Dydaktyka Informatyki-Wideo i dźwięk

Transkrypt

1 Instytut Matematyki Uniwersytet Gdański

2 Dźwięk Dźwięk zaburzenie falowe ośrodka sprężystego (np. powietrza). Źródło dźwięku wytwarza cykliczne zmiany ciśnienia powietrza, które sa odbierane przez zmysł słuchu jako dźwięk. Rysunek : Fala dźwiękowa

3 Dźwięk Sposoby zapisu dźwięku: Dźwięk analogowy zmieniajacy się w sposób ciagły sygnał elektryczny, który reprezentuje zmiany ciśnienia powietrza tworzace dźwięk. Odwzorowanie to nie jest idealne, a tylko przybliżone. Dźwięk cyfrowy przetworzenie zmiany ciśnienia powietrze na postać elektroniczna, a dalej numeryczna. Digitalizacja, czyli zamiana sygnału z postaci analogowej na cyfrowa odbywa się w trzech etapach. Pierwszy etap polega na pobieraniu z sygnału analogowego, w ustalonych odstępach czasu tzw. próbek i mierzeniu ich poziomu (próbkowanie). Następnie przypisuje się wartości zmierzonym poziomom dźwięku (skwantowanie). Na końcu dokonuje się zamiany sygnału impulsowego na postać binarna.

4 Dźwięk Rysunek : Dźwięk analogowy Rysunek : Kwantyzacja dźwięku

5 Dźwięk Rysunek : Sygnał cyfrowy czerwona linia Rysunek : Sygnał cyfrowy z większa częstościśa próbkowania

6 Dźwięk Jakość uzyskanych próbek zależy od częstotliwości próbkowania oraz dokładności zapisu liczbowego próbki. Większa częstotliwość próbkowania i większa dokładność zapisu przekłada się na wyższa jakość dźwięku cyfrowego. Płyty muzyczne CD sa zapisywanie z częstotliwościa próbkowania 44, 1 KHz (pomiar dokonuje się razy na sekundę) oraz każda wartość jest zapisana na dwóch bajtach. Taki format dźwięku nazywa się Wave (ang. wave fala).

7 Dźwięk Zadanie Oblicz, ile miejsca w pamięci komputera (w bitach) zajmuje jedna sekunda dźwięku zapisanego w jakości CD (pamiętaj, że dźwięk na płycie jest dźwiękiem stereo, dane sa więc zapisywanie osobno dla lewego i prawego kanału). Przedstawiony powyżej zapis dźwięku pochłana olbrzymia ilość pamięci. Bez zastosowania dodatkowych zabiegów trudno by było np. przesyłać dźwięk za pomoca sieci, w tym Internetu. Z pomoca przychodzi nam kompresja danych oraz specyficzne własności ludzkiego ucha. Człowiek słyszy tylko dźwięk o częstotliwości od 20 Hz do 20 KHz, przy czym dobrze słyszy tylko do 5 KHz. Ponadto, gdy słyszymy dwa dźwięki o podobnej częstotliwości słyszymy tylko głośniejszy z nich.

8 Dźwięk Bazujac m. in. na wyżej opisanych własnościach można z próbki dźwięku usunać niepotrzebne informacje. Najbardziej popularny format takiej kompresji to tzw. MPEG-1 Layer 3, czyli w skrócie MP3. Zapis nutowy (partytura) utworu muzycznego polega na podzieleniu na głosy (instrumenty), dla każdego głosu zapisane sa w postaci nut informacje o wysokości i czasie trwania dźwieków. Dodatkowa partytura zawiera informacje o tonacji utworu, jego tempie itp. Taka idea zapisu dźwięku stanowi podstawie formatu MIDI (z ang. Musical Instrument Digital Interface), który jest po prostu komputerowym odpowiednikiem partytury.

9 Dźwięk Zaleta formatu MIDI jest m. in. mały rozmiar pliku oraz możliwość wymiany danych z elektronicznymi instrumentami muzycznymi np. keyboardami, co pozwala na zapisywanie w pamięci komputera granej na instrumencie muzyki. Wada formatu MIDI jest m.in. to że dźwięk jest ograniczony do ustalonego z góry zbioru instrumentów (nie można w ten sposób zapisać np. głosu ludzkiego). Parametry dźwięku: Częstotliwość wysokość Natężenie głośność Widmo barwa.

10 Wideo Obraz ruchomy (animowany) to ciag pojedynczych obrazów (klatek) przedstawiajacy poszczególne fazy ruchu, które przy wyświetlaniu z odpowiednio duża prędkościa tworza w naszym oku płynny obraz. W europejskim standardzie telewizyjnym i wideo (zwanym PAL), wyświetlanych jest 50 klatek na sekundę, natomiast w amerykańskim (zwanym NTSC) ok. 60 klatek na sekundę, przy czym na przemian wyświetlane sa obrazy składajace się z linii parzystych i nieparzystych. Obraz taki nazywamy obrazem z przeplotem. Rozdzielczość obrazu w systemie PAL wynosi pikseli, gdzie jeden piksel opisany jest 16 bitami informacji o kolorze. W systemie telewizji HD standardowa rozdzielczość to pikseli oraz pikseli, przy 48, 50 lub 60 klatkami na sekundę z przeplotem albo 24, 25 lub 30 klatek na sekundę bez przeplotu.

11 Wideo Ilość danych niezbędnych do zapisania informacji o obrazie wideo jest zbyt duża, by przetworzyć ja bez dodatkowych zabiegów. Aby móc przetwarzać, przechowywać i przesyłać dane tego typu, niezbędne jest zmiejszenie ich objętości przez zastosowanie kompresji. Algorytmy kompresji obrazu wideo bazuja na fakcie, że na poszczególnych klatkach zmienia się nie cały obraz, a tylko jego fragment (np. poruszajaca się postać, a tło jest nieruchome). Zamiast zapamiętywać informacje o całych klatkach, można zapamiętywać informacje tylko o zmienionych fragmentów. Ponadto stosuje się różne formy kompresji obrazu dla pojedynczych klatek.

12 Wideo Obraz wideo jest poddawany kompresji przy zapisie i dekompresji przy odczycie. Kompresji i dekompresji dokonuja odpowiednie moduły programowe zwane kodekami. Najbardziej znane kodeki to: DV (używany w cyfrowych kamerach wideo), DivX/XviD (popularny kodek do zapisów filmów) oraz H.264 i VP8 (służa do zapisów filmów w jakości HD). Aby możliwe było odtworzenie filmu skompresowanym danym kodekiem, kodek ten musi być zainstalowany w systemie operacyjnym.

13 Dźwięk i wideo Niezależnie od wykorzystanych kodeków informacje o obrazie i dźwięku moga być zapisane w wielu formatach plikuów (tzw. kontenerach). Najbardziej popularne z nich to AVI, FLV i MP4. Nagranie filmu umożliwia kamera cyfrowa oraz większość aparatów cyfrowych i telefonów komórkowych. Majac zapisany film możemy przystapić do jego edycji. Istnieje wiele programów umożliwiajacych opracowywanie filmów np. Windows Live Movie Maker.

14 Screencast Zadanie (do domu) Na podstawie artykułu M. Grabowska Screencast jako pomoc dydaktyczna dla nauczyciela odpowiedź na poniższe pytania: 1) Co to jesy screencast i tutorial? 2) Jakie sa podstawowe zasady tworzenia screencastów (w podpunktach)? 3) Wymień kilka programów do tworzenia screencastów i opisz dwa z nich.

15 Active Presenter przechwytywanie ekranu Zadanie Uruchom ActivePresenter. Wybierz nowy. Nazwij swój projekt i wskaż miejsce, gdzie ma zostać zapisany. Wybierz opcje przechwytywanie. Włacz przechwytywane (czerwony przycisk). Wykonaj jakaś czynność na pulpicie. Zakończ zapisywanie (niebieski przycisk). Odtwórz nagrany projekt. Zatrzymaj go. Zapisz jako próba 1. Jakie rozszerzenie ma ten plik? Przechwyć tylko wybrany fragment pulpitu.

16 Active Presenter przechwytywanie ekranu Zadanie Uruchom jakiś filmik w internecie. Wykonaj przechwytywanie ekranu (kilku sekundowe). Wyeksportuj dany plik do postaci video. Najpierw.avi, później.mp4. Otwórz te filmiki. Odtwórz filmik w pętli. Odtwórz tylko fragment filmiku w pętli.

17 Active Presenter przechwytywanie ekranu Zadanie Wykonaj przechwytywanie ekranu, gdy wpisujesz w Excelu dziesięć liczb i obliczasz ich sumę za pomoca funkcji suma. Dodaj komentarz: "Wpisuję liczby", Chcę policzyć ich sumę", Naciskam znak sumy i wciskam Enter". Ustaw odpowiednia długość wyświetlania komentarzy. Wytnij fragment filmiku z wpisywaniem od 3 do 8 liczby. Przytnij inne zbędne momenty. Zadanie Nagraj sceencast, który pokazuje jak wstawić zdjęcie do dokumentu w Wordzie.

18 Active Presenter przechwytywanie ekranu Zadanie Wykonaj przechwytywanie ekranu, gdy wpisujesz w Excelu dziesięć liczb i obliczasz ich sumę za pomoca funkcji suma. Dodaj komentarz: "Wpisuję liczby", Chcę policzyć ich sumę", Naciskam znak sumy i wciskam Enter". Ustaw odpowiednia długość wyświetlania komentarzy. Wytnij fragment filmiku z wpisywaniem od 3 do 8 liczby. Przytnij inne zbędne momenty. Zadanie Nagraj sceencast, który pokazuje jak wstawić zdjęcie do dokumentu w Wordzie.

19 Active Presenter przechwytywanie ekranu Program Active Presenrymter daje nam możliwość podświetlania danych elementów oraz powiększania z kadrowaniem. Aby zakończyć kadrowanie należy właczyć ponownie opcję kadrowania, tylko teraz rozciagn ać ja na cały ekran. Zadanie Nagraj jak na kalkulatorze obliczasz 2+2. Podczas wpisywania 2+2= zastosuj kadrowanie, które zakończy się po naciśnięciu =. Następnie podświetl wynik. Zadanie Nagraj screencasta tłumaczacego w jaki sposób w programie Word zmieniamy w pewnym fragmencie tekstu rozmiar i rodzaj czcionki. Odpowiednio przytnij filmik, dodaj napisy, zastosuj kadrowanie i podświetlenie.

20 Active Presenter przechwytywanie ekranu Program Active Presenrymter daje nam możliwość podświetlania danych elementów oraz powiększania z kadrowaniem. Aby zakończyć kadrowanie należy właczyć ponownie opcję kadrowania, tylko teraz rozciagn ać ja na cały ekran. Zadanie Nagraj jak na kalkulatorze obliczasz 2+2. Podczas wpisywania 2+2= zastosuj kadrowanie, które zakończy się po naciśnięciu =. Następnie podświetl wynik. Zadanie Nagraj screencasta tłumaczacego w jaki sposób w programie Word zmieniamy w pewnym fragmencie tekstu rozmiar i rodzaj czcionki. Odpowiednio przytnij filmik, dodaj napisy, zastosuj kadrowanie i podświetlenie.

21 Wideo i dźwięk w szkole Aby pokazać uczniom w jaki sposób powstaje film możemy skorzystać z programu Windows Live Movie Maker. Można zaczać od wybrania kilkunastu zdjęć, dodania do nich napisów i puszczeniu w odpowiedniej kolejności, aby powstał film niemy. Przykładem takiego zadania jest: Zadanie Korzystajac ze zdjęć dostępnych w Cyfrotece w katalogu biało-czarny-film, zmontuj film utrzymany w konwencji kina niemego. Zastanów się, jak ułożyć zdjęcia, aby przedstawiały jakaś historyjkę. Wymyśl dialog i podpisy do zdjęć. Film zapisz (za pomoca opcji Komputer) w Teczce ucznia pod nazwa nieme_kino. Następnie można zademonstrować jak dodać efekty przejść między zdjęciami i kilka z nich omówić. Następnie możemy zaproponować zadanie w którym zostana one wykorzystane. Na przykład:

22 Wideo i dźwięk w szkole Zadanie Przygotuj efektowny film o trzech dużych miastach w Polsce, które maja interesujace zabytki. Znajdź w internecie odpowiedne zdjęcia i dodaj podpisy. Wykorzystaj jak najwięcej efektów dostępnych w programie Movie Maker. Aby pokazać uczniom pracę z dźwiękiem można skorzystać z programu Audiocity. Możemy zaczać od otworzenia fragmentu dźwięku w programie, aby zobaczyć jak wyglada zapis dźwięku. Przykładowo: Zadanie Otwórz z Cyfroteki plik muzyka_perkusyjna. Wytnij z niego fragmenty uderzania o werbel. Pracę zapisz w Teczce ucznia w pliku WAV (czyli wyeksportuj do tego formatu) pod nazwa sample.

23 Wideo i dźwięk w szkole Następnie możemy przejść do nagrywania dźwięku i jego wykorzystywania. Zadanie Nagraj (np. za pomoca dyktafonu elektronicznego lub telefonu komórkowego) kilka efektów dźwiękowych, np. pukane w ławkę, klaskanie śmiech, stukanie długopisem, szelest papieru, kroki (tupanie), podskoki, szum wody, szkrzypienie dźwi. a) Zapisane dźwięki zaimportuj do programu Audacity. b) Wytnij najbardziej udane nagrania i zapisz pod nazwami określajacymi efekty dźwiękowe. c) Zapisane dźwięki przydadza ci się już wkrótce.

24 Wideo i dźwięk w szkole Zadanie Nagraj dowolny fragment czytanego tekstu, np. lektury. Zaszalej z efektami: a) Dołacz efekt Echa. b) Sprawdź na czym polega efekt Kompresor Dynamiki. c) Zrób tak, żeby nagranie słychać było na przemian cicho, głośno, cicho, głośno... d) Wybierz najbardziej efektowna wersję i zapisz ja jako plik MP3.

25 Active Presenter w szkole Zadanie Przygotuj w programie Active Presenter materiały dla uczniów służace do nauki programowania w Scratchu.