Προσομοιώσεις και οπτικοποιήσεις στη μαθησιακή διαδικασία

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Προσομοιώσεις και οπτικοποιήσεις στη μαθησιακή διαδικασία Πολυμεσικά στοιχεία Διδάσκων: Καθηγητής Αναστάσιος Α. Μικρόπουλος

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

ΠΟΛΥΜΕΣΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Διευθυντής Τ. Α. Μικρόπουλος Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Παιδαγωγικό Τμήμα Δημοτικής Εκπαίδευσης

Πολυμέσα Ο όρος πολυμέσα αναφέρεται στο συνδυασμό πολλών τρόπων αναπαράστασης της πληροφορίας (όπως προκύπτουν από διάφορα μέσα) όπως το κείμενο, οήχος, η σταθερή εικόνα, το κινούμενο σχέδιο, το βίντεο. Τα πολυμέσα προϋπήρχαν του υπολογιστή, μέσα από το δύσκολο και δύσχρηστο συγχρονισμό πολλών συσκευών (κειμένου, ήχου και εικόνας) για μια οπτικοακουστική παρουσίαση. Ο σύγχρονος υπολογιστής είναι μία μηχανή πολυμέσων, αφού διαχειρίζεται όλες τις παραπάνω μορφές πληροφορίας.

Αλληλεπιδραστικά ή διαδραστικά πολυμέσα Τα αλληλεπιδραστικά ή διαδραστικά πολυμέσα αναφέρονται σε συστήματα που περιλαμβάνουν ένα επίπεδο αλληλεπίδρασης με το χρήστη, τουλάχιστον όσον αφορά στη ροή παρουσίασης τουπεριεχομένουκαιπάνταμέσασταόριαπουέχουν προβλεφθεί από το δημιουργό της πολυμεσικής εφαρμογής. Η διαχείριση πολυμέσων, ακόμα και από τον μη εξειδικευμένο χρήστη, παρέχει πολλές δυνατότητες για τη δημιουργία και παρουσίαση περιεχομένου ενταγμένου σε ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο υπό τον άμεσο έλεγχο του χρήστη δημιουργού.

Απομνημόνευση και μάθηση ΑΙΣΘΗΣΗ - ΜΕΣΟ Ανάγνωση Ακοή Όραση Ακοή και Όραση Συζήτηση Λόγος και ενέργειες Γεύση Αφή Όσφρηση ΑΠΟΜΝΗΜΟΝΕΥΣΗ 10% 20% 20% 50% 70% 90% ΜΑΘΗΣΗ 11% 83% 1% 1.5% 3.5%

Οι πολυμεσικές παρουσιάσεις ελκύουν και διατηρούν το ενδιαφέρον του χρήστη κυρίως λόγω των πολλαπλών αναπαραστάσεων της πληροφορίας που παρέχουν ακόμα και για τα ίδια δεδομένα, με συνέπεια την παράλληλη ενεργοποίηση περισσότερων της μίας αισθήσεων. Αποτελέσματα εμπειρικών μελετών έχουν δείξει ότι η χρήση του λογισμικού παρουσιάσεων κατά τη διδακτική πράξη σε σχέση με το συμβατικό τρόπο διδασκαλίας ενισχύει την αποτελεσματικότητα των μαθητών και τους παρέχει κίνητρα για μάθηση.

Αναλογικά και ψηφιακά μεγέθη Αναλογικό είναι το μέγεθος που μεταβάλλεται συνεχώς στο χρόνο ή / και στο χώρο. Αναλογικά είναι τα περισσότερα φυσικά μεγέθη (π.χ. θερμοκρασία, πίεση). 35 30 25 20 15 10 5 ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ( Ο C) 0 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ ΜΑΡΤΙΟΣ ΑΠΡΙΛΙΟΣ ΜΑΙΟΣ ΙΟΥΝΙΟΣ ΙΟΥΛΙΟΣ ΑΥΓΟΥΣΤΟΣ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ ΜΗΝΕΣ

Αναλογικά και ψηφιακά μεγέθη Αναλογικά μεγέθη, συστατικά των πολυμέσων, είναι ο ήχος και η εικόνα. Μέχρι την εμφάνιση της ψηφιακής τεχνολογίας, οήχοςκαι η εικόνα παράγονταν, μεταδίδονταν, αποθηκεύονταν και αναπαράγονταν μόνο με αναλογικό τρόπο. Ψηφιακό ονομάζεται ένα σήμα που αποτελείται από μια ακολουθία διακριτών (ξεχωριστών) τιμών. Συνήθως οι τιμές είναι κωδικοποιημένες στο δυαδικό σύστημα και εξαρτώνται από το χρόνο ή το χώρο.

Αναλογικά και ψηφιακά μεγέθη Η διαχείριση αναλογικών μεγεθών στον υπολογιστή όπως ο ήχος και η εικόνα, απαιτεί την ψηφιοποίηση και κωδικοποίησή τους. Για να αντιληφθεί ο άνθρωπος τον ήχο ή την εικόνα όπως προκύπτουν από την επεξεργασία τους στον υπολογιστή, πρέπει να μετατραπούν πάλι σε αναλογικά σήματα.

Αναλογικά και ψηφιακά μεγέθη Τη διπλή διαδικασία μετατροπής του αναλογικού σε ψηφιακό σήμα και του ψηφιακού πάλι σε αναλογικό, την αναλαμβάνουν ειδικά κυκλώματα, οι ψηφιοαναλογικοί μετατροπείς (ADC, Analog to Digital Converters), όπως είναι οι γνωστές κάρτες ήχου και γραφικών.

Ψηφιοποίηση αναλογικού σήματος 1. Δειγματοληψία του σήματος. Από το άπειρο πλήθος τιμών του συνεχούς σήματος, κρατιέται μόνο ένα σύνολο διακριτών τιμών. Έτσι όμως εμφανίζονται περιορισμοί ως προς την ακρίβεια απόδοσης του αναλογικού μεγέθους, αφού χάνονται κάποια τμήματά του. 2. Κβάντωση. Καθορίζονται οι διακριτές τιμές που επιλέγονται απότηδειγματοληψία.

Ψηφιοποίηση αναλογικού σήματος 3. Αφού επιλεχθούν οι τιμές, γίνεται η κωδικοποίησή τους στο δυαδικό σύστημα (0 και 1).

Ο ήχος Ήχοςείναικάθετιπουακούμε. Ο ήχος παράγεται από μια πηγή, διαδίδεται με τη βοήθεια ενός μέσου που συνήθως είναι ο αέρας και συλλαμβάνεται απότοαυτί. Όταν ο αέρας πάλλεται, δημιουργούνται κύματα. Αυτά συλλαμβάνονται ως ήχος. Το πλάτος και η συχνότητα των κυμάτων διαμορφώνουν τα κύρια χαρακτηριστικά του ήχου.

Ο ήχος Ο ήχος είναι ένα αναλογικό φυσικό μέγεθος, το οποίο για να διαχειρισθεί ο υπολογιστής πρέπει να το μετατρέψει σε ψηφιακό σήμα με το κατάλληλο υλικό και λογισμικό. Το υλικό που απαιτείται είναι ένας ψηφιοαναλογικός μετατροπέας, που μαζί με άλλα εξαρτήματα για τη ψηφιακή επεξεργασία του σήματος (DSP, Digital Signal Processing), συγκροτούν την κάρτα ήχου.

Η κάρτα ήχου Η είσοδος του αναλογικού σήματος του ήχου στον υπολογιστή γίνεται από την κάρτα ήχου μέσω μικροφώνου ή αναλογικά ηχογραφημένου σήματος (line). Για να οδηγηθεί το ηχητικό σήμα στα ηχεία ή στα ακουστικά που είναι αναλογικές συσκευές, η κάρτα ήχου μετατρέπει το αντίστοιχο αρχείο σε αναλογικό.

Η κάρτα ήχου Η δειγματοληψία του σήματος γίνεται συνήθως στις συχνότητες 8000Hz, 11025 Hz, και 44100 Hz που δηλώνουν το πόσα δεδομένα λαμβάνει ο μετατροπέας ανά δευτερόλεπτο. Αποτέλεσμα είναι ο ψηφιακός ήχος που αποθηκεύεται στον υπολογιστή με τη μορφή κάποιου αρχείου. Οι κάρτες ήχου ξεχωρίζουν από τον αριθμό των bit με τον οποίο αναπαριστάνεται ο ήχος σε ψηφιακή μορφή. Όσο μεγαλύτερος είναι αυτός ο αριθμός τόσο πιο ποιοτικό προκύπτει το αποτέλεσμα και αυξάνονται οι δυνατότητες αναπαράστασης ήχων (stereo, Dolby surround, κλπ). Οι κάρτες είναι συνήθως των 8-bit, 16-bit, 32-bit, 64-bit.

Είδη & αρχεία ήχου ήχος MIDI Το MIDI (Musical Instrument Digital Interface) είναι ένα πρότυπο που αναπτύχθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1980 για την επικοινωνία ανάμεσα στα ηλεκτρονικά μουσικά όργανα (synthesizers). Το MIDI παρέχει ένα πρωτόκολλο (οδηγίες) για μεταφορά λεπτομερούς περιγραφής ενός μουσικού κομματιού. Με MIDI περιγράφονται οι νότες, ηέντασητουήχουκαθώςκαιτο μουσικό όργανο που θα παίξει τις συγκεκριμένες νότες. Το MIDI δεν είναι ψηφιοποιημένος ήχος. Τα αρχεία mid αποτελούνται από εντολές. Είναι το αντίστοιχο των διανυσματικών γραφικών σε αντιδιαστολή με τα ψηφιογραφικά.

Είδη & αρχεία ήχου ψηφιακός ήχος Στα αρχεία αυτού του τύπου (audio, mp3, wav, κλπ) αποθηκεύεται ο πλήρης ήχος της πηγής. Κάθε αρχείο περιέχει πληροφορίες όπως το βάθος bit, τη συχνότητα δειγματοληψίας, τον αριθμό των καναλιών (μονοφωνικός, στερεοφωνικός, ήχος περιβάλλοντος) και τη συμπίεση. Έτσι η εφαρμογή που θα αναπαράγει τον ήχο μπορεί να διαβάσει το αρχείο σωστά.

Μέγεθος αρχείου ήχου Μέγεθος (ΜΒ) = = διάρκεια (sec) x συχνότητα δειγματοληψίας (Hz) x μέγεθος δείγματος (bit) Παράδειγμα 180sec x 44100Hz x 16bit = 127,008,000bit = 15,876,000byte = 15,14 MB μονοφωνικού ήχου Για στερεοφωνικό ήχο 2 x 15,14 MB = 30,28 MB

Συμπίεση ήχου Τα αρχεία ψηφιοποιημένου ήχου καταλαμβάνουν συνήθως μεγάλο χώρο αποθήκευσης. Όσο καλύτερης ποιότητας είναι ο ήχος τόσο μεγαλύτερο χώρο καταλαμβάνει. Για παράδειγμα ένα τραγούδι 3 λεπτών γραμμένο σε μουσικό CD καταλαμβάνει περίπου 32ΜΒ. Η λύση στο πρόβλημα του χώρου δίνεται από τις τεχνικές συμπίεσης, που περιορίζουν το μέγεθος του απαιτούμενου αποθηκευτικού χώρου.

Συμπίεση ήχου Αυτό βέβαια έχει και συνέπειες, όπως η μείωση της ποιότητας του ήχου ή η χρήση ειδικών συσκευών για την ανάγνωση των νέων αρχείων ήχου. Η πιο κοινή μέθοδος συμπίεσης είναι το πρότυπο MP3. Με τη μέθοδο αυτή ο ήχος συμπιέζεται κατά 12.5 φορές. Έτσι το προηγούμενο τραγούδι σε μορφή αρχείου MP3 θα καταλαμβάνει αντί για 32 μόνο 2.5 ΜB.

Τύποι αρχείων ήχου Τύπος.wav.mid.aif Πρότυπο Wave MIDI AIFF Χαρακτηριστικά Είναι το πρότυπο αποθήκευσης ψηφιακού ήχου Πρότυπο για μουσικά αρχεία MIDI Ψηφιοποιημένος ήχος για όλα σχεδόν τα λειτουργικά.mp3.wma.ra MPEG-layer 3 WMA Real Audio Πρότυπο συμπιεσμένων αρχείων Windows Media Audio Άμεση αναπαραγωγή ήχων στο Διαδίκτυο

Γραφικά και Εικόνα Ο άνθρωπος είναι γενικά οπτικός τύπος, δέχεται και αφομοιώνει πληροφορίες γρηγορότερα και αποδοτικότερα όταν αυτές είναι εικόνες, παρά όταν τις διαβάζει ή τις ακούει. Υπάρχουν διάφορα είδη εικόνας, κάθε ένα από τα οποία είναι κατάλληλο για συγκεκριμένα είδη εφαρμογών.

Γραφικά και Εικόνα Στους υπολογιστές οι εικόνες, τα εικονίδια, τα σχήματα, τα σχέδια και τα διαγράμματα χαρακτηρίζονται με τον όρο γραφικά (graphics). Τα γραφικά στην οθόνη μπορούν συνήθως να αλλάζουν μέγεθος, να χρωματίζονται, να γίνονται διαφανή, να τοποθετούνται μπροστά ή πίσω από άλλα αντικείμενα, ακόμα και να καθορίζεται το αν είναι ορατά ή αόρατα. Ανάλογα με τον τρόπο που περιγράφονται και αποθηκεύονται τα γραφικά στον υπολογιστή, διακρίνονται σε διανυσματικά (vector graphics) και χαρτογραφικά ή ψηφιογραφικά (bitmap graphics).

Διανυσματικά γραφικά Συντίθενται από γεωμετρικά αντικείμενα (καμπύλες, σχήματα) που περιγράφονται με μαθηματικό τρόπο. Έτσι ο υπολογιστής αποθηκεύει μόνο κάποιους αριθμούς για κάθε σχήμα, κάτι που συνεπάγεται τη γρήγορη ανάκτηση και σχεδίαση του γραφικού στην οθόνη. Χαρακτηριστικό των διανυσματικών γραφικών είναι η αλλαγή του μεγέθους τους χωρίς αλλαγή της ποιότητας της εικόνας.

Χαρτογραφικά ή Ψηφιογραφικά γραφικά Το βασικό δομικό στοιχείο μιας ψηφιογραφικής (raster) εικόνας είναι η κουκίδα ή ψηφίδα ή αλλιώς εικονοστοιχείο (pixel). Μια ψηφιογραφική εικόνα αποτελείται από ένα αριθμό από κουκίδες. Χαρακτηριστικό των ψηφιογραφικών γραφικών είναι η αύξηση του κόκκου με τη μεγέθυνση της εικόνας.

Σύλληψη εικόνας Η σύλληψη εικόνας και η εισαγωγή της στον υπολογιστή σε ψηφιακή μορφή γίνεται με δύο τρόπους: 1. Με τη χρήση σαρωτή (scanner) για τη ψηφιοποίηση αναλογικών εικόνων όπως οι φωτογραφίες. 2. Με χρήση ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής που αποθηκεύει απευθείας ψηφιακή εικόνα.

Σαρωτής (scanner) Ο σαρωτής αποτελείται από μια πηγή φωτός, μια επιφάνεια τοποθέτησης του εγγράφου και έναν ανιχνευτή φωτός (δέκτη). Το φως που εκπέμπει η πηγή ανακλάται από το έγγραφο και φτάνει στο δέκτη. Ανάλογα με τη μεταβολή που έχει υποστεί το φως, δημιουργείται ένα ηλεκτρικό σήμα που βρίσκεται σε αντιστοιχία με την μορφή της εικόνας. Το ηλεκτρικό αυτό σήμα ψηφιοποείται. Το αποτέλεσμα είναι ένας πίνακας εικονοστοιχείων (pixels). Το μέγεθος του πίνακα εξαρτάται από το είδος της εικόνας (ασπρόμαυρη ή έγχρωμη) και από την πυκνότητα που ορίζεται ως ο αριθμός των εικονοστοιχείων ανά ίντσα. Αυτό το μέγεθος είναι η ανάλυση της εικόνας.

Ψηφιακή κάμερα Σε αντίθεση με τις αναλογικές, μία ψηφιακή μηχανή αποθηκεύει τη φωτογραφία όχι σε φιλμ αλλά σε τσιπ μνήμης. Ο αριθμός των φωτογραφιών που μπορεί να αποθηκεύσει εξαρτάται από το μέγεθος της μνήμης της και ελαττώνεται όσο η ανάλυση αυξάνει.

Ποιότητα γραφικών Η ποιότητα μιας εικόνας εξαρτάται από την πυκνότητα των εικονοστοιχείων (ανάλυση εικόνας) και τον αριθμό των χρωμάτων της. Όσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα των εικονοστοιχείων και όσο περισσότερα τα χρώματα, τόσο πιο ρεαλιστική είναι και η αναπαραγόμενη εικόνα.

Ανάλυση εικόνας Η ανάλυση εικόνας (Image resolution) αναφέρεται στην πυκνότητα των εικονοστοιχείων μέσα στην εικόνα και μετριέται σε εικονοστοιχεία ανά ίντσα (pixels per inch, ppi). Εικόνα με ανάλυση 72 ppi σημαίνει ότι περιέχει 72 pixels (πλάτος) x 72 pixels (ύψος) = 5.184 κουκίδες ανά τετραγωνική ίντσα. Παράδειγμα Εικόνα διαστάσεων 3x3 ίντσες με ανάλυση 72 ppi, έχει: 72 pixels (πλάτος) x 72 pixels (ύψος) x 3 x 3 = 46.656 pixels. Η ίδια εικόνα σε ανάλυση 300 ppi θα έχει 810.000 pixels.

Ανάλυση εικόνας Οι μεγάλες αναλύσεις προσφέρουν μεγαλύτερη λεπτομέρεια και ομαλότερη χρωματική μετάβαση μέσα σε μια εικόνα. Τα τυπογραφεία χρησιμοποιούν αναλύσεις πάνω από 1000 ppi.

Αριθμός χρωμάτων Ως βάθος χρώματος (color depth) ορίζεται ο αριθμός των bit που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση της πληροφορίας του χρώματος ενός pixel. Μεγάλο βάθος χρώματος σημαίνει πολλά διαθέσιμα χρώματα και πιο ακριβή χρωματική αναπαράσταση της ψηφιακής εικόνας. Παράδειγμα 1 bit: 2 χρώματα (π.χ. άσπρο, μαύρο) 8 bit: 2 8 = 256 χρώματα (απλά ικανοποιητικό) 24 bit: 2 24 = 1,677,7216 χρώματα (φωτορεαλιστικό)

Μέγεθος αρχείου ψηφιογραφικής εικόνας Μέγεθος (ΜΒ) = = (ανάλυση πλάτους) x(ανάλυση ύψους) x (βάθος χρώματος) Παράδειγμα (1024 x 768)pixels x 24bit = 786,432p x 24bit = 18,874,368 bit = = 2,359,296 byte = 2,25 MB

Αναπαράσταση του χρώματος στον υπολογιστή Το μοντέλο RGB (Red-Green-Blue) (κυρίως για έγχρωμες οθόνες και κάμερες) Το χρωματικό μοντέλο RGB εκφράζει το κάθε χρώμα σε συνάρτηση των τριών βασικών χρωμάτων, δηλαδή του κόκκινου, του πράσινου και του μπλε, από όπου έχει πάρει και το όνομά του (RGB). Το μοντέλο RGB βασίζεται στον τρόπο με τον οποίο το ανθρώπινο μάτι αντιλαμβάνεται τα χρώματα και χρησιμοποιείται κυρίως στις οθόνες των υπολογιστών. Κάθε χρώμα ορίζεται ως ο συνδυασμός των τριών βασικών χρωμάτων και εκφράζεται από τρεις συντεταγμένες που αντιστοιχούν σε ένα μοναδικό σημείο στο χρωματικό χώρο του μοντέλου RGB.

Αναπαράσταση του χρώματος στον υπολογιστή Το μοντέλο CMYΚ (Cyan-Magenta-Yellow-Black) (κυρίως για τυπογραφικές εργασίες) Το μοντέλο CMYΚ είναι ουσιαστικά το συμπληρωματικό μοντέλο του RGB. Σε αντίθεση με το RGB που χρησιμοποιείται στις οθόνες των υπολογιστών, το CMYΚ αναπτύχθηκεγιατις ανάγκες των έγχρωμων εκτυπωτών.

Συμπίεση εικόνας Όπως και τα αρχεία ήχου, έτσι και τα αρχεία εικόνας καταλαμβάνουν μεγάλο αποθηκευτικό χώρο. Αυτό συμβαίνει ιδιαίτερα στα ψηφιογραφικά γραφικά. Έτσι για ένα γραφικό 800 x 600 εικονοστοιχείων (μέγεθος που καταλαμβάνει στην οθόνη) με βάθος χρώματος 24bit, χρειάζονται 1,44ΜΒ. Για την εξοικονόμηση αποθηκευτικού χώρου και τη γρήγορη διακίνηση των αρχείων στο Διαδίκτυο, εφαρμόζονται διάφορες τεχνικές συμπίεσης, που αποτελούν πρότυπα.

Συμπίεση εικόνας Ανάλυση (dpi) Διτονική (ΜΒ) Κλίμακα του Γκρίζου με 4-6 bit/pixel (ΜΒ) Έγχρωμη με 24-32 bit/pixel (ΜΒ) 200 0.48 1.9 7.7 15 61 300 1.09 4.4 17.4 35 140 400 1.93 7.7 0.9 62 247

Τα πρότυπα JPEG και GIF Το JPEG σχεδιάστηκε από την ομάδα Joint Photographic Expert Group σε συνεργασία με την Διεθνή Ένωση Τηλεπικοινωνιών. Πρόκειται ίσως για το σημαντικότερο και πιο αποτελεσματικό πρότυπο συμπίεσης εικόνας, το οποίο κερδίζει συνεχώς έδαφος στις εφαρμογές πολυμέσων. Μπορεί να δώσει αρχεία μέχρι και 100 φορές μικρότερα από τα αρχικά. Το πρότυπο GIF (Graphics Interchange Format) συμπιέζει εικόνες με βάθος χρώματος μέχρι 8 bit (μέχρι 256 χρώματα). Είναι πολύ διαδεδομένο στις ιστοσελίδες.

Συνηθισμένοι τύποι αρχείων εικόνων ΑΡΧΕΙΟ.bmp.tif.jpg.gif.psd.cdr.wmf.eps ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Αναπτύχθηκε για το λογισμικό Paintbrush των Windows (Tagged Image File) Χρησιμοποιείται συνήθως σε φωτογραφικές εφαρμογές Συμπίεση ψηφιογραφικών γραφικών με μείωση ποιότητας Πρότυπο συμπίεσης ψηφιογραφικών γραφικών (PhotoShop image) Αρχεία του προγράμματος Adobe Photoshop Διανυσματικό. Μικρό μέγεθος αρχείου (Windows MetaFile) Διανυσματικές κυρίως εικόνες για windows (Encapsulated PostScript) Διανυσματικό, διαδεδομένο στις γραφικές τέχνες ΧΡΗΣΕΙΣ Πολυμέσα, παρουσιάσεις Διατήρηση όλης της αρχικής πληροφορίας, εκτύπωση Εικόνες στο Διαδίκτυο Εικόνες στο Διαδίκτυο Εικόνες με διαφάνεια. Αποθήκευση εικόνας για περαιτέρω επεξεργασία Γραφικές τέχνες Εφαρμογές Windows Γραφικές τέχνες, εκτύπωση

Συνηθισμένοι τύποι αρχείων εικόνων Αρχείο Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα.bmp.tif.jpg.gif.psd.cdr.wmf.eps Αποδίδει σε περιβάλλον Windows Ασυμπίεστη πληροφορία χωρίς απώλειες. Συμβατό με όλα τα συστήματα υλικού και λογισμικού. Συμπιέζεται Δυνατότητα καθορισμού του βαθμού συμπίεσης. Δυνατότητα πραγματικού χρώματος Μικρό μέγεθος, εύκολη μεταφορά, συμπιέζεται Διατηρεί πληροφορίες όπως layers και channels για την επεξεργασία της εικόνας Διανυσματικό. Μικρό μέγεθος αρχείου Αποδίδει σε περιβάλλον Windows Ευέλικτος τύπος αρχείου Απώλεια πληροφορίας Μεγάλο μέγεθος Συμπίεση με απώλειες Περιορισμός στα 256 χρώματα Συμβατό μόνον με συγκεκριμένες εφαρμογές Μη φωτορεαλιστική αναπαράσταση Μεγάλο μέγεθος αρχείου

Κάρτα γραφικών Η κάρτα γραφικών αντίστοιχα με την κάρτα ήχου είναι ένας ψηφιοαναλογικός μετατροπέας σήματος, και διαχειρίζεται ότι έχει σχέση με την εικόνα. Για να μην απασχολείται ο επεξεργαστής του υπολογιστή με τη διαχείριση της εικόνας, οι κάρτες έχουν δικούς τους επεξεργαστές που ονομάζονται και επιταχυντές. Κύριο χαρακτηριστικό της κάρτας γραφικών εκτός από τον επιταχυντή, είναι η μνήμη της, με συνηθισμένη τιμή τα 128ΜΒ.

Οθόνες Η οθόνη αποτελεί το συνηθέστερο μέσο επικοινωνίας χρήστη και υπολογιστή. Στην οθόνη απεικονίζεται το τελικό αποτέλεσμα κάθε γραφικής αλλά και οποιασδήποτε εργασίας. Η οθόνη μοιάζει πολύ με την τηλεόραση, έχοντας πολύ καλύτερη ποιότητα. Η εικόνα στην οθόνη αποτελείται από πλήθος εικονοστοιχείων (pixels). Όσο περισσότερα εικονοστοιχεία υπάρχουν στην οθόνη τόσο μεγαλύτερη είναι η ανάλυσή της και παρουσιάζεται καλύτερα η εικόνα.

Οθόνες καθοδικού σωλήνα Στο εσωτερικό της οθόνης τύπου καθοδικού σωλήνα υπάρχουν τρία πυροβόλα ηλεκτρονίων (κόκκινο, πράσινο, μπλε). Η κάρτα γραφικών καθοδηγεί αυτά τα πυροβόλα, δημιουργώντας μια δέσμη που καταλήγει στην επιφάνεια του καθοδικού σωλήνα και τη σαρώνει για να σχηματισθεί το αποτέλεσμα.

Οθόνες υγρών κρυστάλλων Οι οθόνες υγρών κρυστάλων (Liquid Crystal Displays, LCD) βασίζουν τη λειτουργία τους στην κατάσταση υγρών κρυστάλλων, που αλλάζει ανάλογα με το ρεύμα που περνάει.

Βίντεο Η κινούμενη εικόνα μέσω βίντεο απαιτεί την παρουσίαση πολλών εικόνων πλαισίων (frames) σε μια ακολουθία. Οι εικόνες αυτές απεικονίζουν διαδοχικές αλλαγές, δημιουργώντας την ψευδαίσθηση της κίνησης στο χώρο και στο χρόνο. Όσο πιο πολλές είναι οι διαδοχικές εικόνες, τόσο μικρότερη είναι η αλλαγή από τη μία στην άλλη και επομένως πιο ομαλή και συνεχόμενη είναι η κίνηση στην οθόνη. Το αναλογικό βίντεο απαιτεί την ψηφιοποίησή του για εισαγωγή στον υπολογιστή. Οι σύγχρονες βιντεοκάμερες είναι ψηφιακές και δεν απαιτείται η παραπάνω διαδικασία.

Αναλογικό βίντεο Πρότυπα αναμετάδοσης βίντεο - Συστήματα PAL (Phase Alternating Line), Ευρώπη, Αυστραλία NTSC (National Television Systems Committee), ΗΠΑ, Ιαπωνία SECAM (Sequential Color and Memory), Γαλλία, Ρωσία HDTV (High Definition TV), Τηλεόραση υψηλής ευκρίνειας Κωδικοποίηση βίντεο Component RGB YcbCr (Y: φωτεινότητα, CbCr: χρώμα) Καλή ποιότητα Composite (σύνθετο σήμα, σύνθεση φωτεινότητας και χρώματος) Χαμηλή ποιότητα (συμπίεση)

Ψηφιακό βίντεο: χαρακτηριστικά Συχνότητα δειγματοληψίας (sampling rate) Ταχύτητα διαδοχής πλαισίων (frame rate) Βάθος χρώματος (colour depth) Μέγεθος πλαισίου (frame size) Μέγεθος αρχείου = = ταχύτητα διαδοχής πλαισίων(fps) x βάθος χρώματος(bit) x μέγεθος πλαισίου(pixels) x διάρκεια(sec) Παράδειγμα 25(fps) x 24(bit) x (600 x 400)(pixels) x 1(sec) = 144,000,000bit = 18,000,000byte = 17,17MB (χωρίς ήχο)

Συμπίεση βίντεο Τα μεγάλα αρχεία βίντεο συμπιέζονται με διάφορες τεχνικές συμπίεσης, γνωστές ως CODECs (compressor / decompressor),. Η πιο γνωστή τεχνική είναι η συμπίεση σύμφωνα με τον οργανισμό mpeg (Moving Picture Experts Group).

Χαρακτηριστικά CODECs Αρχείο.avi.avi.mpg.mpg.avi.rm.mov.wmv Τύπος M-JPEG, χωρικός DV, χωρικός MPEG -1, VCD, χρονικός MPEG -2, SVCD DVD, χρονικός MPEG -4, DivX, χρονικός Real Media, χρονικός Quick Time, χρονικός Windows Media Video, χρονικός Χαρακτηριστικά Πλήρης επεξεργασία Πλήρης επεξεργασία Μερική επεξεργασία Μερική επεξεργασία Μερική επεξεργασία Μερική επεξεργασία Μερική επεξεργασία Μερική επεξεργασία

Ψηφιακό βίντεο DV Η τεχνολογία πλήρως ψηφιακού βίντεο (Digital Video, DV) χρησιμοποιεί κωδικοποίηση χρώματος component με καλή απόδοση και μεγάλη ανάλυση.

Κάρτα επεξεργασίας αναλογικού βίντεο

Κάρτα εισόδου ψηφιακού βίντεο Είσοδοι ψηφιακού βίντεο FireWire ή IEEE 1394

Κείμενο Το κείμενο (text) ήτανοπρώτοςτρόποςαπεικόνισης της πληροφορίας σε υπολογιστή και παραμένει μέχρι σήμερα ο κυρίαρχος.

Αναπαράσταση κειμένου ASCII (American Standard Code for Information Interchange) Είναι η πιο απλή και πιο διαδεδομένη μέθοδος αναπαράστασης κειμένου στους υπολογιστές. Αναπτύχθηκε από τον Αμερικάνικο Οργανισμό Προτυποποίησης. Είναι μια απλή κωδικοποίηση χαρακτήρων των 7 bit (=2 7 = 128 χαρακτήρες). Έτσι, οι χαρακτήρες που περιλαμβάνει είναι το λατινικό αλφάβητο και κάποια ειδικά σύμβολα. Το εκτεταμένο σύνολο χαρακτήρων χρησιμοποιεί 8 bit (=2 8 = 256 χαρακτήρες).

Πρότυπα κειμένου Κωδικοσελίδες (character sets) του ISO Κείμενο Mark-up Δομημένο κείμενο Υπερκείμενο (Hypertext) Το πρότυπο Unicode περιέχει ~65,000 χαρακτήρες, που περιλαμβάνουν χαρακτήρες από όλες σχεδόν τις γλώσσες του κόσμου.

Τύποι Αρχείων Κειμένων Αρχείο doc Χαρακτηριστικά Μη διανυσματικά αρχεία, μορφοποίηση Χρήση Συγγραφή pdf ppt Διανυσματικά αρχεία, μορφοποίηση Διανυσματικά αρχεία, μορφοποίηση Αποφυγή πειρατείας Παρουσιάσεις Postcript Διανυσματικά αρχεία, μορφοποίηση Εκτύπωση txt tex Διανυσματικά αρχεία Διανυσματικά αρχεία, μορφοποίηση Σημειωματάριο Επιστημονικά κείμενα html Ιδιότητες με ετικέτες (tags) Διαδίκτυο

Σύγκριση Τύπων Αρχείων Κειμένων Αρχείο Χωρητικότητα Ποιότητα Απόδοση Συμπίεσης doc pdf ppt postcript txt tex : Ευχρηστία : Αξιοπιστία : Μεταφερσιμότητα

Συγκριτικά Παραδείγματα Αποθηκεύοντας το ίδιο κείμενο 40 χαρακτήρων σε αρχεία τύπων doc, txt, ppt προκύπτουν τα ακόλουθα αποτελέσματα: Αρχείο doc ppt txt Χωρητικότητα 19 Kb 9 Kb 41 byte Επεξεργασία

Συγκριτικά Παραδείγματα Αντιγράφοντας κείμενο από αρχείο pdf σε αρχείο ppt, doc, txt και συμπιέζοντας (με winzip), προκύπτουν τα ακόλουθα: Αρχείο Χωρητικότητα (πρo συμπίεσης) Χωρητικότητα (μετά τη συμπίεση) Ποσοστό συμπίεσης (%) doc 23 Kb 3,27 Kb 86 pdf 81,5 Kb 7,41Kb 90 ppt 31 Kb 6,99Kb 78 txt 2,21 Kb 1,02 Kb 59

Βιβλιογραφία Μικρόπουλος, Τ. Α. (2000), Εκπαιδευτικό Λογισμικό. Θέματα σχεδίασης και αξιολόγησης λογισμικού υπερμέσων, Αθήνα: Κλειδάριθμος Μικρόπουλος, Τ. Α. (2006), Ο υπολογιστής ως γνωστικό εργαλείο, Αθήνα: Ελληνικά Γράμματα Γιούνης, Α., Μικρόπουλος, Τ. Α., Μπέλλου, Ι. (2006), Δημιουργώ και μαθαίνω με τον υπολογιστή, Αθήνα: Κλειδάριθμος Κόκκας, Δ. (2005), Σεμινάριο Ενημέρωσης Διδακτικού Προσωπικού, Πρόγραμμα Αναμόρφωσης Προπτυχιακών Προγραμμάτων Σπουδών Γ.Π.Α

Τέλος Ενότητας

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Σημειώματα

Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0. Έχουν προηγηθεί οι κάτωθι εκδόσεις: Έκδοση 1.0 διαθέσιμη εδώ. http://ecourse.uoi.gr/course/view.php?id=1367.

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκων: Καθηγητής Αναστάσιος Α. Μικρόπουλος. «Προσομοιώσεις και οπτικοποιήσεις στη μαθησιακή διαδικασία. Πολυμεσικά στοιχεία». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα 2014. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: http://ecourse.uoi.gr/course/view.php?id=1367.

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή, Διεθνής Έκδοση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη. [1] https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/.