Бакалаврська робота на тему: «СТВОРЕННЯ МУЛЬТИМЕДІЙНОГО ПРОГРАМНОГО РЕСУРСУ, ПРИЗНАЧЕНОГО ДЛЯ ВИВЧЕННЯ ПРИКЛАДНОЇ ПРОГРАМИ «GRAN-3D»

Зміст

Вступ

І. Теоретичні основи розробки та використання мультимедійних веб-орієнтованих програмних продуктів

1) Основні теоретичні відомості про створення мультимедійних програмних продуктів.

2) Використання засобів новітніх інформаційних технологій навчання під час розв’язування стереометричних задач.

ІІ. Створення мультимедійного веб-орієнтованого програмного ресурсу

  1. Засоби проектування та розробки веб-орієнтовааного програмного продукту;
  2. Етапи проектування та розробки веб-орієнтованого програмного продукту;

        Висновки

        Список використаної літератури

    Вступ

    У наш час дуже гостро стоїть проблема перевантаження школярів, студентів та викладачів, тому для полегшення здобуття знань потрібно скористатись допомогою візуальних засобів сприйняття інформації. Тобто зробити навчання наочне, зрозуміле і швидке для сприйняття. І в цьому може допомогти комп’ютер, за допомогою якого можна вивести як графічну так і звукову інформацію. Тому в багатьох школах і взагалі в будь-якому навчальному закладі потрібні деякі програмні продукти, які б полегшували сприйняття нового матеріалу і нових знань.

    Використання в школі при вивченні точних дисциплін засобів новітніх інформаційних технологій навчання, зокрема педагогічних програмних засобів, дозволяє поєднати високі обчислювальні можливості ЕОМ при дослідженні різноманітних об’єктів з унаочненням результатів на всіх етапах розв’язування задач. Однією з таких програм є програма яка призначена для розв’язування стереометричних задач під назвою Gran-3D.

    Тому я розробив навчальний веб-орієнтований програмний ресурс по вивченню цієї програми. І темою своєї бакалаврської роботи я обрав “Розробку мультимедійного програмного ресурсу призначеного для вивчення програми Gran-3D.”

    І. Теоретичні основи розробки програмного продукту

    1) Основні теоретичні відомості по створенню мультимедійних програмних продуктів;

    Термін мультимедіа використовують  для  характеристики  комп'ютерних  систем, графічної,  звуковий,  відео й іншої  інформації. Розквіт мультимедіа в середині 90-х  років  зв'язують  зі  зростанням швидкодії  й пам'яті, досягнутими в системах Pentium, і  зокрема,  з  можливостями запису й відтворення  більших  обсягів  інформації  за  допомогою  компакт - дисків CD-ROM.  До  цього  часу  з  технічних  причин  використання комп'ютерних  засобів  для  потреб  освіти,  науки,  мистецтва  виглядало досить неявно в порівнянні  із  традиційними  засобами.  Однак  сьогодні засоби  мультимедіа імітують  реальність   для   багатьох   цілей   цілком задовільно.
    
    Імітація реальності  за  допомогою  мультимедійних  засобів відбувається в діалоговому режимі. Користувач має  можливість  постійної взаємодії із програмою. У  будь-який  момент  можна  запросити  необхідну інформацію, представити її в різноманітному зручному для себе  форматі,  а  також одержати оцінку від програми правильності  дій  користувача, для цього використовуються мультимедійні технології.
    
    Мультимедійні  технології   -  це можливість    подання    інформації користувачеві у різних формах подання (текст,  графіка,  анімація, звук, відео) а також у їх сукупності в інтерактивному режимі.
    
    Мультимедійні-продукти можна розділити на кілька категорій у залежності від того, на які групи споживачів вони орієнтовані. З початку 90-х років  засоби    мультимедіа розвивалися й удосконалювалися, і вже до початку XXI століття  вони стали  основою нових продуктів і  послуг, таких  як  електронні  книги  й   газети,   нові   технології   навчання, відеоконференції, засобу графічного  дизайну,  відеопошти. Застосування засобів мультимедіа в комп'ютерних  додатках  стало  можливим завдяки прогресу в розробці й  виробництві нових  мікропроцесорів  й систем зберігання даних.
    
    Мультимедійні продукти дуже легкі та зручні в користуванні, так атисканням кнопки користувач комп'ютера може заповнити екран текстом; нажавши іншу, він викличе пов'язану з текстовими даними відеоінформацію; при натисканні наступної кнопки пролунає музичний фрагмент. Спеціальні програми містять тисячі відсканованих довідок із ремонту техніки, які надані в користування співробітникам відділів технічного забезпечення й аналітикам.
    
    Мультимедійні станції мають пристрої для сканування мережі та при виявленні несправності подають звуковий сигнал і показують місце, де відбулася аварія. Також система може відіслати по електронної пошті або факсу всю необхідну інформацію бригаді  ремонтників, що  виїжджає на місце поломки. 
    
    Перевагами мультимедіа є наступні можливості, які активно використаються в поданні інформації:
    
  • можливість зберігання великого обсягу інформації на одному носії інформації;
    
  • можливість збільшення зображення на екрані або його найцікавіших фрагментів при збереженні якості зображення. Це особливо важливо для  презентації  творів  мистецтва, різноманітних карт та  унікальних  історичних документів;
    
  • можливість  порівняння  зображення  й  обробки  його  різноманітними програмними   засобами з науково-дослідницькими або пізнавальними цілями;
    
  • можливість  застосування технології гіпертексту та гіпермедіа для пришвидшення пошуку необхідної інформації та надання негайної довідки по даному запиту;
    
  • можливість здійснення безперервного музичного або будь-якого іншого супроводу, що  відповідає   статичному   або   динамічному візуальному ряду;
    
  • можливість використання відеофрагментів з фільмів,  відеозаписів, покадрового "перегляду" відеозапису;
    
  • можливість додавання до зміст диска баз даних, методик обробки образів, анімації і т.д.;
    
  • можливість підключення до глобальної мережі Internet;
    
  • можливість роботи з різними додатками (текстовими, графічними і звуковими редакторами, картографічною інформацією);
    
  • можливість "запам'ятовування пройденого шляху" і  створення  закладок;
    
  • можливість  автоматичного  перегляду змісту   продукту або створення анімованого й озвученого "путівника-гіда"   по   продукті, включення до  складу  продукту  ігрових  компонентів  та інше;
    
    Якщо говорити про можливості  технології  мультимедіа то вони надзвичайно широкі. У бізнес-додатках мультимедіа в основному застосовуються для навчання  й  проведення  презентацій. Завдяки наявності зворотного зв'язку й живому середовищу спілкування, системи навчання  такого типу мають більшу ефективність й істотно підвищують мотивацію навчання. Уже давно з'явилися  програми, що  навчають  користувача іноземним мовам, які в інтерактивній  формі  пропонують  користувачеві пройти кілька уроків, від  вивчення  фонетики  й  алфавіту  до  поповнення словникового  запасу  й  написання  диктанту.  Мабуть,  сама  головна  особливість  таких   навчальних   програм – їх ненав'язливість,  адже   користувач   сам   визначає   місце,   час   й тривалість заняття.
    
    На теперішній час перелік завдань що виконуються на ПК вийшов за рамки просто використання електронних таблиць або текстових  редакторів.  Компакт-диски зі звуковими файлами, підготовка мультимедиа призентацій,  проведення  відео конференцій, ігри для всього цього необхідно щоб  звук  став  невід'ємною  частиною  ПК.
    
     Існує  велика  кількість програмних   засобів   для   розробки мультимедійних  додатків.  На  жаль,  перерахування  всіх   неможливо, зупинимося  тільки  на  найпоширеніших   програм.   Їх   можна розділити на трохи категорії:
    
  • Засобу створення й обробки зображення;
    
  • Засобу створення й обробки анімації, 2D, 3D - графіки;
    
  • Засобу створення й обробки відеозображення;
    
  • Засобу створення й обробки звуку;
    
  • Засобу створення презентації;
    
    Один зі способів  подання  графічного зображення  в  комп'ютері – растрова  графіка (bitmap). У цьому випадку зображення ділиться  на  елементи  (pixels), які визначають розмір картинки – Х пікселів по ширині та  Y  пікселів  по висоті.  Важливою  характеристикою  є  колірний  дозвіл   растрової графіки, обумовлене  числом  бітів,  використовуваних  для  кодування  кольорів кожного піксела (його називають також  числом  бітових  площин).  Зрозуміло, що чим більше бітових площин у файлі, тим  більше  місця  потрібно  на диску для його збереження.
    
    Інший  спосіб   подання графічного зображення – векторні зображення,   які зберігаються у вигляді геометричного опису об'єктів у малюнку. Ці зображення можуть також містити  в  собі  дані  у  форматі  растрової графіки.  
    
    Існує велика кількість графічних редакторів що дозволяють корегувати зображення, таких як Adobe Photoshop, Corel PhotoPaint, PhotoDraw, PhotoImpact, Paint Shop Pro, Painter. Потрібно сказати що в основному ці редактори створенні для редагування вже існуючих зображень, а не на створення нового.
    
     На відміну від растрових у програмах векторної графіки об'єкти й зображення, існують незалежно один від одного,  що дозволяє  в  будь-який  момент  змінювати  шар,  розташування, та інше створюючи тим самим довільну  композицію.  Сучасні  програми векторної  графіки  містять  також  інструменти  для  роботи  з  растровими зображеннями.  Двомірна  анімація  використовує   традиційний   метод   по кадровій анімації. У деяких випадках  використається  твінінг  (tweening) – автоматичне генерування  проміжних   кадрів, морфінг, деформування  зображень,  різноманітні  оптичні  ефекти  й циклічна зміна світла. Прикладами програм є: CorelDRAW, CorelXARA, Macromedia FreeHand, Adobe Illustrator, Photo Graphics, Animation Shop, Macromedia Director, Animo і т.д. 
    
    Для трьохвимірної анімації необхідно спочатку створити   каркаси   об'єктів,   визначити   матеріали з яких вони склаадені, скомпонувати все в єдину сцену, установити  освітлення  і  камеру,  а  потім задати кількість кадрів у фільмі й рух предметів. Рух об'єктів  у тривимірному  просторі  задається  по  траєкторіях,  ключовим  кадрам  і  за допомогою формул, що  зв'язують  рух  частин  складних  конструкцій.  Після завдання  потрібного  руху,  освітлення  й  матеріалів  запускається   процес візуалізації.  Протягом  деякого  часу  комп'ютер  прораховує  всі необхідні кадри й видає готовий фільм.  Недоліком  є  надмірна гладкість  форм  і  поверхонь  і   деяка   механістичність   руху об'єктів.
    
    Існують різні прийоми для створення реалістичних тривимірних зображень.  Для  створення  "нерівних"  об'єктів,  наприклад,  волосся  або   диму, використається технологія формування об'єкта з множини  часток.  Вводиться інверсна кінематика й інші  техніки  пожвавлення,  виникають  нові  методи сполучення відеозапису й анімаційних ефектів, що дозволяє зробити  сцени й рухи більше реалістичними.
    
    Окрім  того,  технологія  відкритих  систем  дозволяє  працювати  відразу  з декількома пакетами. Що дозволяє створити модель в одному пакеті, розмалювати її  в іншому, пожвавити в третьому, доповнити відеозаписом у четвертому.  І,  нарешті, функції багатьох професійних пакетів можна сьогодні  розширити  за  допомогою додатків, написаних спеціально для базового пакета.
    
    Існує велика кількість програм що забезпечують   весь   процес   створення   тривимірного   фільму: моделювання  об'єктів  і  формування  сцени,  анімацію  й  візуалізацію, роботу з відео. Це такі програми як: 3D Studio MAX, TrueSpace, LightWave3D, ElectricImage, SoftImage3D, Ray Dream Studio, Painter3D, Soft/X Pro. 
    
    На даний час існує два типи відео: аналогове й цифрове. Аналоговий відеосигнал у телебаченні  містить  625  рядків  у  кадрі  при співвідношенні  розміру  кадру  4  х  3,   що   відповідає   телевізійному стандарту.  Цей  сигнал  є  композитним   і   виходить   додаванням яскравості сигналу Y, сигналу кольоровості і синхроімпульсів. Тому що око людини  менш  чутливе до  зміни  відтінків  кольору,  чим  до  зміни  яскравості. Тому  в  телевізійному сигналі, де кожні  кольори  описується  трьома  складовими:  червоної  (R), зеленої (G) і  синьої  (B),  на  їхній  базі  формуються  сигнал  яскравості  Y  і різнокольорові сигнали U й V, причому останні передаються з дозволом,  у два  рази  меншим,  чим  Y.   У   телевізійному   приймачі   ці   сигнали декодуются, і відновлюється вихідний RGB-сигнал.
    
    В домашніх відеомагнітофонах для  простоти  декодування  сигналів  обсяг інформації  в  них  обмежується,  що   веде   до   зменшення   чіткості зображення й зниженню числа рядків до  240.  Таке  рішення  використається  у форматах VHS й Video-8.
    
    Якісніший результат виходить  при  передачі  двох  композитних сигналів: яскравості разом із синхроімпульсами (Y)  і  модульованих  колірних сигналів (C).  При  цьому  забезпечується  дозвіл  в  400  ліній.  Такому рішенню відповідають формати запису S-VHS й Hi-8.
    
    Але тільки  при  переході  до  компонентного  сигналу,  у  якому   всі   три складові - Y, U й  V  -  передаються  окремо,  можна  досягти  найбільш високої якості. Такий сигнал використається в  професійних  апаратурах формату Betacam, що дозволяє одержати дозвіл до 650 ліній.
    
    Цифрове  відео  спочатку  являло  собою   перетворений   у цифровий формат аналоговий сигнал, у  якому  дані  про  серії  зображень зберігалися  на  якому-небудь  запам'ятовувальному  пристрої.  Поява   цифрових відеокамер дозволило одержувати сигнал відразу в цифровій  формі.  Для  них  був розроблений новий цифровий формат запису на магнітну стрічку  -  DVC  (Digital Video  Cassette)  або  DV   (Digital   Video).   Це   компонентний   формат подання сигналу, що забезпечує дозвіл  по  горизонталі  500 ліній. Оцифрування здійснюється з  дозволом  720  х  576  відповідно до  схеми 4:2:0 (кожен кадр містить 720 х 576 значень яскравості Y  і  по  360  х  288 значень різнокольорових сигналів U й V). Завдяки роздільному запису  відео й  звуку  формат  DV  дозволяє  додавати  звуковий   супровід   після завершення запису або редагування відео, а також перезаписувати звук.
    
    Існує проблема надмірного розміру цифрових відео файлів, тому для зменшення  обсягу  цифрових  відеофайлів  використають  методи  стиску даних,  які  базуються  на   математичних   алгоритмах   усунення, угруповання й  усереднення  схожих  даних,  присутніх  у  відеосигналі. Існує  велика  кількість  різноманітних  алгоритмів  стиску,  включаючи Compact Video, Indeo, Motion-JPEG, MPEG, Cinepak, Sorenson  Video.  Всі  вони можуть бути розділені на наступні категорії.
    
    • Звичайний  стиск. Система   оцифрування відеосигналу з одночасним  стиском.  Для  якісного  виконання  цих операцій   потрібні    високопродуктивні    спеціальні    процесори. Більшість плат уведення/виводу відео на PC  пропускають  кадри,  що  порушує плавність зображення і його синхронізацію зі звуком.
      
    • Симетричний стиск.  Оцифрування  й  запис  виробляється  при  параметрах наступного відтворення.
      
    • Асиметричний стиск. Обробка  виконується  при  істотних  витратах часу. Так,  відношення  асиметричності  150:1  указує,  що  1  хвилина стислого відео  відповідає  витратам  на  стиск  в  150  хвилин  реального часу.
      
    Коефіцієнт стиску – це цифрове  вираження  співвідношення  між  обсягом вихідного й стислого  матеріалу.  Якість  відео  залежить  від  використовуваного алгоритму   стиску,   параметрів   відеоплати   оцифрувальника,    конфігурації комп'ютера й навіть від програмного забезпечення. Для  MPEG  зараз  стандартом уважається співвідношення  200:1.  Різні  варіанти  Motion-JPEG  працюють  із коефіцієнтами від 5:1 до 100:1, хоча вже при  рівні  20:1  важко  домогтися нормальної якості зображення.
    
    Існує  велика  кількість  програмних продуктів призначених для  редагування  відео.  Як  додаток   до   пакетів   тривимірної   анімації   існують вузькоспеціалізовані програми, наприклад, для створення  об'ємних  шрифтів. Вони також використають різноманітні ефекти анімації, виконують  візуалізацію зображення  й  дозволяють  створити  відео  файли.
    
    Існує велика кількість програм призначених для роботи з відео такі як: Quick Editor, Adobe Premiere, Speed Razor SE, Ulead VideoStudio, Video Trope, Digital Movie Studio, 3Dplus, COOL 3D й інші. 
    
      Хоча в сприйманому людиною потоці інформації зоровий канал відіграє провідну роль, але не менш  важливий  і  канал  звукової.  Звук  є найбільш виразним елементом мультимедіа. Розглянемо,  які  існують способи одержання звуку на комп'ютері.
    
    Розрізняють два  основних  методи  синтезу:  таблично-хвильовий і на основі частотної модуляції. Перший заснований на  відтворенні семплів - зразків звучання реальних інструментів. Складні  синтезатори  для відтворення кожної ноти застосовують паралельне  програвання  декількох семплів   і   додаткову   обробку   звуку   (модуляцію,   фільтрацію, спецефекти й ін.) у результаті чого  досягається  реалістичність  звучання. При цьому досягається велика  розмаїтість  звучань, але  важко  імітувати  звучання   реальних   інструментів   і   забезпечити благозвучний тембр.
    
    Програми для роботи зі звуком можна умовно  розділити  на  дві  великі групи:  програми-секвенсори  й  програми,  орієнтовані  на   цифрові технології записи звуку, так називані звукові редактори.
    
    MIDI-секвенсори призначені для створення музики. Вони  використаються  для  аранжування, дозволяючи "прописувати"  окремі  партії,  призначати  тембри  інструментів, вибудовувати рівні й баланси каналів (треків),  уводити  музичні  штрихи (акценти гучності, тимчасовий зсув, відхилення від  настроювання,  модуляція й інше.). На відміну від звичайного твору музики  ефективне  використання секвенсора  потребує від  композитора-аранжувальника  спеціальних   інженерних знань. Програми звукових редакторів дозволяють  записувати  звук  у  режимі реального  часу  на  жорсткий  диск  комп'ютера  й  перетворювати   його, використовуючи можливості цифрової обробки й об'єднання різних каналів.
    
    Наведемо основні програми для роботи з звуком: Cakewalk Pro Audio, Cubase VST, Logic Audio Platinum, Band in Box, Sound Forge, PowerTracks Pro і т.д.
    
    Після того як усі мультимедійні компоненти буде створено їх необхідно  об'єднати  їх  у єдине   мультимедійну програму.   При   цьому   виникає   завдання    вибору програмного засобу для його розробки. Існує багато засобів  об'єднання різних мультимедійних компонентів у єдиний продукт. Як  правило, вибір  засобу  ґрунтується  на   вимогах   до   ефективності   роботи мультимедійної програми  й  швидкості  його  розробки.   Також   істотною вимогою    є    ступінь    взаємодії    з     користувачем. Спеціалізовані презентаційні програми орієнтовані в першу  чергу на   передачу   інформації   від   комп'ютера   до   користувача.   Авторські інструментальні   засоби   дозволяють    здійснити    високий    ступінь взаємодії й створити дійсно інтерактивний додаток.
    
    Потрібно сказати що розробка мультимедійної програми  на  якій-небудь  алгоритмічній  мові вимагає  знання  програмування,  хоча   сучасні   середовища   візуального програмування  доповнені  різними  майстрами  для  створення  окремих елементів інтерфейсу, що дозволяють автоматизовано одержувати код  програми. Витрати  часу  на  розробку  будуть  у  цьому  випадку   значні,   але додаток, що вийшов, - оптимальним по використанню  ресурсів  комп'ютера й швидкості функціонування. І хоча авторські  інструментальні  засоби  дозволяють  істотно   скоротити процес розробки, але дають програш  в  ефективності  роботи  створюваного додатка.  Крім  того,   для   розробки   необхідно   гарне   знання можливостей даного засобу й ефективних методів роботи з ним.
    
    Найпростішим і найшвидшим  є  використання  програм  створення презентацій,  можливостей   яких   у   деяких   випадках   виявляється досить  для  створення   нескладного   мультимедійного продукту.  Часто  для  розробки  користувальницького інтерфейсу авторські системи  пропонують  спеціальна  мова  сценаріїв.  Вони дозволяють створити кінцевий продукт, що поєднує всі  мультимедійні компоненти єдиною керуючою програмою. Його  відмінною  рисою  є  наявність загального інтерфейсу, що дозволяє вибрати  кожної  з  мультимедійних компонентів, запустити його  на  виконання  (прослухати  звуковий  файл  або  переглянути відео), організувати пошук необхідного об'єкта й т.п.
    
       Програми створення презентації спочатку призначені для створення електронних слайдів, що допомагають ілюструвати повідомлення доповідача,  тепер усе  більше  орієнтуються  на  застосування  мультимедіа.  Існує  велика кількість  таких  програм, що   розрізняються   набором   образотворчих й анімаційних ефектів.
    
    Найбільш популярними програмами для створення презентацій є: PowerPoint, Freelance Graphics, Formula Graphics,HyperMethod.
    

    2) Використання засобів новітніх інформаційних технологій навчання під час розв’язування стереометричних задач обчислювального характеру.

    Використання в школі при вивченні точних дисциплін засобів новітніх інформаційних технологій навчання (НІТН), зокрема педагогічних програмних засобів, дозволяє поєднати високі обчислювальні можливості ЕОМ при дослідженні різноманітних об’єктів з унаочненням результатів на всіх етапах розв’язування задач. Розроблені методики здебільшого базуються на використанні ППЗ GRAN1, DERIVE та EUREKA при вивченні алгебри та початків аналізу. В розглянуто можливості педагогічного програмного засобу TRAGECAL, призначеного для дослідження різноманітних геометричних об’єктів на площині.

    Але вітчизняних засобів для якомога повної комп’ютерної підтримки шкільного курсу стереометрії до цього часу не розроблено. Разом з тим є гостра потреба у розробці програмного засобу, який надавав би учням змогу оперувати моделями просторових об’єктів, що вивчаються в курсі стереометрії, а також забезпечував би засобами аналізу та ефективного отримання відповідних числових характеристик різних об’єктів у тривимірному просторі. Саме тому на кафедрі інформатики Національного педагогічного університету імені М. П. Драгоманова розроблено педагогічний програмний засіб GRAN-3D, орієнтований на використання під час розв’язування стереометричних задач обчислювального характеру. Програма розроблена для середовища Windows і хоча має стандартний зручний інтерфейс, не вимагає значних технічних ресурсів. Використання такого програмного засобу дає можливість економити навчальний час за рахунок виключення рутинних обчислювальних операцій, озброює учнів ефективними наочними методами розв’язування широкого класу стереометричних задач.

    Щодо методичного аспекту використання означеного ППЗ у школі, то слід підкреслити, що GRAN-3D призначений, перш за все, для підвищення ефективності навчально-пізнавальної діяльності учнів, надання цій діяльності творчого, дослідницького спрямування за рахунок появи можливостей швидкого отримування відомостей про об’єкти та залежності, що досліджуються, проводити обчислювальні експерименти, підтверджувати або спростовувати гіпотези тощо.

     

    ЗАВАНТАЖИТИ

    Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

    GRAN-3D (291.0 KiB, Завантажень: 9)

Сторінка: 1 2 3 4 5
завантаження...
WordPress: 23.78MB | MySQL:26 | 0,509sec