Inovace výuky prostřednictvím šablon pro SŠ

Název projektu Číslo projektu Název školy Autor Název šablony Název DUMu Stupeň a typ vzdělávání Vzdělávací oblast Vzdělávací obor Tematický okruh Inovace výuky prostřednictvím šablon pro SŠ CZ.1.07/1.5.00/34.0748 Gymnázium Jana Pivečky a Střední odborná škola Slavičín Ing. Alois Kužela III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT VY_32_INOVACE_G2_IVT_02_15 Gymnaziální vzdělávání Informatika a Informační a komunikační technologie Informatika Informatika Cílová skupina Anotace Vybavení, pomůcky www.zlinskedumy.cz Žák 16-19 let Prezentace slouží k vysvětlení pojmu Multimédia, formáty zvukových souborů a videosouborů. PC, interaktivní tabule Datum 22. 4. 2013 MPC, zvuková karta, grafická karta, videokarta, kamera, CD-ROM, DVD, Klíčová slova kodek, Codec Pack, WAW, MPEG-3, WMA, OGG, FLAC, AAC, MPEG2, DivX, WMV, MPEG-4, streamování

MPC je standard, kterým byly v dřívějších dobách označovány počítače s vhodnou konfigurací pro práci s multimédii. V roce 1991 byla ustanovena konfigurace prvního MPC. Procesor 386SX / 16 MHz 2 MB RAM operační paměti Pevný disk o velikosti 30 MB Grafická karta VGA s rozlišením 640 x 480 bodů a 256 barvami. 1x CD-ROM mechanika s přenosovou rychlostí 150 KB/s, která bude zatěžovat procesor méně než 40 procenty. 8-bitová zvuková karta se schopností přehrávat stereo zvuk na frekvenci 22 khz a nahrávat zvuk na frekvenci 11 khz. Operační systém Windows 3.0 s multimediálním rozšířením.

Kvůli rychlému vývoji výpočetní techniky byla v roce 1993 navržena konfigurace MPC level II, která měla následující parametry: Procesor 486SX / 25 MHz 4 MB RAM operační paměti Pevný disk o velikosti 160 MB Grafická karta VGA s rozlišením 640 x 480 bodů a 65535 barvami. 2x CD-ROM mechanika s přenosovou rychlostí 300 KB/s, která bude zatěžovat procesor méně než 40 procenty. 16-bitová zvuková karta se schopností přehrávat stereo zvuk na frekvenci 44,1 khz (v kvalitě CD). Operační systém Windows 3.0 s multimediálním rozšířením nebo Windows 3.1

V roce 1996 byla ustanovena konfigurace MPC Level III s následujícími parametry. Procesor Pentium / 75 MHz 8 MB RAM operační paměti Pevný disk o velikosti 540 MB Grafická karta musí umět přehrát video s rozlišením 352 x 240 bodů, rychlostí 30 snímků za sekundu a 32768 barvami. Hardwarová podpora video formátu MPEG-1. 4x CD-ROM mechanika s přenosovou rychlostí 600 KB/s, která bude zatěžovat procesor méně než 40 procenty. 16-bitová zvuková karta se schopností přehrávat stereo zvuk na frekvenci 44,1 khz s podporou FM syntézy OPL3. Operační systém Windows 3.11 a MS-DOS verze 6.0

Zvuková karta je rozšiřující karta počítače pro vstup a výstup zvukového signálu, ovládaná pomocí software. V dnešní době je zvuková karta již součástí základní desky. Typická zvuková karta obsahuje A/D a D/A převodníky. A/D převodník převádí analogový signál(například vstupní signál z mikrofonu) na digitální signál, který je pak dále zpracováván, nebo je uložen na disk. D/A převodník vytváří analogový signál z digitálního signálu. Výsledný analogový signál je následně přiveden na výstup (reproduktory, sluchátka).

Digitalizace se provádí pomocí vzorkování. V každém časovém intervalu se zjistí a zaznamená aktuální stav signálu neboli vzorek. Čím kratší je interval mezi vzorkováním, tím vyšší je vzorkovací frekvence, tím více vzorků bude pořízeno a tím bude výsledný záznam kvalitnější. Druhý faktor, který určuje kvalitu digitálního signálu, je počet použitých úrovní v každém ze vzorků. Nejčastěji používané vzorkovací frekvence: 11025 Hz (telefonní kvalita), 22050 Hz (rádio kvalita), 44100 Hz (CD kvalita), 48000 Hz, 96000 Hz. Počet bitů na jeden vzorek je většinou 8, 16 nebo 24. Obr. 1: Zvuková karta Creative SB Live.

Grafická karta nebo také videoadaptér je součástí počítače, jejímž úkolem je vytvářet grafický výstup na monitoru, TV obrazovce nebo na jiném zobrazovači. Grafická karta dále provádí grafické výpočty atd. Připojena je většinou přes PCI-Express slot. Některé grafické karty umožňují kromě výstupu i vstup, tato funkce se nazývá VIVO (Video In Video Out). Grafická karta se připojuje pomocí konektoru PCI-E, AGP nebo PCI. Nebo může být integrována přímo na základní desce, v chipsetu nebo v procesoru.

GPU - "grafický procesor" je výpočetní jádro grafické karty. Obsahuje: Unifikované shadery - moderní náhrada za pixel shadery a vertex shadery. Každá firma má svoji vlastní architekturu shaderů. Jsou programovatelné a díky tomu nemusí počítat pouze zobrazovatelná data, ale i výpočty pro vědu a další. NVIDIA má každý unifikovaný shader plnohodnotný, AMD používá 4D shadery (4 menších shaderů jako celek, dříve 5D). Řadič pamětí - stará se o komunikaci mezi grafickou pamětí a GPU. NVIDIA i AMD podporují až GDDR5. TMU jednotky (Texture mapping unit) - mapuje textury na objekty. ROP jednotky (Render Output unit) - zabezpečuje výstup dat z grafické karty. Paměť - zde jsou ukládány informace nutné pro grafické výpočty. Pokud je grafická karta integrovaná na základní desce, používá operační paměť celého počítače nebo má paměť vlastní, nejčastěji některý typ GDDR (GDDR 2, 3, 4, 5), dříve i DDR (1, 2, 3). Obr. 2: Grafická karta inno 3D Obr. 3: Grafická karta Radeon X850XT

Videokamera je zařízení, které slouží k zachycení pohyblivého obrazu a synchronního zvuku. Obr. 5: Poloprofesionální HDTV kamera. Obr. 6: Kamera pro běžné uživatele.

Analogové dnes jsou na ústupu a téměř se nevyrábí. Digitální - data jsou ukládána na: Videokazety DV Digital Video - nejrozšířenější systém v amatérském videu (2006) D 8 (Digital 8 - používá DV kodek) DVCAM (Sony) a DVC Pro (Panasonic) profesionální verze formátu DV doplněná zejména o TIMECODE Betacam profesionální formát, původně anologový, později DigitalBetacam Paměťové karty (nejčastěji SDHC, SDXC) Disky (DVD-R, DVD-RAM) průměru 8 cm Pevné disky (HD nebo SSD) Bez úložného média určené pro přenos obrazového signálu přes kabel nebo bezdrátově. (Webkamery, bezpečnostní kamery, atd.)

Profesionální používají je velké televizní kanály a firmy natáčející reklamu vyznačují se vysokou kvalitou obrazu a vyšší minimální vzdáleností zaostření. Poloprofesionální obecní televize, živnostníci (natáčející svatby apod.), velká studia jako levnější (a postačující) varianta profitechniky pro práci v terénu. Mohou mít vyměnitelné objektivy s manuálním ostřícím a/nebo clonícím prstencem, mají externí mikrofon a současně umožňují externí zvukový vstup, široké možnosti nastavení. Amatérské určené široké veřejnosti, cenově dostupné, kompaktní konstrukce, neměnitelné objektivy, nižší kvalita obrazu i zvuku v porovnání s profesionálními kamerami.

CD-ROM je nepřepisovatelné optické záznamové médium o kapacitě 650 900 MB, nejrozšířenější jsou však disky o kapacitě 700MB. Na CD-ROM médiích jsou data vylisována již od výroby, nelze je tak smazat ani měnit. Na rozdíl od diskových zařízení (disketa, pevné disky apod.) nejsou data ukládána do soustředných kružnic, ale do jedné dlouhé spirály podobně jako na gramofonové desce. Záznam na CD-ROM disku je jednostranný, délka celé spirály je zhruba 6 km a hustota dat v ní uložených je konstantní.

Data jsou na cd ukládána spirálovitě od středu disku směrem k okraji. Jednotlivé bity na CD jsou vyjádřeny odrazivostí disku v daném místě, tato místa jsou nazývány Land a Pit. Land odráží laserový paprsek zpět směrem ke snímači a vyjadřuje stav 1. Při dopadu paprsku na pit dojde k destruktivní interferenci a tím pádem je intenzita odraženého paprsku minimální což vyjadřuje hodnotu 0. Obr.7: CD-ROM mechanika Obr.8: CD-ROM médium

DVD je formát digitálního optického datového nosiče, který může obsahovat filmy ve vysoké obrazové a zvukové kvalitě nebo jiná data. Média DVD jsou plastové disky, podobná jako média CD. DVD disky mají průměr 120 mm a jsou 1,2 mm silná. Data se ukládají pod povrch do jedné nebo dvou vrstev ve stopě tvaru spirály (jako u CD). Pro čtení dat se používá laserové světlo s vlnovou délkou 660 nm, tedy kratší než v případě CD; to také umožňuje jejich vyšší kapacitu. Stejně tak příčný odstup stop je menší - 0,74 μm oproti 1,6 μm u CD.

Kodek je zařízení nebo počítačový program, který ukládá data do zakódované formy (většinou za účelem přenosu, uchovávání nebo šifrování), a nebo naopak pro obnovuje přesně nebo přibližně původní formu dat vhodné pro zobrazování, případně jinou manipulaci. Kodeky jsou základní součástí softwaru pro editaci multimediálních souborů (hudba, filmy) a často se používají pro videokonference a distribuci multimediálních dat v sítích (streamování).

Codec pack je kolekce audio a video kodeků, umožňující operačnímu systému a programům přehrávat různé audio a video formáty, které operační systém nepodporuje.

WAVE(nebo také wav) je zvukový formát vytvořený firmami Microsoft a IBM. Tento zvukový formát slouží k ukládání zvuku na PC. Ve většině případů obsahuje soubor wav nekomprimovaná LPCM data, lze však použít i kompresi např. ADPCM, a-law, µ-law. Při použití nekomprimované lineárně pulsní modulace (LPCM) je formát wav bezeztrátový (lossless), vzhledem k přílišné velikosti wav souborů je vhodné pro bezeztrátovou kompresi použít jiný formát.

MP3 je formát ztrátové komprese zvukových souborů. MP3 se snaží odstranit nadbytečnost ve zvukovém signálu na základě psychoakustického modelu. Ze signálu jsou tedy odebrány informace neslyšitelné člověkem. Je zde využito časového a frekvenčního maskování. Komprese je velice účinná hudební soubory v CD kvalitě lze zkomprimovat přibližně na desetinu původní velikosti.

Windows Media Audio (WMA) je komprimovaný zvukový formát vyvinutý jako součást Windows Media byl původně určen jako náhrada za MP3. Dnes spíše soupeří s Applovým AAC. Vývoj WMA lze rozdělit do dvou fází, a to do vydání WMP 9 a po vydání WMP9. Do verze 8 včetně to byl kodek, který po kvalitativní stránce nebyl velmi konkurenceschopný, nicméně od verze 9 se dostal na úroveň nejvyspělejších kodeků. Aktuální verze je 9.1, která kromě původního ztrátového kodeku obsahuje i kodeky pro bezztrátovou a multikanálovou kompresi. WMA soubory jsou téměř výlučně v kontejneru ASF a mají příponu.asf nebo.wma.

Ogg je projekt, který si klade za cíl vytvořit svobodný software pro digitální multimédia. Výstupem tohoto projektu jsou kodeky a formát ogg. Ogg je jen kontejnerový formát. Vlastní audio nebo video zakódované kodekem bude uložené uvnitř Ogg kontejneru. Ogg kontejnery mohou obsahovat streamy zakódované s vícenásobnými kodeky. Například, audio nebo video soubor může obsahovat data zakódovaná audio kodekem i video kodekem.

FLAC je otevřený, zvukový, bezztrátový kodek. Používá lineární predikci pro konverzi zvukových vzorků do série malých čísel (tzv. reziduálů), která jsou efektivně uložena pomocí Golomb-Riceova kódování. Ztrátové formáty z nahrávky odstraní část informace, která není pro poslech důležitá a běžný posluchač ji ani neslyší. Kdežto u formátu FLAC se žádná informace nevypouští. Pracuje podobně jako komprimační programy typu RAR nebo Zip.

AAC je standard pro ztrátovou kompresi zvuku. Byl vyvinut jako logický následovník formátu MP3 na středních až vyšších bitratech v rámci standardu MPEG-4. Formát AAC není úplně jednotný a obsahuje v sobě několik profilů, vylepšení apod. Taktéž existuje mnoho kodérů (většinou proprietárních), které se razantně liší kvalitou. Nicméně AAC je jeden z nejpokročilejších formátů komprese zvuku a jeho různé modifikace jako AACplus apod. obsahují velmi pokročilé technologie jako LTP (Long Term Prediction) nebo Postprocessing, které z nich na nízkých bitrate dělají nejlepší audio formáty (mnohdy lepší než Vorbis).

MPEG-2 je ztrátový komprimační datový formát, který slouží ke snížení datového toku a tím i velikosti výsledného souboru u digitálně zpracovávaných videozáznamů při co nejmenším viditelném zhoršení kvality po dekomprimaci. Jeho předchůdcem je formát MPEG-1 a dokonalejším technologickým nástupcem formát MPEG-4. MPEG-2 je standardním formátem užívaným pro ukládání a přenos videa na DVD, nebo při distribuci digitálního televizního signálu DVB-T.

Windows Media Video je komprimovaný souborový videoformát pro několik proprietárních kodeků vyvinutých společností Microsoft. Původní kodek známý jako WMV byl navržen pro internetové streamingové aplikace jako konkurence pro již zavedený RealVideo. Ostatní kodeky jako např. WMV Screen a WMV Image, se staraly o specializovaný obsah.

MPEG-4 je kolekce patentovaných metod definujících kompresi a uložení zvukových a obrazových dat. Využití MPEG-4 zahrnuje kompresi AV dat pro web (Streaming), uložení dat na CD a DVD, hlasovou a video komunikaci a digitální televizní vysílání.

Streamování je technologie pro přenos audiovizuálních dat od zdroje směrem ke koncovému uživateli. V současné době je streaming využit pro přenášení audiovizuálních dat přes internet tzv. webcasting. Webcasting může přenášet data v reálném čase např. Internetová televize, nebo systémem VoD (Video on Demend- Video na vyžádání) například služba YouTube.

Web 1. Wikipedie, otevřená encyklopedie [online]. [cit. 22.4.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:sound_blaster_live!_5.1.jpg 2. Wikipedie, otevřená encyklopedie [online]. [cit. 22.4.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:powercolor_radeon_x850xt_pe.jpg 3. Wikipedie, otevřená encyklopedie [online]. [cit. 22.4.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/multim%c3%a9dia 4. Wikipedie, otevřená encyklopedie [online]. [cit. 22.4.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/multimedia_pc 5. Wikipedie, otevřená encyklopedie [online]. [cit. 22.4.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:sonyhdrfx1.jpg 6. Wikipedie, otevřená encyklopedie [online]. [cit. 22.4.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/mpeg-4 7. Wikipedie, otevřená encyklopedie [online]. [cit. 22.4.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:cd-rom_drive.jpg