Systemy. Multimedialne. Multimedialne. dr inż. Paweł Forczmański

Transkrypt

1 Systemy dr inż. Paweł Forczmański 1/51

2 Historia pokazuje, że jedną z najcenniejszych dla człowieka rzeczy jest informacja Od zarania dziejów człowiek poszukiwał sposobu nie tylko na dostęp do informacji, ale przede wszystkim na jej jak najszybszą wymianę. 2/51

3 Wraz ze wzrostem znaczenia informacji rośnie znaczenie umiejętnego jej przekazywania Wraz ze wzrostem różnorodności postaci występowania informacji wzrasta zainteresowanie nowymi technikami jej prezentowania. 3/51

4 Szczególna rolę w procesie komunikowania się odgrywają narzędzia środku techniczne wspomagające ten proces Drogą przekazu wyłączenie akustycznego człowiek przyjmuje około 30% informacji. Przy przekazie słownym i wizualnym około 80% 4/51

5 Podział informacji ze względu na jej przeznaczenie: Ogólnospołeczna Specjalistyczna Cel zastosowania techniki przekazu informacji: przekaz określonych treści, wiedzy przekazywanie wiadomości wzmocnienie siły oddziaływania określonych treści 5/51

6 Informacja ogólnospołeczna odbiorca nie jest ściśle określony Zastosowana technologia służy do przekazu treści, wiedzy, ideologii Wykorzystywanie technologii masowego przekazu, jak Internet 6/51

7 Informacja specjalistyczna określony odbiorca informacji Technologia służy do wzmocnienia siły oddziaływania przekazywanych treści, zwiększenia zrozumienia tematu i skuteczności przekazu Wykorzystywanie technik multimedialnych 7/51

8 Przykłady Mediów: Mowa, gesty Kamienne tablice, papirus Papier, list pocztowy Taśmy audio i video Płyty CD i DVD Inne środki przekazywania informacji Media masowe (prasa, radio, telewizja Media elektroniczne (Internet) 8/51

9 Techniki multimedialne to przekaz zawierający kombinację: Tekstu Muzyki Grafiki Zdjęć Animacji Filmów Efektów specjalnych 9/51

10 Zalety technik multimedialnych: bardzo wysoki wzrost stopnia przyswojenia materiału przekazanego za pomocą technik multimedialnych (od 50% aż do 400%) zredukowanie o ok. 30% czasu potrzebnego do jego przyswojenia utrzymanie pełnej koncentracji uwagi odbiorcy przez kilka minut 10/51

11 Zalety wykorzystania technik multimedialnych w edukacji: zwiększenie skuteczności nauczania o 56%, zwiększenie zrozumienia tematu o 50-60%, zmniejszenie nieporozumienia przy przekazywaniu wiedzy o 20-40%, oszczędność czasu o 38-70%, wyrost tempa uczenia się o 60%, zwiększenie zakresu wiedzy przyswojonej o 25-50%. 11/51

12 Tendencja do stosowania graficznych form przekazu informacji wynika z przewagi obrazu nad słowem mówionym i pisanym (70%-80% odbieranych bodźców) 12/51

13 Przykłady zastosowania technik multimedialnych: materiały informacyjne w wersji elektronicznej na CD/DVD, multimedialne prezentacje programów komputerowych i baz danych prezentacje telewizyjne filmów dokumentalnych filmy animowane interaktywne strony WWW 13/51

14 Multimedia : podstawowe definicje Medium nośnik (sposób) umożliwiający transmisję, rozpowszechnianie lub gromadzenie informacji (danych) Multimedia media wykorzystujące różne formy informacji i sposoby ich przekazu (różne formy mediów) System multimedialny zbiór technicznych rozwiązań, umożliwiające gromadzenie, transmisję i prezentację multimediów 14/51

15 Typy mediów Media wizualne: oddziaływanie na zmysł wzroku przykład: prasa, fotografia, niemy film Media audialne: oddziaływanie na zmysł słuchu przykład: radio, taśma audio, płyta CD Media audiowizualne: oddziaływanie na zmysł wzroku i słuchu przykład: telewizja, taśma video, płyta DVD 15/51

16 Historia multimediów przedstawienie Andy'ego Warhola łączące muzykę rockową, kino, oświetlenie i sztukę sceniczną Lata 70-te jednoczesna prezentacja wielu slajdów połączonych ze ścieżką dźwiękową Obecnie kombinacja mediów elektronicznych (film, obraz, dźwięk, tekst) 16/51

17 Gwałtowny rozwój technik multimedialnych rozpoczął się wraz z pojawieniem się płyty kompaktowej jako nośnika informacji (w chwili obecnej CD/DVD stanowią standard). Zalety płyty CD/DVD: wysoka trwałość, duża pojemność (ponad 640 MB/ 8 GB) niska cenę czytników CD/DVD, które są standardowym wyposażeniem komputera. 17/51

18 Możliwości jakie daje prezentacja multimedialna na płycie CD/DVD: wybór wersji samoczynna lub interaktywna wyboru języka lektora i napisów np. polski lub angielski pominięcia bądź obejrzenia graficznego intro włączenia bądź wyłączenia podkładu muzycznego obejrzenia lub rezygnacja z sekwencji filmowych, włączonych do prezentacji poruszania się pomiędzy slajdami w samodzielnie określonym tempie obejrzenia dołączonego plików graficznych przejścia przez osobę prezentującą bezpośrednio na stronę internetową twórcy prezentacji (poprzez link) 18/51

19 Definicja systemu System multimedialny to system rzeczywistości poznawczej, system rzeczywistości wirtualnej oraz kontekst sytuacyjny System rzeczywistości poznawczej wszystkie możliwe przedmioty poznawalne, relacja zawierania się przedmiotów, cechy przedmiotów, operacje na przedmiotach, poznawalne cechy przedmiotów, relacje pomiędzy przedmiotami, elementarne przedmioty 19/51

20 Definicja systemu System rzeczywistości wirtualnej - wytwory systemu multimedialnego (komponenty, kompozycje), relacja zawierania się wytworów, walory (cechy) wytworów, konstrukcje - operacje na wytworach, reguły kompozycji (wirtualne powiązania pomiędzy wytworami), elementarne wytwory (komponenty i kompozycje) Kontekst sytuacyjny - zespół mechanizmów wejścia i wyjścia, umożliwiających przyporządkowania pomiędzy podsystemem rzeczywistości wirtualnej a podsystemem rzeczywistości poznawczej: kamery cyfrowe, skanery, myszki, klawiatura komputera, mikrofony, plotery, drukarki, ekrany monitorów komputerowych, głośniki, okulary do trójwymiarowego obrazu 20/51

21 Zakres stosowalności systemów multimedialnych Edukacja (szkolenia komputerowe, e-learning, gry edukacyjne) Rozrywka (gry komputerowe, efekty specjalne w filmach) Reklama Inżynieria (projektowanie urządzeń, symulacja wpływu czynników na maszyny) Nauka (symulacje komputerowe zjawisk i procesów) Medycyna (wirtualne operacje, symulacje zjawisk fizjologicznych) 21/51

22 Multimedia na poziomie fizycznym: Obraz Dźwięk Ruch 22/51

23 Komunikat wizualny Każdy komunikat wizualny powinien zawierać elementy umożliwiające jego odczytanie za pomocą zmysłu wzroku Odpowiednie zaprojektowanie i skonstruowanie komunikatu jest bardzo ważne Znaczenie komunikatu: pierwotne (założenie, projekt) wtórne (odbiór, subiektywne) wewnętrzne (prawdziwe, obiektywne) 23/51

24 Komunikat wizualny : struktura Sygnał dociera pierwszy do odbiorcy Bodziec reakcja na zmysłach, działa na podświadomość Wrażenie wynik pobudzonej podświadomości Spostrzeżenie zweryfikowane wrażenie dopełnione skojarzeniami Informacja zinterpretowane spostrzeżenie 24/51

25 Odbiór komunikatu : percepcja Percepcja organizacja i interpretacja wrażeń zmysłowych, w celu zrozumienia otoczenia (nadawanie znaczenia wrażeniom) Czynniki wpływające na percepcję: Sytuacja Atrybuty Oczekiwania Projekcja Percepcja selektywna Stereotypy 25/51

26 Odbiór komunikatu : percepcja kontekst interakcja nadawca Kodowanie Kanał medialny Elementy pośredniczące Interpretacja odbiorca Szumy i zakłócenia PRZEKAZ Na podst: Anna Benicewicz-Miazga: Grafika w biznesie 26/51

27 Szumy i zakłócenia Semantyczne błędny sposób wyrażenia przez nadawcę znaczenia przekazu za pomocą kodów i symboli, uniemożliwiający percepcję komunikatu i jego zrozumienie Wewnętrzne zakłócenia wynikające ze stanu psychicznego uczestników komunikacji Zewnętrzne zakłócenia powstające w otoczeniu uczestników komunikacji, niezależne od nich 27/51

28 Obraz : światło Światło - widzialne pasmo promieniowania elektromagnetycznego Fala elektromagnetyczna o dług. 380 do 780 nm Dualizm korpuskularno-falowy Właściwości światła: Intensywność (moc) Częstotliwość (długość fali) Polaryzacja Faza Prędkość światła w próżni m/s 28/51

29 Widmo fal elektromagnetycznych 29/51

30 { Zjawiska fizyczne dotyczące Systemy światła Zjawiska falowe: Odbicie Załamanie Dyfrakcja (ugięcie) Interferencja Polaryzacja Zjawiska korpuskularne: Luminescencja Fotoelektryczność Jonizacja Wywieranie ciśnienia 30/51

31 Budowa układu wzrokowego człowieka Zmysł wzroku jest określany jako, zdolność układu nerwowego do odbierania bodźców świetlnych i przetwarzania ich w mózgu na wrażenia wzrokowe. Anatomiczną postacią tego zmysłu jest narząd wzroku, który składa się z: gałki ocznej, aparatu ochronnego i ruchowego oka, połączeń nerwowych siatkówki oka ze strukturami mózgu. 31/51

32 Budowa oka: oko a kamera video 32/51 Pod względem optycznym oko można przyrównać do kamery video z następującymi elementami: siatkówką spełniającą role warstwy światłoczułej i zmieniającej impuls EM na sygnał elektryczny. soczewką oczną i rogówką, które stanowią układ odwzorowujący obiektyw wraz ze źrenicą, która kontroluje ilość światła docierającego do siatkówki układ zmienno - ogniskowy ).

33 czułość względna Charakterystyka sensorów CZŁOWIEK SŁOŃCE CCD UV IR (ultrafiolet) ( podczerwień ) długość fali [nm] W celu dostosowania tej charakterystyki do czułości spektralnej oka ludzkiego stosuje się w kamerach odpowiednie filtry optyczne. 33/51

34 Budowa oka : receptory Oko człowieka rejestruje obrazy barwne, ponieważ posiadamy trzy rodzaje receptorów (czopków), które selektywnie odbierają światło o różnej długości fali Modelowy obraz siatkówki oka z wyróżnionymi trzema rodzajami czopków oraz z pręcikami, które są na barwy niewrażliwe Charakterystyki wrażliwości spektralnej trzech typów czopków 34/51

35 Naturalne przetwarzanie obrazów Każdy człowiek w czasie rzeczywistym dokonuje czynności przetwarzania i rozpoznawania obrazów. Czynności te nasz mózg wykonuje w sposób bardzo szybki i naturalny. Umiejętności pozyskiwania informacji za pomocą wzroku uczymy się we wczesnym okresie niemowlęcym i doskonalimy ja przez całe życie. Wydaje się więc ona czymś naturalnym i oczywistym. Prawdziwą złożoność procesu widzenia, ujawnia dopiero próba stworzenia jego sztucznego odpowiednika 35/51

36 Budowa oka i kory wzrokowej 36/51 W 2006 r. na University of Pennsylvania przeprowadzono badania, które wykazały, że pasmo transmisyjne siatkówki okaz ludzkiego to około 8960 kbps, natomiast świnki morskiej tylko 875 kbps.

37 Pojęcie barwy Na odbiór danej barwy wpływ ma wiele bodźców, np. skład widmowy promieniowana i ilość energii świetlnej, ale także inne czynniki, na pierwszy rzut oka mniej istotne, np.: obecność innych barw w pobliżu, samopoczucie człowieka odczuwane danego dnia. Podobna interakcja występuje także w przeciwną stronę. Bardzo często w reklamie i marketingu wykorzystuje się oddziaływanie barw na odbiorcę. Przykładowo możemy podkreślić fakt, że produkt jest zimny (np. napój) poprzez niebieski kolor lub gorący (np. system grzewczy) z użyciem barwy czerwonej. Prawie każdej barwie przypisano pewne cechy, np. pomarańczo-wa kojarzy się z witalnością, sytością, zielona z nadzieją, naturą, a żółta z wesołością, optymizmem. 37/51

38 Pojęcie barwy Barwę definiujemy jako wrażenie psychofizyczne, wywoływane w mózgu człowieka na podstawie danych dostarczanych przez zmysł wzroku, na który działa światło o określonym składzie widmowym. fioletowa niebieska niebiesko-zielona zielona zielono-żółta żółta pomarańczowa czerwona Rozkład widmowy barwy i odpowiadające im długości fal (nm) 38/51

39 Kwestia barwy 39/51 Oczywiście mówienie o barwach samych fal elektromagnetycznych jest całkowicie umowne ponieważ fala nie ma barwy. Fala elektromagnetyczna w zakresie promieniowania widzialnego dociera do ludzkiego zmysłu wzroku, wywołując w nim, określone reakcje fotochemiczne, których efektem są impulsy bioelektryczne interpretowane przez nasz mózg.

40 Klasyfikacje barw Barwy proste (widmowe, spektralne, monochromatyczne) - barwy wywołane promieniowaniem o ściśle określonej długości fali: fioletowa, niebieska, zielona, żółta, pomarańczowa, czerwona. Barwy zasadnicze - wszystkie barwy proste oraz purpurowa. Barwy achromatyczne (niekolorowe) - odcienie szarości od bieli do czerni: 40/51

41 Atrybuty barw Barwę można zdefiniować z użyciem trzech atrybutów: Kolor (odcień, walor) - określa różnicę pomiędzy doznawanymi wrażeniami barwnymi; używamy go przy nazywaniu barw (np. czerwona, zielona, żółta); Nasycenie (intensywność, chroma) - wskazuje udział koloru w barwie; Jasność (jaskrawość) - określa wpływ natężenia światła na barwę. Atrybuty barw są wzajemnie ze sobą powiązane, przez co zmiana jednego z nich powoduje zmianę pozostałych. Kolor Nasycenie Jasność 41/51

42 Koło barw Przydatne jest do analizowania zasad mieszania i przetwarzania barw. Jest to model graficzny, w którym wrysowano widmo ciągłe światła białego tak, że barwa fioletowa (o najkrótszym promieniowaniu) płynnie przechodzi w barwę czerwoną (najdłuższe promieniowanie). Barwy znajdujące się po przeciwnych stronach koła barw to barwy uzupełniające. Ich zmieszanie daje szarość. 42/51

43 Postrzeganie barw Aby w ogóle możliwe było widzenie barwy konieczne jest wystąpienie trzech poniższych czynników: 1. Emisja światła; 2. Pobudzenie receptorów odpowiedzialnych za barwę; 3. Przetworzenie przez mózg informacji z receptorów. 43/51

44 Zmysł słuchu Zdolność odbierania fal dźwiękowych Umożliwia rozpoznawanie otoczenia oraz komunikowanie się z nim Ucho jako narząd słuchu Zróżnicowanie narządu słuchu dla różnych organizmów żywych -> Środowisko 44/51

45 Działanie ucha 1)Fala dźwiękowa dociera do małżowiny 2)Przewodem słuchowym dociera do błony bębenkowej, wprawiając ją w drgania 3)Drgania te przenoszone są na kosteczki słuchowe 4)Strzemiączko przenosi drgania na płyny w ślimak 5)Zamiana drgań płynów na impulsy nerwowe, docierające do kory mózgowej 45/51

46 Charakterystyka dźwięku Dźwięk - fala akustyczna rozchodząca się w ośrodku sprężystym (ciecz, gaz, ciało stałe) Dźwięki słyszalne to fala o częstotliwości od Hz do khz Dźwięki niesłyszalne: Infradźwięki (< 16 Hz), Ultradźwięki (> 20 khz) Właściwości dźwięku: Natężenie (poziom natężenia, ciśnienie akustyczne) Wysokość (częstotliwość) Barwa Prędkość rozchodzenia się dźwięku - 331,3 m/s w powietrzu, 1450 m/s w wodzie, miedź 3560 m/s 46/51

47 Budowa ucha Ucho zewnętrzne: Małżowina uszna, przewód słuchowy, błona bębenkowa Ucho środkowe: jama bębenkowa, trąbka słuchowa Ucho wewnętrzne: Błędnik, nerw statyczno-słuchowy 47/51

48 Budowa ucha 48/51 Wrażenie słuchowe wywołane dźwiękiem zależy od jego częstotliwości i poziomu ciśnienia akustycznego. Przedstawione na wykresie krzywe odpowiadają dźwiękom które postrzegane są jako mające tą samą głośność.

49 Cechy słuchu Słyszalne częstotliwości: 16 Hz 20 khz Największa czułość ucha: Hz Próg bólu: db (150 db uszkodzenie) Liczba rozróżnialnych tonów: ok Rozdzielczość czasowa ucha: 0,05 s Rozdzielczość częstotliwościowa: 1 Hz przy 1000 Hz 49/51

50 Poziom natężenia dźwięku 10 db szmer liści przy łagodnym wietrze 20 db szept, cichy ogród 30 db bardzo spokojna ulica bez ruchu kołowego 40 db szmery w mieszkaniu, darcie papieru 50 db szum w biurach 60 db 90 db odkurzacz 70 db wnętrze głośnej restauracji 80 db głośna muzyka w pomieszczeniach, klakson 100 db motocykl bez tłumika 120 db śmigło helikoptera w odległości 5 m 160 db wybuch petardy 50/51

51 Fizyczna natura mediów: ruch Zmiana położenia ciała w czasie względem określonego układu współrzędnych Parametry ruchu: Przemieszczenie Tor (prostoliniowy, krzywoliniowy) Droga (długość toru) Czas Podstawowe prawa dot. ruchu Izaak Newton 51/51