στο ARPANET Η IBM κατασκευάζει το BITNET για ηλεκτρονικό ταχυδρομείο και listserves (αποστολή μηνυμάτων σε μέλη καταλόγων) Το University of Wisconsin δημιουργεί το Domain Name System (DNS) για την ευκολότερη μεταφορά δεδομένων μεταξύ κεντρικών υπολογιστών (servers) Κατασκευάζονται οι γραμμές μεταφοράς T1 (μέχρι και 1.5 Mbps) Το σύστημα υπερκείμενου (Hypertext) δημιουργείται για τη μεταφορά δεδομένων στο διαδίκτυο. (Tim Berners-Lee (CERN -Geneva)) 1992 Εισαγωγή του Παγκόσμιου Ιστού (World Wide Web (WWW)). (1993 Mosaic) 1996-present Εμφανίζονται οι Ανεξάρτητοι Παροχής Υπηρεσιών Διαδικτύου (Independent Internet Service Providers (ISPs)).