Программы, которые позволяют объединить отдельные кусочки в единое законченное целое мультимедиа-приложение, можно условно разделить на три группы:
· специализированные программы, предназначенные для быстрой подготовки определенных типов мультимедиа-приложений;
· языки программирования.
Граница между этими тремя типами программ постепенно размывается, но все же достаточно заметна. Для создания презентаций и публикаций в Интернет используется первая группа программ. Для разработки других видов мультимедиа продуктов возможны второй и третий варианты.
Авторские инструментальные средства мультимедиа занимают место между программами мультимедиа-презентаций и языками программирования. Деление между программами мультимедиа-презентаций и авторскими инструментальными средствами достаточно условное. В общем, можно сказать, что первые ориентированы в основном на передачу информации в одном направлении (от компьютера к пользователю), а вторые служат для создания программных продуктов с высокой степенью взаимодействия с пользователем.
Использование авторских средств дает экономию средств и времени, но эффективность работы программы будет ниже. Программирование - более дорогостоящий и трудоемкий путь, но он дает больше возможностей реализации идеи автора. Авторские системы предлагают среду программирования на языке сценариев для разработки пользовательского интерфейса. От настоящих языков программирования их отличают ограниченные возможности. Вместе с тем, в последнее время появилось достаточно много систем, в которых программирование, пусть даже на специализированном, но все же языке программирования, не является обязательным, а служит дополнением к возможностям программ создать приложение на экране компьютера. Такими возможностями обладают и современные языки программирования, в них добавляются различные мастера для быстрого создания приложений, в задачу которых входит построение исходного текста программы на языке программирования после ввода пользователем исходной информации о внешнем виде приложения.
Таким образом, задача выбора необходимого средства разработки мультимедиа-приложения не так проста, как кажется на первый взгляд, и универсального решения, годного на все случаи жизни, не имеет.
Для разработки мультимедиа-продукта необходим набор технических средств, соответствующий небольшой мультимедиа-студии, в том числе:
· мультимедийный компьютер;
· цветной сканер, лучше планшетный, и необходимое для сканирования изображений программное обеспечение;
· записывающий накопитель на компакт-дисках;
· видеоплата для оцифровки видео (если ее нет, запись и оцифровку можно заказать).
Рассмотрим подробнее способы разработки мультимедиа приложений.
Создание мультимедийных презентаций
Современные программы создания презентаций все больше ориентируются именно на мультимедиа. Наиболее интересным примером служит программа PowerPoint фирмы Microsoft.
По количеству изобразительных и анимационных эффектов она не уступает многим авторским инструментальным средствам мультимедиа. Наличие сценария без возможности выбора отличало прежние программы подготовки презентаций от авторских систем. Но в PowerPoint презентация не должна от начала до конца следовать жесткому сценарию - он может свободно разветвляться в зависимости от реакции пользователя.
Программа PowerPoint позволяет создавать сложные программные надстройки за счет использования Visual Basic. Встроенная поддержка Internet и другие усовершенствования сделали эту программу лидером в мире мультимедийных презентаций, а наличие русскоязычной версии позволило преодолеть языковой барьер. Однако когда с помощью Power Point создается мультимедиа-продукт с большими и разветвленными презентациями размером в десятки мегабайт, зачастую не удается одновременно решить проблему высокой скорости работы.
PowerPoint достаточно широко применяется преподавателями и студентами при подготовке лекций, выступлений с докладами, курсовых и дипломных работ.
Публикации в Internet
Наиболее распространены три программы сетевых публикаций: Microsoft Front Page, Macromedia Dreamweaver и Arachnophilia.
В продуктах из состава Microsoft Office, можно создавать и редактировать HTML-страницы, а также преобразовывать существующие документы в HTML. FrontPage позволяет легко изменять структуру размещения Web-страниц на узлах, с помощью стилей использовать единое оформление узла при минимальных усилиях, автоматически получать навигационные элементы управления. FrontPage представляет собой компромисс между двумя различными типами инструментов редактирования Web-страниц: редакторами HTML-тэгов и визуальными редакторами.
На профессионалов сайтостроения рассчитана разработка Adobe Dreamweaver одного из лидеров в области мультимедиа - фирмы Macromedia. По своему интерфейсу программа напоминает программу верстки и графический пакет. На экране ничего лишнего, только самые необходимые инструменты. При этом разработчики попытались построить программу таким образом, чтобы пользователь практически не испытывал потребности в кодировании с использованием тэгов HTML, и это им во многом удалось. Конечно, средства для работы с кодом предусмотрены, и довольно неплохие. Кроме того, можно продолжать работу, начатую в других HTML-редакторах, в частности в FrontPage (рис. 4.1), не возникает и проблем с русским языком. Имеются также средства администрирования сервера с возможностью коллективной работы над его содержимым.
Рис. 4.1. Средство сетевых публикаций MS Front Page
В Internet представлено довольно много бесплатных редакторов HTML-кода, например, программа Arachnophilia (см. рис. 4.2). Название ее переводится как «любовь к паукам».
Рис. 4.2. HTML -редактор Arachnophilia
В этом редакторе можно держать на экране открытыми неограниченное число документов и проводить операции поиска и замены во всех загруженных файлах. Можно работать с документами в форматах HTML и RTF, а также редактировать программы на языках Perl, Java и C++. Достаточно просто получить HTML-страницу из текстового файла в формате RTF. Нет проблем с документами на русском языке. Программа может быть использована как самостоятельное средство для ручного кодирования HTML-страниц, так и вместе с каким-либо из визуальных редакторов, например, с FrontPage или Adobe Dreamweaver.
Разработка мультимедиа-приложения авторских средств
Авторские средства представляют инструментальные программные среды, которые позволяют разработчику (даже обычному пользователю) собрать из заготовок (отсканированных фотографий, оцифрованного звука, видео и прочих медиа-полуфабрикатов) свой собственный мультимедиа продукт.
· Язык сценариев (Scripting Language );
· Изобразительное управление потоком данных (Icon / Flow Control )
· Кадр (Frame );
· Карточку с языком сценариев (Card / Scripting )
· Временную шкалу (Timeline );
· Иерархические объекты (Hierarchical Object )
· Маркеры (Tagging ).
Типы авторских систем
Язык сценариев . Языки сценариев наиболее близки по форме к традиционному программированию. Это мощные объектно-ориентированные языки программирования, которые определяют (с помощью специальных операторов) взаимодействие элементов мультимедиа, расположение активных зон, назначение кнопок, синхронизацию и т. д. Обычно язык сценария является центральной частью такой системы; редактирование элементов мультимедиа внутри программы (графических изображений, видео, звука и т. д.) представлено либо в минимальном виде, либо отсутствует вообще. Языки сценариев изменяются. Использование этого метода несколько увеличивает период разработки (требуется дополнительное время на индивидуальное изучение возможностей системы), но в результате можно получить более мощное взаимодействие элементов. Так как многие языки сценариев - интерпретируемые, подобные системы имеют довольно низкое быстродействие по сравнению с другими авторскими средствами.
Изобразительное управление потоком данных . Этот авторский метод обеспечивает минимальное время разработки; он подходит для быстрого создания прототипа проекта или выполнения задач, которые необходимо завершить в кратчайшие сроки. Его основа - палитра пиктограмм (Icon Palette), содержащая всевозможные функции взаимодействия элементов программы, и направляющая линия (Flow Line), которая показывает фактические связи между пиктограммами. Авторские системы, построенные на базе этого метода, имеют самые медленные исполняемые модули, потому что каждое взаимодействие влечет за собой перестановки. Однако наиболее развитые пакеты, такие как Author-ware или IconAuthor, являются чрезвычайно мощными и обладают большим потенциалом. Применение авторских систем этого типа - наиболее подходящий путь для построения мультимедийных приложений со сложными функциями взаимодействия, таких как обучающие программы и мультимедийные киоски.
Кадр . Метод Кадр подобен методу изобразительного управления потоком данных. В него тоже обычно включается палитра пиктограмм (Icon Palette); однако связи, прорисованные между пиктограммами, могут представлять собой сложные ветвящиеся алгоритмы. Авторские системы, построенные по этому методу, - очень быстрые, но требуют применения хорошего автоматического отладчика, поскольку ошибки визуально неуловимы. Самые лучшие программы такого рода, например Quest, позволяют связать компилируемый язык с языком сценариев (при создании приложения в качестве языка сценариев используются Си или Apple Media Kit).
Карточка с языком сценариев . Это весьма мощный по своим возможностям (за счет включенного языка сценариев) метод, требующий, однако, точной и жесткой структуризации сюжета. Он превосходно подходит для гипертекстовых приложений и, особенно, для прикладных программ с интенсивным перемещением. Возможности программ этого типа легко расширяемы с помощью модулей XCMD и DLL. Такие системы часто используются для разработки прикладных программ общего назначения, а их лучшие представители позволяют все объекты (включая индивидуальные графические элементы) подготавливать внутри авторской системы. Многие развлекательные и игровые программы проходят этап создания прототипа по данному методу до кодирования на компилирующем языке программирования. Системы поставляются с множеством шаблонов, примеров и готовых графических элементов пользовательского интерфейса, а также с интерактивными учебными программами. Программы Astound и Compel, занимающие промежуточное положение между программами создания презентаций и авторскими системами, тоже иногда относят к этому типу авторских систем. Главный недостаток авторских систем на основе карточки с языком сценариев - невозможность обеспечить точное управление синхронизацией и выполнение параллельных процессов. Например, звуковой файл должен запускаться и заканчиваться прежде, чем сможет начаться следующее событие сценария. Наилучшее применение для таких авторских систем - подготовка приложений, которые можно логически организовать в виде отдельных карточек с гипертекстовыми связями между ними.
Временная шкала . По структуре пользовательского интерфейса авторская система на основе Временной шкалы напоминает звуковой редактор для многоканальной записи. Синхронизируемые элементы показываются в различных горизонтальных дорожках с рабочими связями, отраженными через вертикальные столбцы. Основными элементами данного метода являются труппа (cast) - база данных объектов и партитура (score) - покадровый график событий, происходящих с этими объектами. Главное достоинство метода заключается в том, что он позволяет написать сценарий поведения для любого объекта. Каждое появление объекта из труппы в одном из каналов партитуры называется спрайтом (sprite) и также считается самостоятельным объектом. Для управления спрайтами в зависимости от действий пользователя в пакет встраивается объектно-событийный язык сценариев (Scripting language). Подобные системы используются при создании многих коммерческих прикладных программ. Они подходят для подготовки приложений с интенсивным использованием мультипликации или таких, где требуется синхронизация различных мультимедийных составляющих. Эти системы легко расширяются с целью обработки других функций (таких как гипертекст) через модули типа XOBJ, XCMD и DLL. Их основной недостаток - сложность освоения из-за необходимости изучения языка сценариев.
Иерархические объекты . В системах на основе иерархических объектов, как и в объектно-ориентированном программировании, применяется метафора объекта. Благодаря визуальному представлению объектов и информационных составляющих мультимедийного проекта в них можно создавать сложные конструкции с развитым сюжетом. Типичным представителем таких средств является mTropolis - одна из наиболее перспективных авторских систем. Подобные системы обычно довольно дороги и используются в основном профессиональными разработчиками мультимедийных приложений.
Гипермедиа-ссылки . Метафора гипермедиа-ссылки подобна метафоре кадра, в которой показываются концептуальные связи между элементами; однако ей недостает визуального представления связей. При использовании авторских систем с гипермедиа-ссылками можно создавать разнообразные гипертекстовые приложения с элементами мультимедиа. Они имеют те же области применения, что и системы, построенные по методу "Карточка с языком сценариев", но более гибки (за счет отказа от карточек).
Маркеры (тэги). Системы на базе маркеров используют специальные команды - тэги в текстовых файлах (например, SGML/HTML и WinHelp), чтобы связать страницы для обеспечения взаимодействия и объединения элементов мультимедиа. Они имеют, как правило, ограниченные возможности по отслеживанию связей и лучше всего подходят для подготовки диалоговых справочных материалов, подобных словарям и руководствам. С развитием Internet такие системы нашли широкое применение и при создании страниц для узлов этой глобальной компьютерной сети.
Технология разработки приложения с помощью авторской системы
Процесс разработки мультимедийного приложения проиллюстрирован на рис. 4.3.
Рис. 4.3. Цепочка разработки мультимедиа-приложения
Хорошее авторское средство позволяет создавать мультимедиа продукты различного уровня сложности. К средствам, которые могут предоставит достаточную свободу для реализации творческих устремлений пользователей, можно отнести FormulaGraphics (Австралия), отечественную разработку ГиперМетод (HyperMethod). К профессиональным и значительно более дорогостоящим относятся программные средства типа Macromedia Director, для освоения которых необходимости тратить значительные усилия и время.
Рассмотрим, в какой последовательности может действовать разработчик продукта, используя авторское средство:
1.Сбор и просмотр всех собранных материалов: фотографий, видеофильмов, музыкальных записей.
2.Расположение материалов в хронологическом порядке с текстовым сопровождением
3.Составление структуры мультимедиа приложения в целом и структуры каждого элемента на основании собранных и систематизированных материалов
4.Сканирование необходимых материалов в том размере, в котором они будут представлены затем на экране (желательно в режиме 72 dpi (точек на дюйм), масштаб 100%, True С olor ). Размеры сканируемых фрагментов фотографий будут пропорционально меньше по сравнению с фотографией. Получаемые графические файлы могут соответствовать различным форматам, например, BMP или JPG .
5.Запись текста, который нужно произнести.
6.Составление списка и подбор музыкальных произведений, которые надо поместить на диск.
7.Оцифровка звука и музыки. Для оцифровки голоса достаточно частоты 11 КГц и разрядности 8 бит. Если речь идет о музыке, то 22 КГц. Как правило, для начала достаточно записать все в формате WAV . Проще всего воспользоваться обычным Фонографом, встроенным в Windows . Приобретя некоторый опыт, лучше использовать звуковые редакторы типа Wave Front , и формат МРЗ, он примерно в десять раз компактнее WAV , но интенсивно расходует вычислительные ресурсы. Для переписывания музыки с Audio CD существуют такие программы как с d 2 wav , для перевода звуковой дорожки с CD в формат WAV операцией простого копирования.
8.Оцифровка при записи с аналогового источника или перенос видео данных из цифровой камеры на винчестер компьютера. Видеофайлы - это самый громоздкий материал. Как правило, платы оцифровки видео поддерживают формат AVI и MPEG .
9.Выбор стиля оформления продукта (ампир, строгий, веселый, революционный и пр.) и создание основных элементов оформления страниц (кнопки, обои и т. д.). Для этого можно:
· Разработать собственный стиль;
· Использовать готовое оформление;
· Копировать какой-нибудь понравившийся стиль
Стиль, как правило, включает такие элементы, как фон, набор кнопок и других управляющих элементов, рамки, разделители и некоторые другие элементы, выполненные в одном ключе.
10. Определение основных типов страниц (например, про конкретного человека, про событие, перечень, уточнение, справка, вертикальный, горизонтальный). Это первый шаг, который требует непосредственного использования авторского средства.
11. Создание шаблонов страниц, используя стили оформления в авторском средстве.
Естественно, что высококачественный мультимедийный продукт создается только после приобретения достаточного опыта как собственно в разработке, дизайне, тестировании, так и в организации и планировании работ. В Интернете существует достаточно сайтов, которые могут помочь в разработке кнопок, подсветок, других "украшений" собственных мультимедиа продуктов.
Разработка мультимедийного продукта с помощью языка программирования
По сравнению с авторскими средствами разработки универсальные языки программирования оказываются более гибкими и позволяют создавать более быстрые приложения. Однако в современных условиях гибкость и быстрота работы иногда отходят на второй план, уступая место высокой скорости разработки. Этим и объясняется возросший интерес к авторским системам со стороны разработчиков. Но в России распространение авторских систем сдерживается высокими ценами, сложностью приобретения и отсутствием русскоязычного интерфейса системы, для многих разработчиков, особенно непрофессионалов в компьютерной технике, принципиально.
Профессиональные российские разработчики мультимедийных приложений чаще всего используют языки программирования Visual C++, Delphi, реже Visual Basic.
Использование Delphi в мультимедиа-проектах вполне оправдано. Для Delphi нет такого количества интерфейсов и библиотек, как для С и C++, а освоить Delphi значительно проще, чем C++. Кроме того, Delphi основан на языке программирования Pascal, который достаточно популярен в России. Многие начинают знакомство с программированием именно с него, поэтому им будет проще перейти на Delphi, чем на C++ или Visual Basic.
Безусловно, что при использовании языков программирования авторское приложение будет создаваться дольше, чем при использовании авторских средств, и потребуется значительно больше времени на качественную отладку приложения.
Этапы разработки мультимедиа продукта
Принято выделять несколько этапов разработки мультимедиа продукта:
· Разработка концепции, идеи;
· Проектирование;
· Создание информационных объектов;
· Нормирование интерфейса с пользователем;
· Интеграция информационных элементов в линейное (презентация) или нелинейное (интерактивные авторские приложения) приложение;
· Тестирование, отладка;
· Выпуск в свет.
Разработка концепции, идеи
Логически этот этап можно разделить на две составляющие: экспертиза и планирование. Результатом является принятие решения о разработке, поэтому его еще иногда называют этапом анализа осуществимости. Экспертиза дает ответ на вопрос, все ли основные компоненты есть для выполнения проекта, а планирование - реально ли выполнение проекта в отведенные сроки.
Этап анализа осуществимости (или экспертиза) начинается в тот момент, когда одному из будущих авторов пришла в голову идея. Перед тем как приступать к проекту, автор идеи должен хорошо представлять, кто будет заинтересован в проекте в такой степени, чтобы вложить в него деньги, за какое время можно сделать проект, и сколько он будет стоить, за какое время он окупится. Чтобы провести анализ осуществимости необходимо:
1)Наличие команды . Команда должна включать людей, которые могут написать сценарий, разработать графический дизайн (а это лицо вашего издания), технических специалистов, которые возьмут на себя выполнение объема работ по верстке
2)Наличие менеджера проекта , главная задача которого - сделать так, что бы все работы были выполнены в срок и все участники проекта слаженно работали. Для этого ему необходимо каждодневно знать, кто, с каким успехом и чем занимается в проекте, и прогнозировать узкие места и критические точки проекта Типовая команда разработчиков включает:
· Сценарист - писатель
· Программист
· Художник - дизайнер
· Специалист по аудио/видео (оператор)
· Дизайнер интерфейса
· Руководитель проекта, директор, продюсер
3) Очертить круг будущих основных технических и программных решений . К этой категории вопросов, подлежащих анализу на этапе осуществимости, относят выбор аппаратно-программной платформы, форматов данных и программных средств для разработки, при этом в центре находится авторское средство как ключевой элемент разработки.
4)Наличие ресурсов , к которым следует отнести обычные и специализированные рабочие места, оснащенные записывающим CD - ROM , нормальными звуковыми платами, пультом для записи голоса, платой для оцифровки видео, сканером и пр.
5)Лицензии. Наличие прав на материал, который будет включен в издание. Права должны быть обязательно закреплены договором. Необходимо использовать лицензионное программное обеспечение.
6)Наличие бюджета (т е расходной части) и плана-графика по разработке всего проекта, начиная со старта и заканчивая его изданием. Бюджет и план связаны между собой не только деньгами, но и тем, что обязательно появятся незапланированные работы. Планирование осуществляется с расчетом на самый худший вариант развития событий. Принято выделять три категории бюджетов для разработки: малобюджетные, среднебюджетные и высокобюджетные проекты. В таблице 3.6. приведен пример расчета трудозатрат для основных этапов разработки среднебюджетного проекта.
Таблица 13.6. Основные виды работ и их продолжительность при разработке среднебюджетного проекта «Русский Музей. Живопись”
|
Название работы |
Продолжительность в днях |
|
Шаблоны и рабочие прототипы Обсуждение и прототип Общая схема приложения - чертеж Схемы всех путей в приложении, на основе схемы Приложения Выработка общего стиля Создание кнопок Создание маркеров Создание обоев Создание других графических элементов Разработка основных шаблонов Тестирование шаблонов (путем построения примера) Составление заданий исполнителям Составление списка(ов) кадров Составление списка(ов) материалов к ним (изображения, тексты, звук и др.) Составление списка на сканирование Окончательная верификация и согласование списков на предмет наличия Выделение однотипных потоков кадров (соответствующих основным шаблонам) Составление заданий для исполнителей по каждому потоку Подготовка исходных материалов Сканирование изображений 150*3+50 фрагментов Обработка изображений Цветокоррекция Резкость Обрезка, склейка Наложение теней на изображения Составление списка текстов Создание и ввод текстов Приемка и корректура Оцифровка видео Музыкальное сопровождение Список произведений Поиск произведений Оцифровка Обработка Разработка (верстка в HyperMethod ) Создание каркаса приложения Верстка текстов по потокам Верстка изображений по потокам Верстка нешаблонных кадров Вставка звука Создание системы помощи Разработка инсталлятора Тестирование Связей Звука Инсталлятора Текстов Управление проектом |
|
|
ВСЕГО ЧЕЛОВЕКО-ДНЕЙ |
424 |
Перед тем как приступать к проектированию, необходимо провести анализ уже существующих изданий в выбранной области. Рассмотрим последовательно каждый из этих этапов.
Проектирование
На этапе проектирования выделяют:
· проектирование архитектуры информации (структуры)
· проектирование взаимодействия с пользователем (пользовательский интерфейс).
Результатом проектирования является разработка прототипа, реализующего всю требуемую функциональность в первом приближении, а затем, на основе прототипа, разработка типовых шаблонов различных страниц или экранов. Рассмотрим основные приемы и инструменты, которыми пользуются разработчики на примере создания мультимедиа-энциклопедий, как наиболее дорогостоящих и технически сложных мультимедиа-проектов.
Рубрикаторы, синхронистические таблицы, поисковые механизмы
Рубрикаторы. Рубрикаторы - это заранее упорядоченный иерархически организованный перечень всего материала. Принцип упорядочивания в рубрикаторах зависит от наиболее понятных для широкого круга потребителей представлений о предметной области. Например, так называемая "машина времени", когда весь материал упорядочен по времени (векам).
Шкала времени. Логическим продолжением механизма "машины времени" являются так называемые шкала времени и синхронистическая таблица. Шкала времени представляет собой обозначенные на оси времени значимые события и установленные переходы от обозначения этих событий к их описанию. Чаще всего эту линейку времени делают горизонтальной с прокруткой от начала и до конца. На ней откладывают временные интервалы с точностью, необходимой для понимания сути и взаимосвязи событий между собой. Разница между шкалой времени и синхронистической таблицей заключается в том, что шкала времени просто упорядочивает объекты или события по времени, а синхронистическая таблица кроме этого позволяет визуально проследить влияние событий и объектов из различных предметных областей друг на друга. Во вторую очередь, это тематические рубрики, связанные с материалом, сгруппированным по темам. Например: Наука, Культура, и т. п.
Поисковые механизмы. Поисковые механизмы являются прямым переносом традиционных поисковых механизмов работы с базами данных на пользовательский уровень. В окне редактирования можно ввести какое-либо слово или словосочетание и в ответ получить список статей, где встречается указанный запрос. Для организации поиска используют либо специальным образом проиндексированные ключевыми словами статьи, либо индексы, автоматически создаваемые для полнотекстового поиска. Недостатком поиска является то, что при работе с материалом пользователь очень часто по различным причинам не в состоянии точно сформулировать запрос. Ответ может быть либо слишком большим, либо бессмысленным.
Фильтры. Фильтр - удобное для пользователя сочетание рубрикаторов и поисковых механизмов, отличающееся простотой и наглядностью, когда поиск информации похож на управление бытовым прибором: задать баланс, громкость, установить на нужный трэк, и результат готов.
Гипертекст
Гипертекст решает задачу создания контекста, который доступен пользователю в момент работы с конкретной статьей, что может быть реализовано по-разному:
- во-первых, это динамически появляющиеся подсказки и комментарии о том, на что указывает гипертекстовая ссылка. В качестве такого комментария может быть использована категория, к которой относится статья
- - во-вторых, это характер выделения гипертекстовых элементов в тексте. Выделение цветом, известное по WWW, далеко не всегда уместно с точки зрения читаемости текста в целом. Могут быть использованы либо другие способы выделения текста (подчеркивание), либо специальные символы, обозначающие наличие связи (ссылки), например:
· Здесь находится гипертекстовая ссылка
· Здесь находится гипертекстовая ссылка
Также популярным вариантом является перечень гипертекстовых переходов в конце или начале статьи. В некоторых случаях эти ссылки могут присутствовать не в тексте статьи, а в соседнем окне, которое обновляется при каждом обновлении статьи в основном окне. Такой механизм полезен для так называемых адаптивных систем, в которых содержание и структура материала зависят либо от квалификации пользователя, либо от его поведения или решаемых им в данный момент времени задач.
Навигация - самый значимый инструмент поиска в системах с поддержкой гипертекста. При проектировании структуры будущей системы следует уделять внимание трем вещам, связанным с навигацией:
- Традиционной навигации по заранее заданной структуре (как правило, иерархическим) гипертекстовых ссылок. Это переходы с уровня на уровень как сверху вниз, так и снизу вверх. От раздела к подразделам, от главы к подглавам. К этому должны быть добавлены переходы в пределах одного уровня, от одной главы к другой, от одного раздела к другому (см. рис. 4.4).
Такие связи должны быть хорошо спроектированы вне зависимости от конкретного содержимого приложения и определяют "скелет", костяк будущего приложения. Они создаются в системах либо вручную, либо с помощью специальных средств автоматически, если проектируемая структура является типовой или может быть представлена связанным набором типовых структур. К типовым связям данной разновидности относят, помимо переходов вверх и вниз по иерархии, также переходы типа СЛЕД, ПРЕД, В НАЧАЛО, В КОНЕЦ и некоторые другие. Условно очень часто для обозначения этих функций используют кнопки вида > < >||<.
Рис. 4.4. Приблизительная структура энциклопедии « History of the World »
- Перекрестным терминологическим ссылкам (связям). Эти связи выполняют туже роль, что и выделяемые курсивом слова в толковом словаре. Это расшифровки, уточнения, все, что создает контекст. Как правило, такие связи являются предметными и создаются либо специалистом по предметной области, либо, если это возможно для конкретного материала, специальными программами. Такие программы используют предварительно формализованное описание предметных связей, возможно, в виде правил типа: "если в каком-либо тексте существует упоминание о Петре Ивановиче Столыпине, то создать гипертекстовую связь от этого текста к статье с рассказом о земельной реформе 1907 года".
- Вычисляемым, динамическим или условным связями . Смысл их заключается в том, что не всегда на этапе разработки приложения можно определить как наличие связи, так и то, куда должен перейти пользователь при ее активизации. Такие задачи часто встречаются при разработке образовательных мультимедиа изданий, где фактором, влияющим на действия и реакцию программы, является уровень подготовки или собственные действия пользователя или ученика. В этом случае инструмент, с помощью которого вы разрабатываете свое приложение, обязательно должен допускать механизмы создания динамических связей.
Закладки, подсказки, виртуальные панорамы
Закладки. Механизм, известный по программам просмотра типа Microsoft Internet Explorer или Netscape Navigator . Для мультимедиа-продукции такой механизм полезен в длинных линейных продуктах типа презентаций или слайд-шоу. В авторских средствах для этого, как правило, не предусматриваются механизмы прямой поддержки. В HyperMethod , например, можно воспользоваться либо стандартным механизмом, который нужно несколько видоизменить для того, чтобы оформить в соответствии со своими представлениями. В частности, ввести переменные для хранения закладок и организовать их хранение на жестком диске, если требуется сохранять значения закладок между сеансами работы пользователя.
Подсказки. Это специально появляющиеся надписи, которые поясняют смысл отдельных графических элементов. Этот механизм, помогающий начинающему пользователю разобраться в назначении тех и иных графических (и неграфических) элементов управления уже стал традиционным даже для графических операционных систем. Впервые в операционных системах этот принцип был реализован на компьютерах Macintosh и носил название " Balloons ".
Виртуальные панорамы. Общепризнанным стандартом в этой области является QuickTime VR (Virtual Reality ). Виртуальные панорамы позволяют создать иллюзию присутствия. В панораме можно просматривать и смещать изображение влево и вправо, вверх и вниз, приближаться и удаляться. На панораме могут быть созданы активные зоны, к активным зонам добавлены гипертекстовые переходы к другим панорамам или объектам, есть возможность устанавливать источники звука таким образом, что у пользователя создается иллюзия не только визуального, но и звукового пространства.
Разновидностью панорам являются объекты. Если при съемке панорамы камера зафиксирована на одной точке, но вращается таким образом, чтобы сделать серию снимков, которые затем будут специальными средствами склеены в панораму, то во втором случае камера фиксирована и не вращается, а вращается объект, либо камера снимает объект со всех сторон. В результате пользователь получает возможность в мультимедиа-приложении рассмотреть объект со всех сторон.
Проектирование
Пользовательский интерфейс
Несмотря на наличие стандарта GUI (Graphical User Interface), разработчики мультимедиа-изданий создают разнообразные графические управляющие элементы, составляющих основу графического пользовательского интерфейса. За этим разнообразием часто скрывается обычная кнопка, только видоизмененная в соответствии с требованиями сюжета или вкусами дизайнеров. Вид управляющих элементов зависит, в первую очередь, от фантазии дизайнера и, во вторую, от выбранной метафоры интерфейса. Метафора - известный пользователю образ, который ассоциируется с объектом управления, для лучшего его понимания пользователем. Различные метафоры интерфейса используют для того, чтобы уйти от традиционного интерфейса операционной системы и помочь пользователю манипулировать привычными ему, "жизненными" объектами, смысл и действие который он понимает, исходя из повседневных навыков.
Разработка правильного, соответствующего уровню подготовки пользователя и его потребностям пользовательского интерфейса - задача не менее важная, чем содержание самого диска. В основе интерфейса лежит управление различными объектами и доступом к информации посредством активных, реагирующих на действия пользователя, элементов.
Выделяют четыре типа состояния управляющего элемента (рис. 4.5).
Рис. 4.5. Различные состояния управляющего элемента (кнопки)
Поэтому при проектировании элементов управления надо нарисовать, по крайне мере, четыре состояния кнопки, если в авторском средстве нет специальных механизмов, облегчающих этот труд. Формально в виде кнопок могут выступать текстовые фрагменты, традиционные кнопки, рисунки или части рисунков, т.е. то, что человек в состоянии дифференцировать на экране монитора. Чтобы помочь пользователю распознать на экране управляющие элементы, во многие современные приложения вводят дополнительные эффекты, повышающие комфортности работы. Кроме того, часто используемыми эффектами для статических кнопок являются:
Подсветка (highlight ) графических элементов или текста;
- Сдвиг объекта при нажатии или подведении курсора мыши;
- Изменение цветности, к примеру, с черно-белого на цветной;
- Изменение размеров элемента;
- Изменение местоположения;
- Комбинированные эффекты.
Помимо этого, сама кнопка может быть не только статичной, но и анимированной (например, вращающейся).
Эффекты следует связывать с событиями. К таким основным событиям относят инициализацию (или начальное состояние кнопки), попадание курсора мыши на кнопку, отвод курсора мыши с кнопки, щелчок мышью (click).
Первые четыре эффекта, как правило, являются встроенными в большинство авторских средств, с небольшими поправками на конкретный способ достижения. Для визуализации этих эффектов используют по крайне мере два изображения: нормальное - для неактивного состояния и вид объекта в активном состоянии. Это второе изображение может быть подсвеченным, сдвинутым относительно пассивного состояния; может быть выделено другими цветами, если основное пассивное изображение, к примеру, черно-белое или монохромное; а может быть и увеличенным. Если в авторском средстве есть функции управления местоположением или размером отдельного объекта, и это управление может быть связано с событиями или сообщениями, которые приходят от мыши, то такая функциональность может быть использована для создания элементов активного интерфейса. Может быть использовано звуковое оформление значимых событий, например, щелчок мыши.
Организация меню на базе кнопок в приложении является стандартизованным механизмом, описанным в GUI. Существует целая отрасль знаний Human Computer Interaction (HCI), которая занимается изучением вопросов человеко-машинного интерфейса, которая описывает как и сколько элементов управления должно быть расположено на экране, как должен быть организован экран, сколько должно быть окон, текста, графики, в каком соотношении все это находится, какой щелчок мышью лучше, как правильно выделять текст или активные зоны на рисунке или какой убрать шрифт и многое другое. При организации меню для управления мультимедиа-приложением в изданиях на CD-ROM следует учитывать несколько аспектов:
- Управление должно быть спроектировано таким образом, чтобы минимизировать действия пользователя по достижению цели (к действиям следует отнести все, что заставляет пользователя прикладывать умственные и механические усилия, включая щелчки мышью и ее перемещение).
- Элементы управления приложением всегда должны быть "под рукой" и по возможности, в поле зрения. Помните, что фокус человеческого зрения составляет около 3-х угловых градусов.
- Их не должно быть много - известно магическое число 7 (плюс-минус 2).
- Оптимальное количество текста на экране - 3 строки по 18 символов.
- Желательно наличие только одного рисунка, связанного с содержанием.
- Пользователь всегда должен однозначно понимать, с каким из объектов он работает в настоящий момент времени.
Как правило, меню - это набор элементов управления, в некоторых случаях вложенный (т.е. имеющий более одного уровня). Этот набор обычно соответствует функциям, выполнение которых может понадобиться пользователю при работе с текущим материалом. К числу таких стандартных элементов управления относят функции печати, переноса текста статьи или ее выделенной части в буфер обмена, управление звуком, настройки самой системы, функцию завершения работы, подсказку.
Часто в виде меню организуют и переходы к основным рубрикам. Различают следующие виды элементов управления:
- Кнопки с текстом . Как правило, текст помещают внутрь кнопки. Примеры можно найти в большинстве мультимедиа-изданий. Обычно внизу экрана или в тексте статьи помещены кнопки с ключевыми словами, соответствующими функциям той или иной кнопки
- Пиктографические объекты управления . Располагаются, как правило, по краям экрана. Графический элемент ассоциируется с соответствующей ему функцией. Стилизованное изображение принтера - печать, лупа - поиск, часы - линия времени и т.д.
Создание информационных объектов
Выбирается определенный стиль оформления, соответствующий основной тематике издания. В соответствии с требованиями в зависимости от выбранного авторского средства формируется набор текстур и наборы графических стилей. Определяются такие элементы оформления, как, например, шрифты, цветовая и звуковая схемы. Затем происходит ввод и обработка основных элементов мультимедиа, таких, как видео, анимация, звук и текст в соответствии с поддерживаемыми авторским средством форматами данных и спецификациями.
Формирование интерфейса с пользователем. Интеграция информационных элементов в нелинейное приложение
На этом этапе определяется тип интерфейса и его техническая реализация авторским средством:
· количество окон на экране,
· их взаимодействие между собой,
· наличие различных типов управляющих элементов,
· их расположи внутри окна,
· поведение и связь с другими элементами.
На этом же этапе используется выработанный ранее стиль, текстуры, шрифты. Результатом является набор шаблонов всех типовых экранов или страниц издания. Каждый шаблон содержит типовые управляющие элементы, выполненные в соответствии с выбранным стилем оформления. В шаблоне описывается поведение этих объектов и их реакция на действия пользователя в виде управляющих скриптов.
На основе сформированного ранее набора шаблонов создается "скелет” будущего приложения, содержащий все типовые гипертекстовые связи между различными уровнями, внутри уровней, определяющие последователь страниц и т. п. Затем, когда такой скелет сформирован, т. е. созданы практически все информационные элементы, они наполняются конкретным содержанием: вставляются рисунки, подключаются видео и звук, соответствующие содержанию отдельной страницы.
Завершение проекта
Как в любой программе есть ошибки, так и в любом проекте есть недочеты. И они в любом случае останутся. Минимизировать их необходимо на этапе планирования и разработки. А на этапе сдачи проекта затраты на их исправление очень велики и могут привести бесконечным исправлениям, внесению дополнительных ошибок и т. д. В среднем около 10% времени правильно было бы запланировать на исправление явных ошибок и недочетов. После того как выпущен первый релиз мультимедиа продукта, выявлены и исправлены очевидные промахи, рекомендуется сделать несколько копий, например пятого релиза, и раздайте его бета-тестерам.
На этапе издания требуется решение следующих вопросов:
· издание упаковки,
· издание самого диска,
· комплектация, склад и учет,
Необходимо иметь компакт-диск с записью полностью оттестированной копией мультимедийного приложения. Необходимо определить размер тиража (чем выше тираж, тем ниже стоимость единицы продукции). Следующий важный элемент - комплектация самого диска: его упаковка и печатка. Самыми популярными являются три основных варианта упаковки диска: в бумажном или картонном конверте, в боксе (jewel или slim) и коробке. Необходимо позаботиться о верстке надпечатки на диск. И последний шаг - издание упаковки - коробки, сопутствующие материалы, такие как, например, регистрационная карта.
При угадывании целого числа в диапазоне от 1 до N было получено 8 бит информации. Чему равно N?
Решение .
Для того чтобы найти число, достаточно решить уравнение N=2 8 =256
Ответ: N = 256.
Вывод: при угадывании любого целого числа в диапазоне от 1 до 256 получаем 8 бит информации .
Пример 6. За два года студент получил 100 оценок. Среди них: 60 пятерок, 25 четверок, 10 троек и 5 двоек. Сколько бит информации несет сообщение о получении студентом следующей отметки?
Решение .
Посчитаем вероятности получения пятерок, четверок, троек и двоек студентом за 2 года:
· вероятность пятерки: Р 5 =60/100=0,6;
· вероятность четверки: Р 4 =25/100=0,25;
· вероятность тройки: Р 3 =10/100=0,1;
· вероятность двойки: Р 2 =5/100=0,05.
Зная вероятности событий, можно определить количество информации в сообщении о каждом из них. Согласно теории информации, для этого нужно решить показательное уравнение 2 i =1/Р.
Решение выражается через логарифм i=log2(l/P).
Вычисления:
I 5 = log 2 (l/0,6) = log 2 (5/3) = 0,737 бит;
I 4 = log 2 (l/0,25) = log 2 (4) = 2 бит;
I 3 = log 2 (l/0,l) = log 2 (10) = 3,322 бит;
I 2 = log 2 (l/0,05) = log 2 (20) = 4,322 бит.
Ответ: сообщение о получении отметки «отлично» несет 0,737 бит информации, «хорошо» – 2 бит, «удовлетворительно» – 3,322, «неудовлетворительно» – 4,322 бит информации.
Вывод: чем меньше вероятность события, тем больше информации несет сообщение о нем .
В компьютерах используется двоичная система счисления потому, что в техническом устройстве наиболее просто реализовать два противоположных физических состояния. Так некоторый физический элемент, имеющий два различных состояния: намагниченность в двух противоположных направлениях; прибор, пропускающий или нет электрический ток; конденсатор, заряженный или незаряженный и т.п.
Как уже отмечалось, за единицу измерения количества информации, при условии двоичного кодирования принят один бит . Одним битом могут быть выражены два понятия: 0 или 1 (да или нет, черное или белое, истина или ложь и т. п.). При этом, в частности, невозможно нецелое число битов.
Следующей по величине единицей измерения количества информации является байт, представляющий собой последовательность, составленною из восьми бит, т.е.
1 байт = 2 3 бит = 8 бит.
Именно восемь бит, или один байт, используется для того, чтобы закодировать символы алфавита. Один байт также является минимальной единицей адресуемой памяти компьютера.
В информатике также широко используются кратные байту единицы измерения количества информации, в которых используется коэффициент 2 n . Этот выбор объясняется тем, что компьютер в основном оперирует числами не в десятичной, а в двоичной системе счисления.
Кратные байту единицы измерения количества информации вводятся следующим образом:
1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 2 10 байт
1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 10 20 байт
1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 10 30 байт
1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт =10 40 байт.
1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 10 50 байт
1 Экзабайт (Эбайт) = 1024 Пбайт = 10 60 байт
Вероятностный подход используется и при определении количества информации, представленной с помощью знаковых систем. Если рассматривать символы алфавита как множество возможных сообщений N, то количество информации, которое несет один знак алфавита, можно определить по формуле (1). При равновероятностном появлении каждого знака алфавита в тексте сообщения для определения количества информации можно воспользоваться формулой (2).
Множество знаков, используемых при записи текста, называется алфавитом . Полное количество знаков в алфавите называетсямощностью (размером)алфавита .
Допустим, что все знаки алфавита встречаются в тексте с одинаковой частотой (равновероятно), вычислим по формуле (2) количество информации, которое несет каждый знак (символ) алфавита. Так в 2-х символьном алфавите каждый символ «весит» 1 бит (log 2 2 = 1); в 4-х символьном алфавите каждый символ несет 2 бита информации (log 2 4 = 2); в 8-ми символьном -3 бита (log 2 8 = 3) и т.д.
Один символ из алфавита мощностью 256 (2 8) символов несет в тексте 8 бит (1 байт) информации. Алфавит из 256 символов используется для представления текстов в компьютере.
Количество информации (информационный объем), содержащееся в сообщении, закодированном с помощью знаковой системы и содержащем определенное количество знаков (символов), определяется с помощью формулы:
V=К×I, (3)
где V – информационный объем сообщения; I = log 2 N – информационный объем одного символа в используемом алфавите., К – количество символов в сообщении, N – мощность алфавита.
Поясним сказанное выше на примерах.
Пример 7. Книга, набранная с помощью компьютера, содержит 150 страниц; на каждой странице – 40 строк, в каждой строке – 60 символов. Каков объем информации в книге?
Решение . Мощность компьютерного алфавита равна 256. Один символ несет 1 байт информации. Значит, страница содержит 40 60 = 2400 байт информации.
Объем всей информации в книге (в разных единицах):
2400 150 = 360000 (байт);
360000 (байт)/1024 (байт/Кбайт) = 351,5625 (Кбайт);
351,5625 (Кбайт)/1024 (Кбайт/Мбайт) = 0,34332275 (Мбайт).
Ответ: объем информации в книге составляет 360000 байт, 351,5625 Кбайт, 0,34332275 Мбайт.
Пример 8. Подсчитайте объем информации, содержащейся в романе А. Дюма «Три мушкетера», и определите, сколько близких по объему произведений можно разместить на одном лазерном диске в 600 Мбайт если в книге 590 стр., 48 строк на одной странице, 53 символа в строке.
Решение .
590 48 53 = 1500960(символов).
1500960 байт = 1466 Кбайт = 1,4 Мбайт.
600 Мбайт/1,4 Мбайт = 428,57.
Ответ: на одном лазерном диске емкостью 600 Мбайт можно разместить около 428 произведений, близких по объему к роману А. Дюма «Три мушкетера», что составляем 1,4 Мбайт.
Пример 9. На диске объемом 100 Мбайт подготовлена к выдаче на экран дисплея информация: 24 строчки по 80 символов, эта информация заполняет экран целиком. Какую часть диска она занимает?
Решение .
Код одного символа занимает 1 байт.
24 80=1920 (байт).
Объем диска 100 1024 1024 байт = 104857600 (байт).
1920/104857600=0,000018 (часть диска).
Ответ: информация занимает 0,000018 часть диска.
Пример 10.
Каково время (в секундах) передачи полного объема данных по каналу связи? Известно, что передано
731 Мбайт данных, причем первую четверть от всего времени передача шла со скоростью 8 Мбит/с, а остальное время – со скоростью 20 Мбит/с.
Решение .
Обозначим неизвестное время за х (с), тогда за первый период, равный 0,25х (с), передано 8 0,25х =2х (с Мбит/с) данных. За остальное время - 0,75х, (с ) передано 20 0,75х =15х (с Мбит/с).
Объем переданной информации переведем из Мбайт в Мбиты: 731=731 8=5848 (Мбит).
Получаем уравнение 2x +15х = 5848, откуда х =344 (с).
Ответ: для передачи полного объема данных по каналу связи в объеме 731 Мбайт необходимо 344 с.
На семантическом уровне информация рассматривается по ее содержанию, отражающему состояние отдельного объекта или системы в целом. При этом не учитывается полезность для получателя информации.
Для измерения смыслового содержания информации широкое распространение получил подход, основаны на использовании тезаурусной меры. При этом под тезаурусом понимается совокупность информации (сведений), которой располагает получатель (приемник).
Данный подход предполагает, что для понимания (осмысливания) и использования полученной информации получатель должен обладать тезаурусом, т.е. определенным запасом знаков, наполненных смыслом, слов, понятий, названий явлений и объектов, между которыми установлены связи на смысловом уровне. Таким образом, если принять знания о данном объекте или явлении за тезаурус, то количество информации, которое содержится в новом сообщении о данном предмете, можно оценить по изменению индивидуального тезауруса под воздействием данного сообщения. В зависимости от соотношения между смысловым содержанием сообщения и тезаурусом пользователя изменяется количество семантической информации. При этом характер такой зависимости не поддается строгому математическому описанию и сводится к рассмотрению трех основных условий, при которых тезаурус пользователя:
· стремится к нулю, т.е. пользователь не воспринимает поступившее сообщение;
· стремится к бесконечности, т.е. пользователь досконально знает все об объекте или явлении и поступившее сообщение его не интересует;
· согласован со смысловым содержанием сообщения, т.е. поступившее сообщение понятно пользователю и несет новые сведения.
Два первых предельных случая соответствуют состоянию, при котором количество семантической информации, получаемое пользователем, минимально. Третий случай связан с получением максимального количества семантической информации. Таким образом, количество семантической информации, получаемой пользователем, является величиной относительной. Так как одно и то же сообщение может иметь смысловое содержание для компетентного пользователя и быть бессмысленным для пользователя некомпетентного.
Поэтому возникает сложность получения объективной оценки количества информации на семантическом уровне. Для получения такой оценки используются различные единицы измерения количества информации: абсолютные или относительные. В качестве абсолютных единиц измерения могут использоваться символы, реквизиты, записи и т.д. В качестве относительной – коэффициент содержательности, который определяется как отношение количества семантической информации к объему.
Например, для определения на семантическом уровне количества информации, полученной студентами на занятиях, в качестве единицы измерения может быть принят исходный балл (символ), характеризующий степень усвояемости ими нового учебного материала, на основе которого можно косвенно определить количество информации, полученное каждым студентом. Это количество информации будет выражено через соответствующий оценочный балл, в принятом диапазоне оценок.
На прагматическом уровне информация рассматривается с точки зрения ее полезности (ценности) для достижения потребителем информации поставленной практической цели. Данный подход при определении полезности информации основан на расчете приращения вероятности достижения цели до и после получения информации. Количество информации, определяющее ее ценность (полезность), находится по формуле:
где P 0 , P 1 – вероятность достижения цели соответственно до и после получения информации.
В качестве единицы измерения (меры) количества информации, определяющей ее ценность, может быть принят 1 бит (при основании логарифма, равном 2). То есть это такое количество полученной информации, при котором отношении вероятностей достижения цели равно 2.
Рассмотрим три случая, когда количество информации, определяющее ее ценность, равно нулю, и когда она принимает положительное и отрицательное значения.
Количество информации равно нулю при P 0 = P 1 , т.е. полученная информация не увеличивает и не уменьшает вероятность достижении цели.
Значение информации является положительной величиной при P 1 > P 0 , т.е. полученная информация уменьшает исходную неопределенность и увеличивает вероятность достижения цели.
Значение информации является отрицательной величиной при P 1 < P 0 , т.е. полученная информация увеличивает исходную неопределенность и уменьшает вероятность достижения цели. Такую информацию называют дезинформацией.
1. Измерьте информационный объем сообщения «Ура! Скоро Новый год!» в битах, байтах, килобайтах (Кб), мегабайтах (Мб).
Указание : считается, что текст набран с помощью компьютера, один символ алфавита несет 1 байт информации. Пробел – это тоже символ в алфавите мощностью 256 символов.
2. Измерьте примерную информационную емкость одной страницы любого своего учебника, всего учебника.
Указание: Для выполнения задания возьмите учебник по любимому предмету, посчитайте число строк на странице, число символов в строке, включая пробелы. Помните, что один символ алфавита несет 1 байт информации. Перемножив полученные значения, Вы найдете информационную емкость одной страницы учебника (в байтах).
3. Сколько таких учебников может поместиться на дискете 1,44 Мб, на винчестере в 1 Гб.
4. В детской игре «Угадай число» первый участник загадывает целое число от 1 до 32. Второй участник задает вопросы: «Загаданное число больше числа ___?». Какое количество вопросов при правильной стратегии гарантирует угадывание?
Указание: Вопрос задавайте таким образом, чтобы информационная неопределенность (число вариантов) уменьшалась в два раза.
5. Яд находится в одном из 16 бокалов. Сколько единиц информации будет содержать сообщение о бокале с ядом?
6. Сколько бит информации несет сообщение о том, что из колоды в 32 карты достали «даму пик»?
7. Проводят две лотереи: «4 из 32» и «5 из 64» Сообщение о результатах какой из лотерей несет больше информации?
8. Информационное сообщение объемом 1.5 Кбайта содержит 3072 символа. Сколько символов содержит алфавит, при помощи которого было записано это сообщение? (Объяснение решения задачи на доске).
10. Скорость информационного потока – 20 бит/сек. Сколько времени потребуется для передачи информации объемом в 10 килобайт.
11. Сравните (поставьте знак отношения)
o 200 байт и 0,25 Кбайт.
o 3 байта и 24 бита.
o 1536 бит и 1,5 Кбайта.
o 1000 бит и 1 Кбайт.
o 8192 байта и 1 Кбайт.
12. В барабане для розыгрыша лотереи находится 32 шара. Сколько информации содержит сообщение о первом выпавшем номере (например, выпал номер 15)?
13. При игре в кости используется кубик с шестью гранями. Сколько бит информации получает игрок при каждом бросании кубика?
14. Книга, набранная с помощью компьютера, содержит 150 страниц; на каждой странице - 40 строк, в каждой строке - 60 символов. Каков объем информации в книге?
15. Подсчитайте объем информации, содержащейся в романе А. Дюма "Три мушкетера", и определите, сколько близких по объему произведений можно разместить на одном лазерном диске? (590 стр., 48 строк на одной странице, 53 символа в строке).
16. На диске объемом 100 Мбайт подготовлена к выдаче на экран дисплея информация: 24 строчки по 80 символов, эта информация заполняет экран целиком. Какую часть диска она занимает?
17. В школьной библиотеке 16 стеллажей с книгами. На каждом стеллаже 8 полок. Библиотекарь сообщил Пете, что нужная ему книга находится на пятом стеллаже на третьей сверху полке. Какое количество информации библиотекарь передал Пете?
18. В коробке лежат 7 цветных карандашей. Какое количество информации содержит сообщение, что из коробки достали красный карандаш?
19. Какое количество информации несет сообщение: “Встреча назначена на сентябрь”.
20. Сообщение занимает 3 страницы по 25 строк. В каждой строке записано по 60 символов. Сколько символов в использованном алфавите, если все сообщение содержит 1125 байтов?
21. Юстасу необходимо передать следующее сообщение:
Дорогой Алекс! От всей души поздравляю с
2.1. Объемный подход к измерению информации
В технике, где информацией считается любая хранящаяся, обрабатываемая или передаваемая последовательность знаков, сигналов, часто используют простой способ определения количества информации, который может быть назван объемным . Он основан наподсчете числа символов в сообщении, то есть связан только с длиной сообщения и не учитывает его содержания.
Если используются дискретные сигналы, характеризуемые длиной сообщения m и основанием системы счисления K (как правило, K = 2 ), то должно выполняться условие:
где M – число сообщений.
Если весь текст состоит из N символов, то при таком подходе размер содержащейся в нем информации равен:
|
I = N m . |
Можно
прийти к заключению, что
–
количество информации. Казалось
бы, искомая мера количества информации
найдена. Ее можно понимать как меру
неопределенности исхода опыта, если
под опытом подразумевать случайный
выбор какого-либо сообщения из некоторого
числа возможных. Однако эта мера не
совсем удобна. При наличии алфавита,
состоящего из одного символа возможно
появление только этого символа.
Следовательно, неопределенности в этом
случае не существует, и появление этого
символа не несет никакой информации. Итакая мера неудобна для
практического использования, так как
не удовлетворяет условию аддитивности.
Следует различать понятия “количество информации” и “объем информации”. Количество информации вычисляется относительно первичного алфавита, а объем информации относительно вторичного алфавита. Количество информации зависти от вероятностных характеристик первичного алфавита, а объем зависит от длины сообщения во вторичном алфавите.
Пример 2.1. С помощью некоторого алфавита записано сообщение, содержащее 2048 символов, его объем составляет 1,25 Кбайта. Какова мощность этого алфавита (т.е. сколько в алфавите символов)?
Решение. 1. Переведем информационный объем сообщения в биты:
I общ = 1,25 Кбайта*1024 = 1 280 байт=1 280 байт*8 = 10 240 бит
2. Определим I - количество бит информации, приходящееся на один символ:
I = 10 240 бит: 2 048 = 5 бит
3. Определим N - количество символов в алфавите:
N = 2 I = 2 5 = 32.
Ответ. В алфавите 32 символа.
Пример 2.2. Текст составлен с использованием алфавита мощностью 64 символа и содержит 100 символов. Каков информационный объем текста?
Решение. Мощность алфавита N = 64, количество символов в тексте K = 100, I - ?
N = 2 i откуда i = 6 бит, т. к. 64 = 2 6
I = K*i откуда I = 100 * 6 = 600 бит = 75 байт
Ответ : информационный объем текста 75 байт
Пример 2.3. Книга, набранная с помощью компьютера, содержит 150 страниц; на каждой странице – 40 строк, в каждой строке – 60 символов. Каков объем информации в книге?
Решение. Мощность компьютерного алфавита равна 256. Один символ несет 1 байт информации. Значит, страница содержит 40 х 60 = 2400 байт информации. Объем всей информации в книге (в разных единицах):
2400 х 150 = 360 000 байт.
360000/1024 = 351,5625 Кбайт.
351,5625/1024 = 0,34332275 Мбайт.
Пример 2.4 . Два текста содержат одинаковое количество символов. Первый текст записан на русском языке, а второй на языке племени нагури, алфавит которого состоит из 16 символов. Чей текст несет большее количество информации?
Решение. Информационный объем текста равен произведению числа символов на информационный вес одного символа
I = К * а.
Так как оба текста имеют одинаковое число символов (К ), то разница зависит от информативности одного символа алфавита (а).
2 а1 = 32, т.е. а1 = 5 бит; 2 а2 = 16, т.е. а2 = 4 бит. I1 = К * 5 бит, I2 = К * 4 бит.
Значит, текст, записанный на русском языке в 5/4 раза несет больше информации.
Пример 2.5 . Подсчитать, сколько места будет занимать одна минута цифрового звука на жестком диске или любом другом цифровом носителе, записанного с частотой а) 44.1 кГц; б) 11 кГц; в) 22 кГц; г) 32 кГц и разрядностью 16 бит.
Решение. а) Если записывают моносигнал с частотой 44.1 кГц, разрядностью 16 бит (2 байта), то каждую минуту аналого-цифровой преобразователь будет выдавать 441000 * 2 * 60 = 529000 байт (примерно 5 Мб) данных об амплитуде аналогового сигнала, который в компьютере записываются на жесткий диск.
Если записывают стереосигнал, то 1058000 байт (около 10 Мб).
б) для частот 11, 22, 32 кГц расчеты производятся аналогично.
Пример 2.6 . Какой информационный объем имеет моноаудиофайл, длительность звучания которого 1 секунда, при среднем качестве звука (16 бит, 24 кГц)?
Решение. 16 бит * 24000 = 384000 бит = 48000 байт = 47 кБайт.
Пример 2.7 . Рассчитайте объем стереоаудиофайла длительностью 20 секунд при 20-битном кодировании и частоте 44.1 кГц.
Решение. 20 бит * 20 * 44100 * 2 = 35280000 бит = 4410000 байт = 4.41 Мб.
Пример 2.8. Вычислить какой объем памяти компьютера потребуется для хранения одной страницы текста на английском языке, содержащей 2400 символов.
Решение. Мощность английского алфавита, включая разделительные знаки, N = 32. Тогда для хранения такой страницы текста в компьютере понадобится 2400 log 2 32 бит = 2400 5 =12000 бит = 1500 байт.
Пример 2.9. Оперативная память компьютера содержит 163 840 машинных слов (наибольшую последовательность бит, которую процессор может обрабатывать как единое целое), что составляет 0,625 Мбайт. Сколько бит содержит каждое машинное слово?
Решение. 1. Переведем 0,625 Мбайт в биты: 0,625 (Мбайт) = 0,625 х 2 10 (Кбайт) = 0,625 х 2 10 х 2 10 (байт) = 0,625 х 2 10 х 2 10 х 2 3 (бит) = 0,625 х 2 23 (бит) =0,625 х 8 388 608 (бит) = 5 242 880 (бит).
2. Разделим объем оперативной памяти на количество машинных слов:
5 242 880 (бит) / 163 840 (машинных слов) = 32 (бит).
Пример 2.10. На диске объемом 100 Мбайт подготовлена к выдаче на экран дисплея информация: 24 строчки по 80 символов, эта информация заполняет экран целиком. Какую часть диска она занимает?
Решение. Код одного символа занимает 1 байт.
24*80=1920 (байт).
Объем диска 100*1024*1024 байт = 104857600 байт.
1920/104857600=0,000018 (часть диска).
Пример 2.11. Графическое 16 цветное изображение имеет размер 256 пикселей на 200 пикселей. Какое место в памяти оно занимает?
Решение. Для представления 16 цветного изображения требуется log 2 16 = 4 бита, следовательно, цвет пикселя кодируется 4 битами. Размер изображения 256 на 200, значит количество информации в картинке 256 * 200 * 4 = 204 800 байт = 200 Kбайт.
Ответ: изображение занимает в памяти 200 килобайт.
Тема урока: Решение задач раздела «Измерение информации. Единицы измерения»
Урок. Решение задач раздела «Измерение информации. Единицы измерения»
Класс
: 11
Метод обучения:
объяснительно-иллюстративный.
Тип урока: комбинированный.
Формы учебной работы учащихся:
· фронтальная работа,
· индивидуальная работа.
Цели урока:
I. Образовательная
Формировать у учащихся умение решать задачи на нахождение количества информации.
II.
Развивающая
Развивать операциональное мышление и коммуникативную компетентность
при обработке информации.
III. Воспитательная
Воспитывать восприятие компьютера как инструмента информационной деятельности
человека и бережного отношения к компьютеру.
Задачи урока:
· повторить единицы измерения информации, понятия: алфавита, мощности алфавита;
· отработать навыки решения задач.
Оборудование:
· доска,
· компьютеры,
· раздаточный материал.
Программное обеспечение:
· Доступ в Интернет для онлайн-тестирования
Требования к знаниям и умениям:
Учащиеся должны знать:
· что такое «алфавит”, “мощность алфавита”, “алфавитный подход в измерении информации” «содержательный подход к измернию информации»;
· как измерить информационный объём;
· как определяется единица измерения информации бит;
· что такое байт, килобайт, мегабайт, гигабайт.
Учащиеся должны уметь:
· измерять информационный объем текста;
· представлять количество полученной информации в различных единицах (битах, байтах, килобайтах, мегабайтах, гигабайтах).
План урока
1. Организационный момент.
2. Актуализация знаний.
3. Техника безопасности
4. Онлайн-тест (разминка)
5. Решение задач.
6. Физминутка.
7. Контроль знаний.
8. Подведение итогов урока.
9. Домашнее задание.
10. Рефлексия.
Основные понятия: алфавит, мощность алфавита, информационный вес символа в алфавите, производные единицы измерения информации.
Ход урока
1. Организационный момент.
Учитель приветствует учащихся и отмечает отсутствующих.
2. Актуализация знаний
Фронтальный опрос (вопросы на слайде презентации)
1. Какое событие можно назвать информативным?
(событие информативно при условии:
1) произошло как минимум одно из двух возможных событий;
2) информация понятна, достоверна, объективна, полезна. ).
Монетка упала решкой 1 бит, из корзины с 8-ю шарами достали красный шар -3 бита,
2. Чему равно количество информации в неинформативном сообщении.
Нуля (0), Пример: вчера было воскресенье, 2*2=4
3. Что такое неопределенность знаний о некотором событии.
Количество возможных результатов события
4. Какие события называют равновероятными.
События, которые не имеет преимущества одного над другим.
5. Какую минимальную единицу используют для измерения количества информации?
(в качестве минимальной единицы информации используется 1 бит информации.)
6. Дайте определение бита с точки зрения неопределенности знаний и с точки зрения равновероятных событий.
Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в два раза несет 1 бит информации.
Сообщение о том, что произошло одно событие из двух равновероятностных, несет 1 бит информации.
7. По какой формуле определяется количество информации в сообщении о том, что произошло одно из двух равновероятных событий.
Определяется из решения показательного уравнения 2 i =N
(Для нахождения количества информации используют формулу:
2 i = N,
где N - количество всех возможных событий;
I - количество информации, содержащееся в данном сообщении.)
8. В чем заключается содержательный подход к измерению информации?
(в содержательном подходе рассматривается информативность равновероятностных событий.)
9. В чём заключается алфавитный подход к измернию информации? ( Алфавитный подход к измерению информации позволяет определить количество информации, заключенной в тексте. Алфавитный подход является объективным, т.е. он не зависит от субъекта (человека), воспринимающего текст. )
3.Техника безопасности
1. При работе за компьютером необходимо помнить: к каждому рабочему месту подведено опасное для жизни напряжение. Поэтому во время работы надо быть предельно внимательным и соблюдать все требования техники безопасности.
2. Чтобы работа за компьютером не оказалась вредной для здоровья, необходимо предпринимать меры предосторожности и следить за правильной организацией своего рабочего места.
Вспомни правила работы за компьютером
Сидите за компьютером прямо, не напрягаясь.
Нажимайте клавиши на клавиатуре мягко и не используйте для этого посторонние предметы.
Не трогайте соединительные провода и не прикасайтесь к задним стенкам системного блока и монитора.
При возникновении необычной ситуации с компьютером (мигание, посторонние звуки, запах) незамедлительно сообщите о ней учителю.
Соблюдайте безопасное для глаз расстояние до экрана монитора – не менее 50 см.
Время непрерывной работы за компьютером – не более 30 минут.
Не держите на рабочем месте предметы, не требующиеся при выполнении задания.
Перед выполнением работы внимательно изучите ход ее выполнения.
Во время работы с ЭВМ запрещается перемещаться по классу. Избегайте резких движений
Онлайн-тест: http:// fominyh.ucoz.ru/tests/1-59-0
4. Решение задач на содержательный подход:
Разбор задачи учителем:
1. В классе 32 ученика. Какое количество информации содержится в сообщении о том, что к доске пойдёт Коля Сидоров.
2 i = N
N =32 = 2 i => i = 5 бит
Решение задачи у доски учеником.
2. Сообщение о том, что из корзины с разноцветными шарами (все шары разного цвета) достали зелёный шар, содержит 4 бита информации. Сколько шаров было в корзине?
2 i = N
N =4 = 2 i => i = 2 бит
Самостоятельная работа:
3. В гимназический класс школы было отобрано несколько учеников из 128 претендентов. Какое количество учеников было отобрано, если сообщение о том, кто был отобран, содержит 140 битов информации?
2 i = N
N =128 = 2 i =>i = 7 бит – информация о количестве отобранных учеников
140 / 7 = 20 учеников - количество отобранных учеников
4 . Из папки NEW одновременно было удалено 10 файлов и сообщение о названиях удалённых файлов содержит 80 бит информации. Сколько файлов было всего в папке?
80 / 10 = 8 бит – среднее количество бит содержит информация об одном файле
2 i = N
N = 2 8 =>N = 256 файлов
5. В доме 4 подъезда , в каждом из которых по 16 этажей . Какое количество информации содержится в сообщении о том, что Иван живёт на пятом этаже в третьем подъезде?
2 i = N
16*4=64 – несет сообщение, что в доме 4 подъезда , в каждом из которых по 16 этажей
N = 64 = 2 i =>i = 6 бит - содержится в сообщении о том, что Иван живёт на пятом этаже в третьем подъезде
5.Физминутка.
Решение задач алфавитным подходом к измерению информации:
Разбор учителем:
1. Сколько символов в тексте, если мощность алфавита – 64 символа, а объем информации, содержащийся в нем – 1,5 Кбайта.
Ответ: в тексте 2048 символа
Решение у доски:
Сообщение занимает 3 страницы по 25 строк. В каждой строке записано по 60 символов. Сколько символов в использованном алфавите, если все сообщение содержит 1125 байт?
|
K строк = 25 строк K символов = 60 символа I = 1125 байт |
i = I / K = (1125 * 8
бит
) / (3 * 25 *60) = N = 2 i ¦ N = 2 2 = 4 символа |
|
N -? |
Ответ: в использованном алфавите 4 символа
7. Контроль знаний
Онлайн-тест: http://ege.yandex.ru/
8. Подведение итогов урока
.
Учитель выставляет оценки учащимся, выполнявшим задания у доски, комментируя их.
9. Домашнее задание.
1. Алфавит племени Мульти состоит из 32 букв . Какое количество информации несёт одна буква этого алфавита?
2. Сообщение, записанное буквами из 16-символьного алфавита, содержит 50 символов . Какой объём информации оно несёт?
3. Сколько символов содержит сообщение, записанное с помощью 16-ти символьного алфавита, если его объём составил 1/16 часть Мегабайта ?
4. Сколько килобайтов составит сообщение из 384 символов 16-ти символьного алфавита?
Дополнительно Задача №1 . Книга, набранная с помощью компьютера, содержит 150 страниц; на каждой странице - 40 строк, b в каждой строке - 60 символов. Каков объем информации в книге?
Решение. Мощность компьютерного алфавита равна 256. Один символ несет 1 байт информации. Значит, страница содержит 40 х 60 = 2400 байт информации. Объем всей информации в книге (в разных единицах):
2400 * 150 == 360 000 байт. 360000/1024 = 351,5625 Кбайт. 351,5625/1024 = 0,34332275 Мбайт.
Задача № 2. На диске объемом 100 Мбайт подготовлена к выдаче на экран дисплея информация: 24 строчки по 80 символов, эта информация заполняет экран целиком. Какую часть диска она занимает?
Решение.
Код одного символа занимает 1 байт.
24*80=1920 (байт)
Объем диска 100*1024*1024 байт = 104857600 байт
1920/104857600=0,000018 (часть диска)
10. Рефлексия.
