sisteme multimedia

2006

Program postuniversitar de conversie profesionalăpentru cadrele didactice din mediul rural

INTERNET. SISTEME MULTIMEDIA

Liliana DOBRICĂ

Specializarea TEHNOLOGIA INFORMAŢIEI

Forma de învăţământ ID - semestrul III

Ministerul Educaţiei şi Cercetării Proiectul pentru Învăţământul Rural

TEHNOLOGIA INFORMAŢIEI

Internet. Sisteme multimedia

Liliana DOBRICĂ

2006

© 2006 Ministerul Educaţiei şi Cercetării Proiectul pentru Învăţământul Rural Nici o parte a acestei lucrări nu poate fi reprodusă fără acordul scris al Ministerului Educaţiei şi Cercetării ISBN 10 973-0-04554-2; ISBN 13 978-973-0-04554-3.

Cuprins. Introducere

Proiectul pentru Învăţământul Rural 1

CUPRINS INTRODUCERE .................................................................................................................. 4 Unitatea de învăţare nr. 1. ......................................................................................... 7 INTERNET Obiectivele unităţii 1 ............................................................................................................ 8 1.1. Istoria şi rolul Internet-ului............................................................................................. 8 1.2. Arhitectura reţelei Internet .......................................................................................... 11 1.2.1. Entităţi în Internet .................................................................................................... 11 1.2.2. Metode de conectare............................................................................................... 12 1.2.3. Principiile de proiectare ........................................................................................... 14 1.3. Stiva de protocoale a Internetului ............................................................................ 16 1.3.1. Nivelul fizic............................................................................................................... 16 1.3.2. Nivelul reţelei ........................................................................................................... 17 1.3.3. Nivelul de transport.................................................................................................. 19 1.3.4. Nivelul aplicaţiei ....................................................................................................... 21 1.4. Servicii Internet ........................................................................................................ 23 1.4.1. Serviciul web ........................................................................................................... 23 1.4.2. Serviciul ftp .............................................................................................................. 26 1.4.3. Serviciul telnet ......................................................................................................... 27 1.4.4. E-mail ...................................................................................................................... 27 1.4.5. Serviciile de chat şi instant messaging .................................................................... 29 Răspunsuri şi comentarii la întrebări ................................................................................ 30 Lucrarea de verificare nr. 1................................................................................................ 31 Sinteza .............................................................................................................................. 33 Bibliografie selectivă .......................................................................................................... 33 Unitatea de învăţare nr. 2. ....................................................................................... 34 TEHNOLOGII ALE TEXTELOR ŞI IMAGINILOR DIN SISTEMELE MULTIMEDIA Obiectivele unităţii 2 .......................................................................................................... 35 2.1 Noţiuni de bază din domeniul sistemelor multimedia................................................... 35 2.1.1. Scurt istoric............................................................................................................. 35 2.1.2. Concepte de bază................................................................................................... 36 2.1.3. Tehnici de compresie ............................................................................................. 38 2.2. Text............................................................................................................................. 42 2.2.1. Reprezentarea textului în sistemele multimedia ...................................................... 42 2.2.2. Operaţii pe texte ...................................................................................................... 42 2.2.3. Compresia şirurilor de caractere.............................................................................. 45 2.3. Imagini ........................................................................................................................ 45 2.3.1. Reprezentarea imaginilor şi grafică în sistemele multimedia ................................... 47 2.3.2. Palete de culori ........................................................................................................ 51 2.3.3. Tehnici de operare asupra imaginilor ...................................................................... 52 2.3.4. Animaţia................................................................................................................... 53 2.3.5. Tehnici de compresia a imaginilor şi formate de fişiere ........................................... 54 2.3.6. Instrumente software grafice ................................................................................... 57


2 Proiectul pentru Învăţământul Rural

Răspunsuri şi comentarii la întrebări .................................................................................61 Lucrarea de verificare nr. 2 ................................................................................................62 Sinteza ..............................................................................................................................64 Bibliografie selectivă ..........................................................................................................64 Unitatea de învăţare nr. 3. .......................................................................................65 TEHNOLOGII AUDIO ŞI VIDEO DIN SISTEMELE MULTIMEDIA Obiectivele unităţii 3 ...........................................................................................................66 3.1. Audio ..........................................................................................................................66 3.1.1. Conceptul de semnal audio digital ..........................................................................66 3.1.2. Calitatea semnalului audio digital............................................................................67 3.1.3. Compresia audio digitală ........................................................................................69 3.1.4. Transmisia şi recepţia semnalelor audio digitizate ..................................................72 3.1.5. Midi şi sinteza vorbirii ..............................................................................................74 3.2. Video..........................................................................................................................75 3.2.1. Procesul de digitizare grafică ...................................................................................75 3.2.2. Semnalul video analogic şi ecranul televizorului ......................................................76 3.2.3. Semnalul video digital şi ecranul calculatorului ........................................................77 3.2.4. Afişarea în sistem alb-negru şi color ........................................................................79 3.2.5. Caracteristici specifice semnalului video digital ......................................................81 3.3. Componentele unui sistem multimedia .......................................................................84 3.3.1. Componente hardware.............................................................................................84 3.3.2. Componente software .............................................................................................93 Răspunsuri şi comentarii la întrebări .................................................................................98 Lucrarea de verificare nr. 3 ................................................................................................99 Sinteza ............................................................................................................................101 Bibliografie selectivă ........................................................................................................101 Unitatea de învăţare nr. 4. .....................................................................................102 DEZVOLTAREA APLICAŢIILOR MULTIMEDIA Obiectivele unităţii 4 .........................................................................................................103 4.1. Etapele de dezvoltare a unei aplicaţii multimedia ....................................................103 4.1.1. Aspecte generale ..................................................................................................103 4.1.2. Descrierea etapelor de dezvoltare a unei aplicaţii multimedia ..............................106 4.2. Proiectarea structurii ................................................................................................110 4.2.1. Harta de navigare..................................................................................................110 4.2.2. Panourile de prezentare........................................................................................113 4.3. Proiectarea interfeţei cu utilizatorul ..........................................................................115 4.3.1. Sistemul de navigaţie ............................................................................................115 4.3.2. Utilizarea textului în interfeţele cu utilizatorul ........................................................116 4.3.3. Utilizarea sunetului în interfeţele cu utilizatorul .....................................................117 4.3.4. Utilizarea graficii şi animaţiei în interfeţele cu utilizatorul ......................................120 4.4. Realizarea practică a unei prezentări multimedia.....................................................124 4.4.1. Crearea setului de panouri de prezentare.............................................................124 4.4.2. Asamblarea prezentării .........................................................................................125 4.4.3. Rafinarea prezentării.............................................................................................127



Răspunsuri şi comentarii la întrebări .............................................................................. 129 Lucrarea de verificare nr. 4 ............................................................................................. 130 Sinteza ............................................................................................................................ 132 Bibliografie selectivă ........................................................................................................ 132 Unitatea de învăţare nr. 5. ..................................................................................... 133 TEHNOLOGII WEB PENTRU MULTIMEDIA Obiectivele unităţii 5 ........................................................................................................ 134 5.1. Hipermedia ............................................................................................................... 134 5.1.1. Conceptul hipermedia............................................................................................ 134 5.1.2. Documente marcate .............................................................................................. 134 5.1.3. SGML .................................................................................................................... 139 5.2. Limbaje de marcare a documentelor ........................................................................ 141 5.2.1. HTML..................................................................................................................... 141 5.2.2. XML ....................................................................................................................... 143 5.2.3. SMIL ...................................................................................................................... 145 5.3. Multimedia pe web.................................................................................................... 147 5.3.1. Serviciul web pentru multimedia ............................................................................ 147 5.3.2. Tipuri MIME ........................................................................................................... 150 5.3.3. Tehnologia Streaming............................................................................................ 152 5.4. Colaborarea grupurilor de utilizatori prin sisteme multimedia distribuite ................... 156 5.4.1. Clase de aplicaţii ................................................................................................... 156 5.4.2. Aspecte în realizarea aplicaţiilor de colaborare ..................................................... 158 Răspunsuri şi comentarii la întrebări. .............................................................................. 162 Lucrarea de verificare nr. 5.............................................................................................. 163 Sinteza ........................................................................................................................... 165 Bibliografie selectivă ........................................................................................................ 165 Bibliografie ...................................................................................................................... 166



INTRODUCERE

Stimate Cursant, Încă de la început doresc să vă urez bine aţi venit la studiul cursului despre Internet şi Sisteme Multimedia. Acest curs se adresează în principal personalului didactic din aria învăţământul obligatoriu, ce activează în mediul rural în vederea obţinerii calificării necesare prin intermediul Programului de Educaţie la Distanţă. Sper că acest curs va fi util personalului didactic care nu dispune de cunoştinţe despre tehnologia Internetului şi a sistemelor multimedia precum şi oricărei persoane interesate în dobândirea de cunoştinţe specifice de introducere în acest domeniu. OBIECTIVELE CURSULUI Principalele obiective ale cursului Internet. Sisteme Multimedia sunt:

După studiul acestui curs veţi fi suficient de pregătit pentru a fi capabil să: • Explicaţi necesitatea apariţiei Internetului şi amploarea pe care a luat-o dezvoltarea acestei reţele datorită serviciilor pe care le oferă. • Identificaţi entităţile ce asigură funcţionalitatea reţelei Internet şi modalităţile practice de conectare a utilizatorilor finali. • Explicaţi principiile de bază stabilite pentru proiectarea Internetului şi să descrieţi arhitectura de tip stivă de protocoale ce formează Internetul. • Identificaţi şi să descrieţi cele mai frecvent utilizate servicii de reţea oferite de Internet.

• Descrieţi principalele tipurile de medii din perspectiva caracteristicilor tehnice. • Identificaţi tehnologiile şi standardele utile în realizarea mediilor dorite. • Explicaţi necesitatea tehnicilor de compresie şi să descrieţi utilizarea acestor tehnici în stocarea şi transmiterea informaţiilor multimedia.

• Identificaţi etapele de realizare a unei aplicaţii multimedia • Descrieţi componentele unui sistem multimedia structurate în componente de memorare, componente de intrare şi de ieşire şi instrumente software utile. • Definiţi noţiunilor fundamentale din proiectarea unei aplicaţii multimedia



• Identificaţi efectele utilizării mediilor în aplicaţiile multimedia pentru a le putea proiecta corect şi a evita efectele nedorite • Integraţi mediile într-o prezentare multimedia. • Descrieţi şi să explicaţi structurile hipermedia • Utilizaţi principalele marcaje din cele mai cunoscute limbaje de marcare a documentelor pentru Web. • Dezvoltaţi aplicaţii multimedia bazate pe serviciul Web şi tehnologia streaming • Identificaţi diferite aspecte ale colaborării grupurilor de utilizatori prin sisteme multimedia distribuite.

Dacă sunteţi deja cunoscător al tehnologiei din domeniul Internetului şi al sistemelor multimedia, sper că veţi:

• Dobândi noi dimensiuni ale domeniului în comparaţie cu alte manuale alternative cunoscute.

MODUL ÎN CARE CURSUL ESTE CONCEPUT Prezentul curs este în format tipărit fiind conceput pentru educaţia prin corespondenţă. Cursul este de lungime medie (28 de ore pentru studiu individual). Timpul de învăţare poate varia în funcţie de cunoştinţele anterioare ale cursantului despre Internet şi sisteme multimedia şi de cantitatea de muncă dedicată subiectului în studiu, pe care cursantul este dispus să o aloce. Cursul Internet. Sisteme Multimedia este divizat în cinci unităţi de învăţare. Testele de autoevaluare inserate în textul cursului au răspunsuri la sfârşitul fiecărei unităţi de învăţare. În general, fiecare unitate de învăţare se termină cu o temă de reflexie în care se solicită scrierea unui eseu referitor la subiectele studiate în acea unitate. Fiecare temă are comentarii de realizare la sfârşitul fiecărei unităţi. Cursul nu integrează alte materiale suplimentare de studiu individual, dar recomandă o bibliografie selectivă la sfârşitul fiecărei unităţi de învăţare pentru aprofundarea tuturor aspectelor legate de tehnologia Internetului şi a sistemelor multimedia. De asemenea, pe parcursul cursului sunt recomandate instrumente software specifice şi sunt indicate adrese URL pentru documentare suplimentară pe Web. INSTRUCŢIUNI DE TRANSMITERE A LUCRĂRILOR DE VERIFICARE Cursul Internet. Sisteme Multimedia conţine cinci lucrări de verificare (LV). Fiecare LV va fi transmisă spre corectare tutorelui la care aţi fost alocat, astfel încât să intre în posesia acesteia înainte sau cel târziu la data specificată de calendarul cursului. Prima LV trebuie predată după ce încheiaţi studiul Unităţii de învăţare nr. 1, a doua după încheierea studiului Unităţii de învăţare nr. 2; a treia după încheierea studiului Unităţii de învăţare nr. 3; a patra după încheierea studiului Unităţii de învăţare nr. 4, iar ultima, la sfârşitul cursului.



CRITERIILE DE EVALUARE ŞI PONDERILE EVALUĂRII CONTINUIE ŞI FINALĂ Rezultatele pe care le veţi obţine la curs depind atât de nota pe care o veţi primi la examen, cât şi de media obţinută la LV-uri, numită media la evaluarea continuă; cele două componente participă la media generală cu ponderi egale. În media la evaluarea continuă, notele celor cinci LV-uri intră tot cu ponderi egale. De aceea, vă recomand insistent să predaţi toate cele cinci LV-uri, deoarece pentru o lucrare pe care nu o realizaţi veţi primi nota 0. Prin urmare, dacă nu trimiteţi chiar şi numai o lucrare, media dvs. la evaluarea continuă va fi redusă considerabil şi puteţi chiar risca să nu absolviţi cursul. Punctele pe care le puteţi primi pentru fiecare subiect sunt prezentate în paranteză, în partea dreaptă a paginii. INSTRUCŢIUNI DE ÎNTOCMIRE A LUCRĂRILOR DE VERIFICARE LV-urile sunt o componentă importantă a cursului, care îngăduie o corectă evaluare a experienţei pe care o căpătaţi studiind cursul şi a capacităţii dvs. de a-i aplica ideile în practică. Totuşi nu trebuie să alocaţi redactării lor un timp exagerat de mare. Ceea ce trebuie să faceţi este să prezentaţi cât mai concis ideile cele mai importante. Vă recomand ca pentru fiecare răspuns să vă limitaţi în medie la aproximativ o jumătate de pagină, adică să formulaţi răspunsurile în aproximativ 200 de cuvinte. Pentru unele întrebări răspunsurile pot fi mai scurte, pentru altele răspunsurile pot fi ceva mai lungi. Un LV clar, organizat, concis şi uşor de citit Suma maximă a punctelor care vi se acordă pentru tratarea subiectelor unei lucrări de verificare este 90. Restul de 10 puncte vor fi acordate de tutor pentru prezentarea generală şi claritatea lucrării. Folosiţi pentru lucrare un format simplu. Evitaţi să includeţi anexe. Numerotaţi clar paginile lucrării, pentru ca tutorul să le poată extrage dacă are nevoie să compare diferite informaţii. Evitaţi să legaţi ferm lucrarea pentru a nu-l împiedica pe tutor să o manipuleze aşa cum doreşte. Vă recomand să scrieţi clar răspunsurile la întrebări. Dacă este posibil utilizaţi un procesor de texte. Pentru comentariile tutorelui lăsaţi o margine de circa 5 cm şi aceeaşi distanţă între răspunsuri. Pentru securitatea lucrării vă recomand să scrieţi numele cursantului pe fiecare foaie. Respectaţi limita maximă de 200 de cuvinte pentru fiecare răspuns. Aceasta echivalează cu circa jumătate de pagină A4 scrisă la calculator, cu margini destul de late, lăsate libere pentru comentariile tutorelui. Diagramele incluse în lucrare nu contribuie la numărul de cuvinte, în schimb tabelele da. Aşadar, nu introduceţi tabele prea stufoase. Sper să puteţi opera în cadrul acestor limite. Dacă aveţi încă nelămuriri privind interpretarea lor, vă recomandăm să discutaţi cu tutorul dvs.

Internet


Unitatea de învăţare Nr. 1 INTERNET Obiectivele unităţii 1 ............................................................................................................ 8 1.1. Istoria şi rolul Internet-ului............................................................................................. 8 1.2. Arhitectura reţelei Internet .......................................................................................... 11 1.2.1. Entităţi în Internet .................................................................................................... 11 1.2.2. Metode de conectare............................................................................................... 12 1.2.3. Principiile de Proiectare ........................................................................................... 14 1.3. Stiva de protocoale a Internetului ............................................................................... 16 1.3.1. Nivelul fizic............................................................................................................... 16 1.3.2. Nivelul reţelei ........................................................................................................... 17 1.3.3. Nivelul de transport.................................................................................................. 19 1.3.4. Nivelul aplicaţiei ....................................................................................................... 21 1.4. Servicii Internet........................................................................................................... 23 1.4.1. Serviciul Web........................................................................................................... 23 1.4.2. Serviciul FTP ........................................................................................................... 26 1.4.3. Serviciul Telnet ........................................................................................................ 27 1.4.4. E-mail ...................................................................................................................... 27 1.4.5. Serviciile de Chat şi Instant Messaging ................................................................... 29 Răspunsuri şi comentarii la întrebări ................................................................................ 30 Lucrarea de verificare nr. 1................................................................................................ 31 Sinteza .............................................................................................................................. 33 Bibliografie selectivă .......................................................................................................... 33

Internet


Obiectivele unităţii 1 La terminarea studiului acestei unităţi de învăţare despre Internet veţi fi capabil să: • Explicaţi cerinţele apariţiei Internetului • Identificaţi proprietăţile Internetului care au determinat o dezvoltare spectaculoasă a sa • Identificaţi entităţile ce asigură funcţionalitatea reţelei Internet • Descrieţi ce modalităţile practice de conectare la Internet există. • Explicaţi principiile de bază aplicate în proiectarea Internetului • Descrieţi care sunt funcţiile fiecărui nivel al stivei de protocoale ce formează Internetul. • Identificaţi şi să descrieţi caracteristicile celor mai frecvent utilizate servicii de reţea

oferite de Internet. 1.1. Istoria şi rolul Internet-ului

Punctul de referinţă în apariţia reţelei Internet actuale este prima reţea cu comutare de pachete, ARPAnet (Advanced Research Projects Agency network), fondată de Pentagon în 1969. Internet apare în 1980 prin reproiectarea modelului ARPAnet într-o reţea modernă de către organizaţia NSF (National Science Foundation). Noua arhitectură ce primeşte numele de Internet interconectează super-calculatoare guvernamentale, instituţii academice şi centre de cercetare printr-o suită standard de protocoale de comunicaţie reprezentată de TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol). Principala problemă a reproiectării ARPAnet a fost cum să se obţină o reţea care să realizeze comunicaţia între oricare două calculatoare ce pot avea - orice tip de sistem de operare - orice tip de mediu de conectare si pentru a completa cerinţele - nici un sistem conectat nu are cunoştinţă despre configuraţia altor

sisteme şi - nu există nici o modalitate de a afla despre locaţia geografică a acelui sistem, ce tip de software utilizează sau pe ce fel de platformă hardware

rulează. În anii ce urmează, Internetul se dezvoltă spectaculos, într-o manieră exponenţială. Proprietăţile fundamentale ale Internetului ce au dus la această dezvoltare spectaculoasă sunt: • Interoperabilitatea – orice calculator conectat la Internet poate

comunica cu oricare alt calculator conectat la Internet – datorită protocoalelor standardizate.

• Globalitatea – bazată pe standardizare şi universalitate folosind sisteme de programe ce pot fi distribuite prin Internet.

• Uşurinţa în utilizare – serviciul World Wide Web (WWW) permite accesul utilizatorilor de pretutindeni la aplicaţii multimedia.

• Costul redus – costul reţelei este împărţit la toţi utilizatorii. Un furnizor de informaţii nu trebuie să plătească pentru sistemul de distribuţie decât pentru propria sa conectare la reţea.

Necesitatea Internetului

Inter-operabilitate Globalitate Uşurinţa în Utilizare Cost redus

Internet


Serviciile tradiţionale ale Internetului se rezumau în anii ’80 la poşta electronică (e-mail), accesul la grupuri de ştiri (usenet), conectare la distanţă (telnet) şi transfer de fişiere (FTP). În 1990 apar două noi servicii: Archie utilizat pentru căutarea fişierelor pe Internet şi Gopher, structură de meniuri ierarhizate facilitând organizarea documentelor pe Internet.

În prezent, pentru mulţi utilizatori Internetul înseamnă World Wide Web. Acesta este doar cel mai recent şi mai popular dintre serviciile disponibile în prezent în Internet. Transmiterea mesajelor e-mail, transferul fişierelor, participarea la grupuri de discuţii, purtarea conversaţiilor în timp real, sub formă de text, voce şi imagini, precum şi posibilitatea conectării la calculatoarele aflate la distanţă sunt, de asemenea, acţiuni obişnuite în Internet.

Unul dintre cele mai importante şi de succes servicii ale Internetului, World Wide Web–ul a fost creat de CERN (Centrul European de Cercetări Nucleare de la Geneva) în anul 1989 de către fizicienii Tim Berners-Lee, Robert Caillau şi echipa lor, cu scopul de a avea acces mai uşor la informaţiile tehnice ale manualelor de utilizare a calculatoarelor. Data de 12 noiembrie 1990 se consideră a fi ziua de naştere oficială a Web-ului. Prima interfaţă grafică ce permitea vizualizarea de documente WWW a fost WorldWideWeb. Dezvoltarea ulterioară a sistemului a fost facilitată de programul Mosaic de la NCSA – Centrul Naţional pentru Aplicaţiile Supercalculatoarelor, Universitatea Urbana-Champaign), ce rula sub mediul X Window. Acest browser era foarte simplu de folosit şi poseda facilităţi multimedia, fiind furnizat gratuit pe Internet începând din anul 1993.

Web-ul reprezintă un sistem de distribuţie locală sau globală a informaţiilor hipermedia. Din punct de vedere tehnic, spaţiul Web pune la dispoziţie un sistem global şi standardizat de comunicare multimedia, informaţiile fiind organizate asociativ şi fiind distribuite în funcţie de cererile utilizatorilor, funcţionând conform unui model client-server. Web-ul, cu toată dezvoltarea sa extraordinară, nu trebuie confundat cu Internet-ul, ci poate fi văzut drept una din componentele software cele mai dinamice ale acestuia, ce nu poate exista fără infrastructura hardware a reţelelor mondiale interconectate. Creşterea masivă a numărului de servicii şi produse Web este dată de utilizarea unui tot mai bogat conţinut informaţional: imagini, video, sunet. Astăzi se estimează că numărul serverelor WWW a depăşit un milion. În ultimii ani Web-ul s-a dezvoltat exponenţial şi a dobândit un nou aspect, devenind un domeniu public ce se extinde foarte mult în sfera afacerilor. Astfel, Web-ul poate fi considerat segmentul Internet cu cea mai rapidă dezvoltare. Statisticile au arătat ca dacă Internetul se dublează la fiecare 100 de zile, spaţiul WWW numără deja peste un miliard de pagini.

Serviciul de Internet cu cea mai rapidă dezvoltare

Internet


Test de autoevaluare 1.1.

Presupun că aţi reţinut unele elemente interesante despre apariţia Internetului şi dezvoltarea sa spectaculoasă până în prezent. Răspunde-ţi la cele două subiecte de mai jos. Fiecare subiect valorează 5 puncte, în total testul are 10 puncte. Punctajul minim admis este 5 puncte. 1. Internetul a apărut prin reproiectarea altei reţele? Care a fost aceasta? Prezentaţi în câteva fraze care au fost cerinţele de reproiectare?

2. În cazul în care sunteţi deja familiar cu navigarea pe Internet, ce serviciu al Internetului aţi folosit? Este public accesul la informaţii prin acest serviciu? Ce fel de informaţii aţi accesat?

Comentariile la întrebările din testele de autoevaluare le veţi găsi la sfârşitul acestei unităţi.

Internet


1.2. Arhitectura reţelei Internet

1.2.1. Entităţi în Internet Internetul reprezintă totalitatea reţelelor interconectate ce formează o colecţie uriaşă de milioane de calculatoare ce pot comunica unele cu altele. Pentru a înţelege cum funcţionează Internetul, putem identifica trei tipuri de entităţi de bază, utilizatorul final, distribuitori de servicii de Internet, distribuitor de magistrale. Aceste entităţi se numesc operatori ai punctelor de acces în reţea [1]. Figura de mai jos (Figura 1.1.) exemplifică relaţia dintre aceste entităţi.

Operator al punctului de acces in retea

Furnizori de servicii de magistrale

Furnizori de servicii de magistrale

Furnizori de servicii de Internet

Furnizori de servicii de Internet

Utilizatori finali

Utilizatori finali

Utilizatori finali

Utilizatori finali

Figura 1.1. Entităţile din Internet.

• Utilizatorii finali accesează şi trimit informaţii fie prin conexiuni individuale,

fie prin organizaţii ca universităţi sau firme. Această categoria include pe cei care folosesc Internetul în principal pentru a primi informaţii, dar şi pe creatorii de materiale care distribuie prin Internet informaţii către alţi utilizatori finali.

• Furnizorii de servicii de Internet (ISP) – conectează utilizatorii finali la magistralele reţelelor Internet.

• Furnizorii de servicii de magistrale (backbone) dirijează traficul între ISP-uri şi se interconectează cu alţi furnizori de servicii de magistrale.

Arhitectura reală a Internetului este mult mai complexă. Furnizorii de servicii de magistrală sunt, de obicei, şi furnizori de servicii de Internet. De exemplu, un furnizor de servicii de magistrală oferă acces prin conexiune telefonică şi dedicata la Internet pentru utilizatori finali, dar, de asemenea, conectează şi alţi furnizori ISP la magistrala principală. Utilizatorii finali, cum ar fi firmele mari, se pot conecta direct la magistrala reţelelor. ISP-urile şi furnizorii de servicii de magistrală au de obicei multiple puncte de interconectare, iar relaţiile dintre aceşti distribuitori se schimbă odată cu trecerea timpului. Deoarece Internetul nu are o arhitectură centralizată, transmisiile individuale pot fi distribuite prin furnizori diferiţi.

Internet


1.2.2. Metode de conectare

Utilizatorii finali pot accesa Internetul prin mai multe metode de conectare. Metodele de conectare se bazează pe tipurile de conexiuni şi depind de factorii caracteristici unei conectări la Internet. Tipurile de conexiuni pot fi de tip dial–up (apel telefonic) sau conexiuni dedicate.

Conexiuni dial-up. Majoritatea celor care se conectează de acasă şi multe firme mici au conexiuni dial-up care folosesc dispozitive numite modemuri pentru a trimite date către ISP-uri prin sistemul liniilor de servicii telefonice (POTS) al mesageriilor locale (LEC).

Conexiuni dedicate. Utilizatorii mai mari au adesea conexiuni dedicate folosind serviciile digitale de transmitere a datelor de mare viteza ISDN (Integrated Services Digital Network), releu de cadru sau linii T1 între reţeaua locală a clienţilor şi Internet. Calculatoarele dintr-o firmă sau universitate conţin un card de interfaţă cu reţeaua numit NIC (Network Interface Card) prin care se conectează direct la reţeaua locală (local area network LAN) a firmei. Reţeaua locală a firmei este apoi conectată la furnizorul local de servicii de Internet utilizând fie o linie telefonică de mare viteză, fie cablu din fibră optică.

Factori de care depinde conexiunea la Internet. În alegerea unui tip de conexiune la Internet se au în vedere numeroşi factori. Costul şi lărgimea de bandă sunt doi dintre factorii de bază. Lărgimea de bandă se referă la cantitatea de date, exprimată în biţi pe secundă (bps) care se poate transmite de la un calculator la altul într-un interval de timp. Cu cât sunt mai rapide transmisiile (sau cu cât e mai mare lărgimea de bandă a conexiunii) cu atât mai puţin timp durează descărcarea sau încărcarea dintr-un calculator în altul a datelor. Pentru a exprima lărgimea de bandă în octeţi pe secundă, se împarte la 8 valoarea specificată în biţi pe secundă. Un alt factor poate fi numărul de utilizatori ce folosesc în comun aceeaşi conexiune. Conexiunea dial-up poate fi suficientă pentru utilizatori singulari, dar atunci când mai mulţi utilizatori folosesc în comun aceeaşi conexiune este recomandată conexiunea dedicată.

Securitatea informaţiilor este un alt factor de luat în consideraţie la conectarea la Internet. În cazul accesării securizate a Internetului se utilizează aplicaţii software precum servere Proxy sau firewalls. Acestea acţionează ca porţi de acces pentru informaţii între Internet şi reţeaua locală.

Exemple.

1. O universitate este conectată la o reţea din domeniul educaţional (EDU) printr-o Reţea Educaţională Regională (RER). RER este o reţea de 622 MBiţi ce conectează site-uri educaţionale dintr-o regiune geografică. Legătura universităţii la RER este de 155 MBit. EDU este o magistrală de 2.4 – 20 Gbiţi ce conectează reţelele locale universitare.

Tipuri de conexiuni

Costul Lărgimea de bandă Numărul de utilizatori Securitatea

Trei exemple

Internet


2. Conectarea la Internet printr-un furnizor de servicii Internet utilizează o aplicaţie PPP (Point-to-Point) pentru conectarea prin dial-up sau programul TCP/IP pentru trimiterea şi recepţia corectă a datelor după conectare. Furnizorii de servicii de Internet oferă, de obicei, unul sau mai multe puncte de prezenţă (POP – Point of Presence), acestea fiind numere de telefon local pentru conectarea la serverul furnizorului de servicii. Sistemele de operare de la Microsoft permit configurarea conectării la Internet prin fereastra Network din Control Panel [2].

3. Exemple de lărgimi de bandă exprimate în biţi pe secundă pentru conexiuni tipice prin Modem, ISDN, Ethernet-10 sau Modem TV sunt: Modem 56K 56000 ISDN între 56000 şi 128000 Ethernet-10 10000000 Modem TV 300000 la încărcare şi 1500000 la descărcare Modemul TV permite accesul la Internet prin serviciul de televiziune prin cablu. Cablul TV coaxial din cupru poate fi utilizat pentru transmisii bidirecţionale, cu toate că a fost proiectat iniţial pentru a transporta semnale într-o singură direcţie.

Test de autoevaluare 1.2. Completaţi spaţiile libere sau alegeţi varianta corectă pentru următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 1. ___________ este un program software specializat care operează ca o poartă de acces între o reţea locală de calculatoare şi Internet. 2. Costul şi ________________ sunt cei doi factori de bază ce limitează conexiunile de tip dial-up prin ISDN. 3. Identificaţi care dintre următoarele cuvinte nu reprezintă denumirea unui tip de entitate din Internet:

a. Utilizator final b. Furnizor de Servicii de Internet c. Furnizor de Servicii PPP d. Furnizor de Servicii de Magistrală

4. Identificaţi care din următoarele activităţi nu este asociată

utilizatorului final: a. Accesează informaţii prin conexiune individuală b. Distribuie informaţii către utilizatori finali c. Conectează alţi utilizatori finali la Internet d. Dirijează traficul între furnizorii de servicii de magistrală

5. Conectarea la Internet se poate face prin conexiuni ___________ şi

conexiuni dedicate. Răspunsurile le veţi găsi la sfârşitul acestei unităţi.

Internet


1.2.3. Principiile de Proiectare

Există 5 concepte ce stau la baza principiilor de proiectare: stratificare pe niveluri, interoperabilitate, adresare şi numire uniforme, simplitate şi protocoale end-to-end.

Stratificare pe niveluri. Arhitectura Internetului este o stivă de niveluri de protocoale. Fiecare nivel asigură servicii numai nivelurilor adiacente. Astfel încât protocoalele sunt proiectate să comunice numai între niveluri. Există nivelul aplicaţiei, nivelul de transport (TCP), nivelul reţelei (IP), nivelul legăturii de date şi nivelul fizic. Acestea vor fi descrise detaliat în secţiunea următoare. Interoperabilitate. Interoperabilitatea se referă la posibilitatea ca implementări independente ale protocoalelor de Internet să funcţioneze împreuna. Sistemele sunt asamblate după modelul client-server şi componentele software pot proveni de la diferiţi furnizori sau producători. Acest model este format din două tipuri de componente, Client şi Server. Serverul oferă servicii Clientului la solicitările acestuia. Simplitate. Prin modelul stratificat al protocoalelor reţelei Internet se ascunde complexitatea nivelelor. Astfel, la nivelul aplicaţiei, programatorii sunt eliberaţi de complexitatea diferitelor echipamente de reţea sau de complexitatea implementării unor protocoale de pe nivelurile inferioare. Numele resurselor din Internet. URL (Uniform Resource Locator) este o convenţie utilizată pentru numirea resurselor Internetului. Prima parte a unei adrese URL este numele protocolului utilizat. De exemplu: pagina de web http://www.cursuri.com este accesată prin protocolul HTTP. Accesul la adresa ftp://ftp.microsoft.com se bazează pe protocolul FTP.

Protocoale end-to-end. Internetul se bazează pe protocoale prin care datele sunt interpretate numai de către sistemele ce le transmit sau le primesc. Structura internă a reţelei nu este luată în considerare la interpretarea acestor date. Adresare şi Numire Uniforme. Nivelul reţelei oferă o structură de adresare uniformă, pe 32 biţi, fiecărui calculator conectat la Internet (ex. 139.184.14.13). Orice echipament conectat la Internet trebuie să aibă o adresa de IP, indiferent de funcţionalitatea pe care o realizează pentru reţea (host, server Web, etc.). Pentru ca un calculator să poată comunica cu alt calculator în Internet, calculatorul sursă trebuie să specifice prin protocolul de la nivelul reţelei adresa de IP a calculatorului destinaţie. Calculatoarele nu înţeleg adresele în formate simbolice (ex. URL), de aceea acestea trebuie translatate în adrese de IP de către un server DNS. Sistemul DNS (Domain Name System). DNS este sistemul de asignare de nume adreselor de IP. Necesitatea acestui sistem este dată de următoarele probleme. Există milioane de adrese de IP active la un moment dat şi în fiecare zi se primesc milioane de cereri de stabilire de nume de servere de domeniu. În fiecare zi se pot schimba numele domeniilor sau adrese de IP sau se pot crea noi domenii. Această muncă

Stivă protocoale Modelul de programare client-server Ascunde complexi-tatea nivelelor

Datele sunt interpretate la sursă şi destinaţie Adrese de IP Sistemul de domenii

Internet


de schimbare şi adăugare de noi nume de domenii şi adrese de IP este efectuată zilnic de milioane de oamenii ce administrează reţelele. DNS este sistemul ce atribuie pe criterii logice nume şi adrese calculatoarelor conectate la Internet. Domeniile de cel mai înalt nivel (TLD) au fost concepute să reprezinte categorii care să-i cuprindă pe toţi utilizatorii de Internet. În prezent sunt sute de TLD-uri. Iată câteva dintre acestea:

com – Unităţi comerciale, edu - Colegii şi universităţi, net – Calculatoare care aparţin furnizorilor de servicii de Internet, cod de ţară format din două litere (ro, us, uk, etc.) – fiind organizaţii neguvernamentale şi diverse organisme.

În fiecare domeniu de cel mai înalt nivel se găsesc domeniile nivelului al doilea. Companii ca Microsoft, Apple, IBM au microsoft.com, apple.com, ibm.com. Ele sunt entităţi comerciale şi au adrese pe nivelul al doilea. Multe domenii de nivelul al doilea conţin fiecare un număr enorm de calculatoare şi conturi de utilizator ce reprezintă ramificaţii locale, regionale sau internaţionale. Schema de adresare din Internet pune la dispoziţie subdomenii care pot conţine, la rândul lor, mai multe subdomenii. În epicentru unui grup de domenii se află staţiile de lucru individuale. Partea cea mai din stânga a unei adrese de Internet este numele maşinii. De exemplu, pentru argus.aii.pub.ro, serverul argus administrează conturile din domeniul aii, care se află în domeniul pub, care la rândul său se află în domeniul ro. Nivelurile unui nume de domeniu sunt separate de un punct; despre conturile individuale se spune că fac parte dintr-un domeniu (fapt semnalat prin simbolul @). Într-o adresă de Internet nu există niciodată spaţii, şi deoarece adresele nu fac, de obicei, diferenţa dintre literele mari şi cele mici, utilizarea convenţională dictează folosirea doar a literelor mici. Internetul va considera că [email protected], [email protected], şi [email protected] sunt la aceeaşi adresă.


Alegeţi varianta corectă pentru următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 Adevărat / Fals A/F 1. Fiecare nivel al stivei de protocoale asigură servicii numai nivelului aplicaţiei. A/F 2. Pentru ca protocoalele să fie interoperabile, acestea trebuie implementate de acelaşi producător. A/F 3. Structura internă a Internetului influenţează interpretarea datelor comunicate prin protocoalele fiecărui nivel.

Internet


A/F 4. Programatorii aplicaţiilor în Internet nu trebuie să cunoască detalii despre realizarea protocoalelor de pe nivelurile inferioare.

A/F 5. DNS translatează adresele logice ale calculatoarelor în adrese IP. Răspunsurile le veţi găsi la sfârşitul acestei unităţi.

1.3. Stiva de protocoale a Internetului

Din punct de vedere logic Internetul se bazează pe protocoale de reţea. Un protocol de reţea defineşte formatul şi ordinea mesajelor schimbate între două sau mai multe entităţi care comunică şi acţiunile luate la transmiterea sau primirea unui mesaj sau alt eveniment. Protocoalele Internet-ului sunt proiectate astfel încât să comunice între niveluri. Fiecare nivel beneficiază de serviciile nivelurilor adiacente. Există astfel nivelul aplicaţiei, nivelul de transport, nivelul de reţea, nivelul legăturii de date şi nivelul fizic. Figura 1.2. descrie arhitectura stratificată a Internetului. Caracteristicile

importante ale fiecărui nivel vor fi explicate în continuare.

1.3.1. Nivelul fizic

Pe acest nivel sunt definite tehnologiile de bază utilizate pentru a ruta şi a transporta traficul de informaţii prin Internet. Nivelul constă din diferite medii fizice utilizate pentru transportul informaţiei, structuri de reţea şi protocoale precum: Ethernet, Token Ring sau ATM. Din punct de vedere fizic, pentru acest nivel există echipamente ce conectează nodurile din reţea, precum hub-uri şi switch-uri. Hub. Hub-urile sunt punctele comune unde se conectează diversele echipamente ale unei reţele. De regulă, acestea conectează segmentele unei reţele locale (LAN). Când un pachet soseşte într-un hub, el este copiat în toate segmentele conectate la acel hub. Utilizarea hub-urilor implică unele dezavantaje precum: - Scalabilitate: pe măsură ce se adaugă noi echipamente în reţea lărgimea de bandă este rapid consumată fiind un tip de comunicaţie în care fiecare pachet este transmis tuturor echipamentelor conectate la acel hub; - Întârzieri: pe măsură ce se adaugă noi noduri, întârzierile în comunicaţie pot creşte considerabil. Fiecare nod din reţea trebuie să aştepte oportunitatea de a transmite pentru a evita congestia reţelei. - Defectarea reţelei: Orice echipament conectat la un hub poate cauza probleme celorlalte echipamente conectate la acelaşi hub (ex. configurarea greşită a vitezei de comunicaţie).

Nivelul Aplicaţiei (HTTP, SMTP)

Nivelul de transport (TCP, UDP)

Nivelul de reţea (IP)

Nivelul legăturii de

date

(Ethernet) Nivelul fizic

Figura 1.2. Arhitectura stratificată a

Internetului.

Internet


Switch. Este un echipament ce transmite în mod selectiv pachetele între segmentele reţelei LAN. Un switch transmite datele numai spre destinaţia dorită şi nu tuturor nodurilor de reţea conectate la el. Astfel, se reduce numărul comunicaţiilor redundante şi se îmbunătăţeşte performanţa reţelei. Un switch lucrează cu adresele fizice ale nodurilor.

1.3.2. Nivelul reţelei

Nivelul reţelei are rolul de a stabili modul în care datele vor fi trimise spre destinaţie. Pe acest nivel se găsesc protocoalele logice precum IP, pentru rotare şi adresare.

Pachete. Reţelele de calculatoare trimit informaţiile sub formă de pachete. Datele ce se transmit într-o reţea sunt împărţite într-un număr de pachete separate. Pachetele pot circula în reţea pe căi diferite şi pot ajunge în orice ordine la destinaţie. Aici ele sunt reasamblate de către maşina destinaţie.

Protocolul de Internet IP. Cele mai importante funcţii ale acestui protocol sunt: stabileşte căile pachetelor de date IP în reţeaua Internet; fragmentează datele în unităţi mai mici dacă dimensiunea acestora depăşeşte o anumită valoare (64 Kocteţi); reasamblează fragmentele de date; şterge datagramele ce s-au transmis în reţea şi au depăşit un timp limită stabilit. Pachete IP. Pachetele IP sunt pachete de date ce sunt transmise separat prin Internet iar când ajung la destinaţie sunt reasamblate. Pachetele de date se mai numesc şi datagrame. Fiecare pachet conţine un header şi date (Figura 1.3). În header se specifică informaţii precum, versiunea de TCP/IP, tipul serviciului, lungimea headerului ce precede datele, dacă datele au fost divizate în mai multe fragmente şi numărul fragmentului, timpul maxim de tranzit înainte ca pachetul să fie şters, adresele IP ale sursei şi destinaţiei,

codul pentru detecţia erorilor de transmisie. Acest protocol nu asigură nici un serviciu de securitate. Oricine are acces fizic la reţea şi poate asculta pachetele care circulă prin legăturile fizice, poate introduce pachete false, poate intercepta şi modifica unele pachete valide.

Adresele IP ale sursei pot fi uşor falsificate, astfel încât este rolul protocoalelor de pe nivelul superior să gestioneze aceste probleme.

Routerele. Routerele de Internet sunt utilizate să conecteze reţelele la acest nivel de reţea. Ele au rolul de a transmite pachetele de la o reţea la alta până ajung în reţeaua la care este conectată maşina destinaţie. Fiecare router are o hartă locală a reţelei de unde află unde să transmită următorul pachet cunoscând adresa de IP. Figura 1.4. descrie maşina cu rol de Router care conectează la nivel de IP Reţeaua A cu Reţeaua B.

Header IP Date (<=64Kocteţi)

Figura1.3. Formatul unui pachet IP.

Internet


TCP

IP

Nivelul legaturii de

date

Nivelul de transport

Nivelul de retea


date Nivelul fizic

Ethernet

IP

Ethernet


date

Ethernet

Retea A

TCP

IP


date

Nivelul de transport

Nivelul de reţea

Nivelul legăturii de

date Nivelul fizic

Ethernet

IP

Ethernet


date

Ethernet

Reţea A

Ethernet

Reţea B

Router

Figura1.4. Router conectează Reţeaua A cu Reţeaua B.


Alegeţi varianta corectă pentru următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 1. Un protocol de reţea nu stabileşte

a. Formatul mesajelor b. Ordinea mesajelor c. Calea pe care trebuie să o urmeze un mesaj d. Acţiunile luate la primirea/transmiterea unui mesaj sau eveniment

2. Identificaţi care din următoarele niveluri nu aparţine stivei de

protocoale ale Internetului: a. Nivelul aplicaţiei; b. Nivelul prezentării; c. Nivelul de transport; d. Nivelul reţelei.

3. Identificaţi care dintre următoarele roluri aparţine nivelului fizic:

a. Stabileşte calea datelor în reţea spre destinaţie ; b. Reprezintă mediile fizice utilizate pentru transportul informaţiilor; c. Fragmentează datele la capacitatea hub-urilor sau a switch-

urilor; d. Anulează datele din toate segmentele conectate la un nod al

reţelei.

4. Un router de Internet are rolul de a a. Conecta segmente ale unei reţele locale; b. Transmite pachetele de date în mod selectiv în funcţie de

adresa fizică a acestora; c. Transmite pachete de date în reţea în funcţie de adresa IP; d. Transmite pachetele de date în toate segmentele conectate la

un nod de reţea.

Internet


5. Identificaţi care din următoarele funcţii nu este realizată de protocolul IP : a. Asigură servicii de securitate; b. Stabileşte calea în reţeaua Internet a datagramelor; c. Fragmentează şi reasamblează datele; d. Şterge datagramele ce nu au ajuns la destinaţie într-un timp

limită stabilit. Răspunsurile le veţi găsi la sfârşitul acestei unităţi.

1.3.3. Nivelul de transport Acest nivel menţine fluxul de control al datelor prin verificarea erorilor şi recuperarea datelor. Protocolul TCP (Transmission Control Protocol) este utilizat aici şi reprezintă cel mai folosit protocol de transport din Internet. Protocolul pentru controlul transmisiei TCP. Protocolul IP nu poate realiza conectarea a două noduri în reţea. TCP stabileşte conectarea iniţială şi o menţine pe toată durată necesară. TCP este un protocol orientat pe flux de date, sigur, proiectat să asigure comunicaţia duplex între două procese ce comunică într-o reţea. Comunicaţiile pentru multimedia nu necesită întotdeauna conexiune duplex (ex. transmisiile TV). Stabilirea conexiunii se face prin următorii trei paşi: 1. TCP transmite un mesaj cerere către maşina destinaţie. Mesajul conţine adresa unică a sursei şi numărul portului. Numărul portului este asociat aplicaţiei (ex. TELNET – 23, FTP – 21). Cererea este transmisă sub formă de datagramă. 2. La primirea cererii, maşina destinaţie răspunde cu un mesaj de acceptare. Acest mesaj conţine adresa sa unică şi un număr de port. 3. Cele două adrese şi numere de porturi ale sursei, respectiv destinaţiei, definesc o conexiune virtuală şi datele pot circula între cele două maşini.

TCP adaugă şi el informaţii de header datelor ce sunt trecute nivelului IP al stivei (Figura 1.5). În headerul TCP se specifică porturile sursei şi destinaţiei, numărul secvenţei de date, dimensiunea datelor, etc.

TCP se foloseşte de retransmiteri în cazul expirării timpului de aşteptare. Pachetele sunt retransmise dacă maşina emitentă nu primeşte confirmarea de la maşina destinaţie. Din cauza retransmisiilor se utilizează numerotarea secvenţelor de date. La destinaţie pachetele primite într-o ordine aleatoare sunt reordonate după numărul secvenţei specificat în header. Mecanismul de control se manifestă în cazul transmiterii prea rapide a datelor. Prin acest mecanism se controlează ca maşina destinaţie să nu fie inundată de pachetele emise de la sursă. Pentru multimedia, confirmările pozitive determină întârzieri suplimentare. TCP nu este bun pentru datele audio şi video pentru că, datorită retransmisiei violează cerinţa pentru un flux continuu de date. TCP a fost creat în special pentru aplicaţii sigure care nu au cerinţe de timp (ex. transferul de fişiere).

Header TCP

Date

Figura 1.5. Structura pachetului pe nivelul de transport.

Protocolul TCP

Internet


UDP (User Datagram Protocol) este un protocol mai simplu ce poate fi folosit ca o conexiune nesigură pentru mediul de transport. Protocolul oferă doar verificarea corectă a transmiterii, protocoalele de pe nivelurile superioare având responsabilitatea unor funcţii ca retransmiterea, împărţirea în pachete şi reasamblarea, controlul congestiei reţelei, etc. Numeroase aplicaţii multimedia folosesc UDP pentru că acest protocol poate fi comparat, într-un fel, cu un protocol de transport în timp real, deşi unităţile de date se mai pot pierde în reţea. UDP nu este recomandat pentru fluxuri continue de date pentru că nu asigură calitatea serviciului (nu garantează lărgimea de bandă).


Alegeţi varianta corectă pentru următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 1. Două dintre cele mai folosite protocoale la nivelul de transport sunt:

a. TCP şi IP; b. TCP şi UDP; c. TCP şi HTTP; d. UDP şi IP.

2. Identificaţi care din următoarele proprietăţi nu aparţine protocolului de transport TCP:

a. Este un protocol orientat pe flux de date; b. Oferă siguranţa transmiterii datelor; c. Nu retransmite datele dacă acestea nu au ajuns la destinaţie; d. Permite comunicaţie duplex în reţea;

3. Numerotarea secvenţelor de date este realizată de protocolul:

a. TCP; b. UDP; c. IP; d. HTTP;

4. Identificaţi care din următoarele proprietăţi ale unui protocol de transport sunt benefice pentru aplicaţiile multimedia:

a. Retransmiterea datelor pierdute în reţea; b. Controlul calităţii serviciului de transport; c. Confirmarea primirii datelor; d. Ordonarea secvenţelor de date primite aleator.

5. Protocolul de transport TCP:

a. Stabileşte conectarea iniţială între sursă şi destinaţie; b. Fragmentează datele dacă depăşesc 64kocteţi; c. Nu adaugă header datelor pentru că acesta va fi adăugat de

protocolul de pe nivelul inferior. d. Este recomandat pentru aplicaţiile multimedia

Răspunsurile le veţi găsi la sfârşitul acestei unităţi.

Protocolul UDP

Internet


1.3.4. Nivelul aplicaţiei Acest nivel este dedicat aplicaţiilor şi proceselor utilizatorilor finali (ex. WWW, e-mail, şi alte servicii de reţea). Telnet şi FTP sunt aplicaţii ce se găsesc pe acest nivel. Tot ce aparţine acestui nivel are caracteristici specifice aplicaţiilor şi include calitatea serviciului sau securitatea şi autentificarea utilizatorului. World Wide Web (WWW sau Web). Reuneşte tehnicile de informare de reţea cu reprezentarea de hipertext pentru a oferi un sistem informatic puternic prin multitudinea informaţiilor şi uşor de utilizat. Orice informaţie accesibilă prin Internet ca parte componentă a oricărui spaţiu organizat în hipertext este reprezentată şi oferită prin acest serviciu. Modelul client server. Aplicaţiile din reţea sunt formate din două componente, numite Client şi Server (Figura 1.6). Clientul iniţiază contactul cu serverul şi solicită un serviciu Serverului. În cazul Web, clientul este implementat în browser, iar pentru e-mail, clientul este o componentă software numită mail reader. Serverul răspunde cu serviciul cerut de client. Serverul de Web răspunde cu pagina cerută, serverul de e-mail transmite e-mailul.

Aplicaţie

Transport

Reţea

Leg. date

Fizic cerere

răspuns

Aplicaţie

Transport

Reţea

Leg. date

Fizic

Figura 1.6. Modelul Client-Server.

Exemplu despre cum utilizează nivelul aplicaţiei serviciile nivelului de transport. API (Application Programming Interface) defineşte interfaţa între nivelul aplicaţiei şi nivelul de transport. Socketul este API-ul de Internet. Două procese comunică prin trimiterea datelor prin socket şi citirea datelor din socket. Un proces identifică alt proces cu care vrea să comunice prin : adresa de IP a maşinii pe care se execută celălalt proces şi numărul de port, ce permite maşinii să identifice cărui proces local trebuie sa-i trimită mesajul.

WWW pe nivelul aplicaţiei

Internet


Tipul de serviciu de transport de care nevoie o aplicaţie de reţea se stabileşte dacă se ţine cont de:

• Pierderea datelor. Unele aplicaţii (ex. video) pot accepta pierderea unor pachete, alte aplicaţii (ex. transfer de fişiere) necesită un transport al datelor sigur de 100%.

• Restricţii de timp. Unele aplicaţii (ex. telefonie prin Internet, jocuri interactive) pentru a fi eficiente necesită întârzieri cât se poate de mici.

• Lărgimea de bandă. Unele aplicaţii (ex. multimedia) ca să fie eficiente au nevoie de un minim specificat, altele (aplicaţii elastice) se adaptează la lărgimea de bandă care li se oferă.

O sinteză a unor astfel de cerinţe din punct de vedere al serviciului de transport din reţea este prezentată în tabelul de mai jos (Tabelul 1.1.): Tabelul 1.1. Cerinţele diferitelor tipuri de aplicaţii pentru nivelul de transport

Tip de aplicaţie Pierderi date

Lărgime de bandă

Sensibilitate la cerinţe de timp

Transfer fişiere Fără pierderi Elastic Nu E-mail Fără pierderi Elastic Nu Documente Web Fără pierderi Elastic Nu Audio/Video în timp real

Toleranţă la pierderi

Audio:5Kb-1Mb Video:10Kb-5Mb

Da, sutimi de msec

Stocare audio/video

Toleranţă la pierderi

Audio:5Kb-1Mb Video:10Kb-5Mb

Da, de ordinul sec

Aplicaţii financiare Fără pierderi Elastic Da şi nu Internetul dispune de numeroase protocoale pe acest nivel, dintre care se evidenţiază FTP, Telnet, HTTP, etc.

Test de autoevaluare 1.6. Alegeţi varianta corectă pentru următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 Adevărat / Fals A/F 1. Nivelul aplicaţiei este dedicat proceselor utilizatorilor finali. A/F 2. Aplicaţiile de reţea sunt formate din două tipuri de componente, Client şi Server . A/F3. Orice aplicaţie are nevoie de un serviciu de transport care nu trebuie să piardă date.

A/F 4. Protocolul HTTP păstrează informaţiile despre conexiuni între două tranzacţii succesive. A/F 5. HTTP este protocolul serviciului de Web.

Internet


1.4. Servicii Internet Cele mai populare servicii Internet sunt următoarele: http, pentru publicarea şi citirea documentelor (provine de la Hypertext Transfer Protocol); pop, pentru recepţionarea mesajelor electronice (provine de la Post Office Protocol); ftp, pentru transferul fişierelor de la un calculator la altul; poate fi anonim sau protejat prin parolă (provine de la File Transfer Protocol); telnet, pentru deschiderea sesiunilor de lucru de pe calculatoarele aflate la distanţă; irc, pentru mesagerie de texte în timp real (provine de la Internet Relay Chat); smtp, pentru trimiterea mesajelor electronice (provine de la Simple Mail Transport Protocol).

Fiecare serviciu Internet este implementat într-un server de Internet de către un program dedicat, cunoscut sub denumirea generică de daemon [3]. Aceste programe asociate protocoalelor rulează în fundal (în engleză background) şi aşteaptă să răspundă în urma unei solicitări din exterior.

Browserele Web sunt aplicaţii care rulează în calculatorul personal al utilizatorului (pe partea de aplicaţie Client în Internet) pentru a asigura interfaţa grafică interactivă. Printr-un browser se realizează diverse operaţii precum căutarea, găsirea şi afişarea/prezentarea documentelor de text, a sunetelor, animaţiilor şi altor resurse multimedia din Web. În prezent numeroase servicii de Internet pot fi accesate prin intermediului browserelor de Web.

1.4.1. Serviciul Web Serviciul Web se bazează pe protocolul HTTP de pe nivelul aplicaţiei. Clientul este browserul care cere, primeşte şi afişează/prezintă obiectele Web. Serverul este serverul de Web care trimite obiectele ca răspuns la cereri. O schemă ce descrie acest serviciu este prezentată în figura de mai jos. Două maşini diferite, un PC şi un Mac, ce rulează browserele Internet Explorer si, respectiv, Mozzila, sunt conectate la Internet. Browserele emit cereri http. La Internet mai este conectată o alta maşină ce rulează ca Server Web şi transmite răspunsurile http la cererile primite.

PC ce rulează Internet Explorer

Mac ce rulează Mozzila cerere http

răspuns http răspuns http

cerere http

Server Web

Figura 1.7. Serviciul Web. HTTP utilizează serviciul de transport TCP şi se realizează astfel: Clienţii iniţiază o conexiune TCP (creează un socket) cu serverul pe portul 80. Serverul acceptă conexiunea TCP de la client. Mesajele http (mesajele protocolului nivelului aplicaţiei) sunt schimbate între browser (client http) şi serverul de Web (server http). Conexiunea TCP se închide.

Daemon

Browser Web

Se bazează pe protocolul HTTP

Internet


Exemplu HTTP: Presupunem, că utilizatorul introduce următoarea adresă URL (Uniform Resource Locator): www.oUniversitate.ro/unDepartament/ home.index. La această adresă URL se află un document ce conţine text şi referinţe pentru 10 imagini JPEG. Desfăşurarea în timp a protocolului are loc prin parcurgerea următoarelor etape: 1a. Clientul http iniţiază o conexiune TCP la serverul (procesul) www.oUniversitate.ro . Portul 80 este port implicit pentru serverul de http.

1b. Serverul http pe maşina www.oUniversitate.ro este în aşteptare de conexiuni TCP pe portul 80. Acceptă conexiunea şi trimite o notificare.

2. Clientul http trimite mesajul cererii http (ce conţine URL) prin socketul conexiunii TCP.

3. Serverul http primeşte mesajul, formulează mesajul de răspuns ce conţine obiectul solicitat (unDepartament/home.index), trimite mesajul prin socket. 4. Serverul http închide conexiunea TCP

Timp 5. Clientul http primeşte mesajul de răspuns ce conţine fişierul html, afişează html. Pasează fişierul html, găseşte 10 obiecte jpeg diferite. 6. Paşii 1-5 se repetă pentru fiecare din cele 10 obiecte jpeg.

Timp Observaţie. Pentru fiecare imagine la care se face referire într-o pagină de Web se creează o conexiune HTTP separată. Trebuie reţinut că HTTP este un protocol fără stare. Serverul nu păstrează nici o informaţie despre cererile mai vechi ale clienţilor. Interacţiunea Utilizator - Server de Web. Există două moduri prin care utilizatorul poate interacţiona cu serverul de Web, prin autentificarea utilizatorului faţă de server şi prin creare de cookies de către server pe maşina utilizatorului. Autentificare. Scopul autentificării este controlul accesului utilizatorilor la serverul de documente Web. HTTP este un protocol fără stare, de aceea utilizatorul trebuie să prezinte autorizaţia de acces la fiecare cerere. Autorizaţia de acces este specificată prin numele utilizatorului şi parola. Dacă nu se prezintă nici o autorizaţie din partea clientului, serverul refuză accesul şi răspunde cu mesaj de eroare. Procesul de autentificare este următorul:

Controlul accesului utilizatorilor

Protocol fără stare

Internet


Clientul trimite Serverul răspunde 1. Mesaj obişnuit de cerere http

2. mesaj de eroare 401: authorization req. WWW authenticate:

3. Mesaj obişnuit de cerere http +Authorization: line

4. Mesaj obişnuit de răspuns http

5. Mesaj obişnuit de cerere http +Authorization: line

6. Mesaj obişnuit de răspuns http

Browserul poate să memoreze numele şi parola necesare autentificării astfel încât utilizatorul nu trebuie să le introducă de fiecare dată. Cookies. Cookie reprezintă un fragment de text pe care un server de Web îl poate stoca pe hard discul maşinii unui utilizator. Cookies permit unui site web să stocheze informaţii pe maşina unui utilizator pentru ca mai târziu să o poată obţine. Aceste fragmente de informaţii sunt identificate prin perechea nume-valoare (ex. ID-Utilizator DG10098JK). Nu există nici o limită a numărului de perechi nume-valoare ce pot fi stocate de către un site pe o maşină a unui utilizator. Procesul de stocare cookies este următorul: 1. Când tipăriţi o adresă URL a unui site de web, browserul caută pe maşina dvs. un fişier cookie pe care acest site l-a pus. 2. Dacă este găsit un astfel de fişier, browserul va trimite serverului de Web toate datele perechii nume-valoare împreună cu cererea de pagină URL. 3. Serverul de Web primeşte aceste date despre cookie şi cererea unei pagini web. Dacă primeşte şi perechea nume-valoare, site-ul de web poate folosi aceste date. Dacă nu primeşte perechea nume-valoare, site-ul de web ştie că nu aţi mai fost vizitator pentru acel site. În acest caz, serverul creează un nou ID pentru dvs. în baza sa de date şi apoi trimite către maşina dvs. perechea nume-valoare în headerul paginii de Web solicitate. 4. Maşina dvs. stochează aceste perechi nume-valoare pe hard disc. 5. Serverul de Web poate modifica perechile nume-valoare ori de câte ori vizitaţi site-ul prin solicitarea unei pagini. Cookies permit site-urilor să stocheze informaţii de stare. Astfel, site-urile pot stabili cu precizie câţi utilizatori vizitează site-ul, câţi sunt vizitatori noi, câţi sunt vizitatori care revin, cât de des revine un vizitator, etc. Site-urile pot identifica preferinţele unui utilizator astfel încât acesta să fie personalizat în funcţie de vizitator.

Test de autoevaluare 1.7. Completaţi spaţiile libere pentru următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 1. Un serviciu de Internet este implementat de către un program dedicat denumit _____________. 2. Aplicaţia prin intermediul căreia se poate accesa serviciul Web se numeşte______________.

Stocare informaţii pe maşina utilizatorilor

Internet


3. Prin _____________________ se realizează controlul accesului utilizatorilor la serverul de documente Web.

4. Informaţia pe care un server de Web o poate stoca pe hard discul calculatorului unui utilizator se numeşte_____________.

5. Autorizaţia de acces conţine numele utilizatorului şi __________.


1.4.2. Serviciul FTP

FTP este protocolul utilizat pentru a transfera fişiere în Internet. În Internet există numeroase servere de FTP din care se pot aduce fişiere pe calculatorul propriu sau se pot pune fişiere pe calculatoare la distanţă. Serverele FTP sunt de două feluri: publice (denumite şi anonime) şi private. La serverele FTP publice te poţi conecta prin introducerea unui nume de utilizator generic, ca de exemplu Guest sau Anonimous, şi a unei parole ca adresa de e-mail. Serverele FTP private necesită pentru conectare o parolă secretă. FTP este integrat în majoritatea browserelor de Web, astfel încât fişiere pot fi obţinute de la serverul de FTP doar prin clic pe o legătură sau prin introducerea unei adrese URL.

Client FTP

Conexiune TCP - Comenzi

Conexiune TCP - Date

Sistem de fişiere local

Sistem de fişiere la distanţă

Server FTP

Interfaţa

cu utilizatorul

Figura 1.8. Serviciul FTP.

Pentru a transfera un fişier prin serviciul FTP se formează două conexiuni TCP. Conexiunea iniţială este utilizată pentru schimbul de comenzi şi a doua conexiune este cea prin care se transferă fişierul (FTP permite transferul în orice direcţie). Odată ce s-a stabilit conexiunea iniţială pe portul 21, clientul (partea care iniţiat transferul) trebuie să se autentifice faţă de server prin nume şi parolă. După autentificare serverul acceptă cererile de transfer de fişier. Transferul unui fişier include stabilirea unei a doua conexiuni TCP – această conexiune poate fi făcută pe orice port. Serverul creează un punct terminal pentru TCP şi trimite numărul portului stabilit.

Serverul de FTP păstrează starea. Starea este definită prin datele de autentificare a clientului şi directorul de lucru curent.

Transferul fişierelor în Internet

FTP formează două conexiuni TCP

Internet


1.4.3. Serviciul Telnet

Telnet este un program emulator al unui terminal ce permite utilizatorilor să ruleze programe, să execute comenzi şi să interacţioneze cu sisteme la distanţă. Telnet poate fi utilizat şi pentru administrarea şi configurarea unor echipamente de reţea precum routere sau switch-uri.

Toate sistemele de operare bazate pe UNIX, Linux sau Windows includ un server de telnet. Utilizatorul specifică adresa unui server (poate fi o adresa de IP şi un număr de port) încercând să deschidă o conexiune TCP cu serverul specificat. Dacă nu se specifică un număr de port se consideră valoarea implicită 80. După stabilirea conexiunii, utilizatorul poate trimite cereri de comandă şi poate vizualiza orice informaţie trimisă înapoi de server. Telnet este util numai pentru servicii ce implică şiruri de caractere.


Alegeţi varianta corectă pentru următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 Adevărat / Fals A/F 1. Protocolul FTP este utilizat la transferul fişierelor în Internet. A/F 2. Pentru a transfera un fişier prin FTP se formează două conexiuni TCP. A/F 3. Ca şi protocolul HTTP, protocolul FTP nu

păstrează informaţiile de stare între două tranzacţii succesive.

A/F 4. Telnet nu se poate utiliza pentru administrarea şi configurarea switch-urilor. A/F 5. Telnet este o aplicaţie ce operează numai cu şiruri de caractere text.


1.4.4. E-mail Serviciul de poştă electronică a adus schimbarea modului în care comunicăm personal sau la birou. Utilizatorii unui astfel de serviciu pot trimite mesaje electronice membrilor familiei sau prietenilor, în locul convorbirilor telefonice interurbane sau internaţionale. Personalul angajat dintr-o firmă se poate baza pe acest serviciu pentru comunicarea unor anunţuri importante unui grup de colegi sau tuturor colegilor.

Interacţiunea la distanţă

Mesaje electronice

Internet


POP

SMTP MTA SMTP MTA

Sistem de fişiere UA

SMTP

UA

MTA

Figura 1.9. Serviciul e-mail în Internet.

Prima parte a unei adrese de e-mail constă din numele destinatarului mesajului electronic, urmat de simbolul @, şi apoi numele domeniului sau al serverului de unde va fi luat mesajul. O schemă ce descrie cum funcţionează sistemul email prin Internet este prezentată în figura de mai jos (Figura 1.9). MTA (Message Transfer Agent) este o componentă software de tip server SMTP cu rol de a trimite şi/sau stoca mesajele de e-mail. UA (User Agent) este componenta software de tip client de mail (mail reader) ce asigură interfaţa cu utilizatorul fiind uneori client de protocol SMTP sau client de protocol POP. Protocolul SMTP este cel mai frecvent utilizat protocol pentru e-mail. SMTP permite trimiterea de e-mail-uri, dar nu permite extragerea unui email de pe un server de către un utilizator – această funcţie este suportată de un număr de alte protocoale precum POP. Prin SMTP se realizează schimbul de mesaje între serverele de mail. Conversaţiile între servere au loc prin conexiunea TCP şi se bazează pe o serie de tip comandă-răspuns, secvenţă ce poartă denumirea de tranzacţie. Serverele SMTP recunosc diverse comenzi, dar pentru crearea unui mesaj de e-mail, seria de comenzi conţine:

Comandă Răspuns

1 Clientul stabileşte o conexiune TCP şi trimite comanda de stabilire a conexiunii SMTP cu numele maşinii gazdă ca parametru

Serverul răspunde comenzii cu o linie de stare prin care indică dacă s-a primit comanda corect

2 Clientul trimite comanda cu adresa de email a celui care trimite mesajul.

Serverul răspunde cu indicatorul de stare

3 Clientul trimite comanda cu adresa de email a destinatarului mesajului.

Serverul răspunde cu indicatorul de stare.

4 Clientul trimite comanda prin care anunţă că va trimite datele.

Serverul răspunde cu indicatorul de stare

5 Clientul trimite liniile mesajului propriu-zis. Mesajul are ultima linie formată doar dintr-un singur caracter ‘.’.

Serverul răspunde cu starea întregii tranzacţii.

Această secvenţă comandă-răspuns are loc în ordinea prezentată, iar clientul trebuie să aştepte pentru fiecare răspuns înainte de a continua. SMTP oferă diferite opţiuni de transmitere a mesajelor email, precum ataşarea unuia sau mai multor fişiere la un mesaj. Standardul pe care se bazează mesajele cu fişiere ataşate se numeşte MIME.

Adresa de e-mail

Protocol pentru e-mail

Internet


POP (Post Office Protocol) este similar cu SMTP, dar permite obţinerea mesajelor de mail pentru un singur utilizator. Serverul de POP accesează o bază de date de mesaje de e-mail creată de un server SMTP. Conexiunile POP necesită autentificare – utilizatorul trebuie să ştie o parolă de identificare a sa pe care şi serverul să o recunoască.

1.4.5. Serviciile de Chat şi Instant Messaging Acestea sunt aplicaţii ce permit utilizatorilor să comunice între ei în timp real prin cuvintele tipărite la tastatură. Prin aceste servicii se pot organiza medii de educaţie on-line prin care pot interacţiona/discuta elevii unei clase virtuale sau profesorii pot stabili consultaţii online cu elevii clasei virtuale. Aplicaţiile instant messaging permit ca doi utilizatori să deschidă o fereastră pe ecranele calculatoarelor lor prin care să comunice informaţii în mod privat.


Completaţi spaţiile libere din următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 1. O adresă de e-mail este formată din numele destinatarului, simbolul _____, şi numele domeniului. 2. Cel mai frecvent protocol utilizat pentru e-mail este ____________ . 3. Obţinerea mesajelor de mail de pe un server de către un singur utilizator se realizează prin protocolul _________.

4. Comunicarea de informaţii online între doi utilizatori printr-o fereastră privată se realizează prin serviciul ___________.

5. Prin serviciul _____________ un profesor poate da consultaţii online elevilor dintr-o clasă virtuală.

Răspunsurile le veţi găsi la sfârşitul acestei unităţi. Am ajuns la sfârşitul unităţii de învăţare nr. 1. Vă recomand să faceţi o recapitulare a principalelor elemente prezentate în această unitate şi să revizuiţi obiectivele precizate la începutul unităţii. Este timpul pentru întocmirea Lucrării de verificare nr. 1 pe care urmează să o transmiteţi tutorelui. Conţinutul lucrării se găseşte la paginile 32 şi 33.

Comunicare în timp real

Lucrarea de Verificare Nr.1.

Internet


Răspunsuri şi comentarii la întrebări Testul 1.1. : 1. Un posibil răspuns:

Da. Internetul a apărut prin reproiectarea reţelei ARPAnet. Cerinţele de reproiectare au fost ca noua reţea să realizeze comunicaţia între oricare două calculatoare ce pot avea - orice tip de sistem de operare, - orice tip de mediu de conectare - nici un sistem conectat nu are cunoştinţă despre configuraţia celorlalte

sisteme - nu există nici o modalitate de a afla despre locaţia geografică, tipul de software utilizat, platforma hardware a sistemului cu care comunică.

2. Dacă ai navigat pe Internet, doresc să primesc răspunsul tău în cadrul lucrării de verificare. Testul 1.2. : 1. server Proxy; 2. lărgimea de bandă; 3. c; 4. c; 5. dial-up Testul 1.3. : 1. F; 2. F; 3. F; 4. A; 5. A Testul 1.4. : 1.c; 2. b; 3. b; 4. c; 5. a Testul 1.5. : 1. A; 2. A; 3. F; 4.F; 5.A Testul 1.6. : 1. daemon; 2. browser; 3. autentificare; 4. cookie; 5. parolă Testul 1.7. : 1. A; 2. A; 3. F; 4. F; 5. A Testul 1.8. : 1. @; 2. SMTP; 3. POP; 4. Instant Messaging; 5. Chat Testul 1.9. : 1 A 2 F 3 A 4 F 5 A

Internet


Curs Internet. Sisteme Multimedia Lucrări de control transmise tutorelui Lucrarea de verificare nr. 1

INSTRUCŢIUNI Lucrarea de verificare al cărei conţinut este prezentat mai jos, vă solicită unele activităţi care necesită cunoaşterea unităţii de învăţare 1. Răspunsurile la întrebări vor fi transmise prin poştă tutorelui pentru corectare şi eventuale comentarii. Pe prima pagină a lucrării se vor scrie următoarele informaţii: Numele acestui curs (Curs Internet. Sisteme multimedia), numărul lucrării de verificare (Lucrarea de verificare nr. 1), Numele cursantului şi adresa acestuia.

Vă recomand să scrieţi clar răspunsurile la întrebări. Dacă este posibil utilizaţi un procesor de texte. Pentru comentariile tutorelui lăsaţi o margine de circa 5 cm şi aceeaşi distanţă între răspunsuri. Pentru securitatea lucrării vă recomand să scrieţi numele cursantului pe fiecare foaie. Vă recomand ca pentru fiecare răspuns să vă limitaţi în medie la aproximativ o jumătate de pagină, adică să formulaţi răspunsurile în aproximativ 200 de cuvinte. Pentru unele întrebări răspunsurile pot fi mai scurte, pentru altele răspunsurile pot fi ceva mai lungi.

1. Pentru început doresc din partea dumneavoastră o prezentare scurtă din domeniul în care activaţi. Care sunt aşteptările dumneavoastră la terminarea acestui curs?

(5 puncte) 2. Inseraţi răspunsul la întrebarea 2 din testul de autoevaluare 1.1.

(5 puncte) 3. Enumeraţi proprietăţile fundamentale ale Internetului şi descrieţi cum sunt îndeplinite acestea.

(5 puncte)

4. Identificaţi entităţile de bază care formează arhitectura fizică a Internetului şi arătaţi care este rolul funcţional al fiecărei entităţi.

(5 puncte)

Internet


5. Lărgimea de bandă a unei conexiuni prin modem este 56000bps. Cât este lărgimea de bandă a conexiunii prin modem exprimată în octeţi pe secundă?

(10 puncte)

6. Ce este un protocol de reţea? (5 puncte)

7. Enumeraţi şi descrieţi principiile de bază care stau la baza proiectării Internetului.

(5 puncte)

8. Identificaţi două dintre nivelurile arhitecturii logice a Internetului şi descrieţi pe scurt (2-3 rânduri) rolul fiecăruia?

(5 puncte)

9. Identificaţi avantajele/dezavantajele utilizării hub-urilor şi switch-urilor în reţele?

(10 puncte)

10. Identificaţi funcţiile protocolului de Internet IP?

(5 puncte) 11. Enumeraţi dezavantajele protocolului TCP pentru aplicaţiile multimedia?

(5 puncte)

12. Descrieţi rolul celor două componente ale modelului Client - Server? Exemplificaţi în cazul serviciului WWW.

(10 puncte)

13. Enumeraţi două criterii care contează în alegerea tipului de serviciu de transport pentru aplicaţii.

(5 puncte) 14. Enumeraţi trei dintre serviciile Internetului şi descrieţi pe scurt care este rolul lor.

(5 puncte) 15. În final vă invit să transmiteţi orice întrebare legată de unitatea de învăţare 1, de testele de autoevaluare şi să faceţi orice comentariu asupra conţinutului acestora. Punctele dumneavoastră de vedere sunt binevenite pentru îmbunătăţirea conţinutului prezentului curs.

(5 puncte)

16. De fapt nu există un subiect 16 propriu-zis. Dar vă semnalez astfel că tutorul vă acordă o notă pentru calitatea exprimării, pentru modul de organizare şi pentru concizia cu care a fost redactată. (Vă rog să treceţi numărul aproximativ de cuvinte al lucrării dvs. pe ultima pagină a acesteia).

(10 puncte)

Internet


Sinteza

• Internetul s-a dezvoltat din reţeaua ARPAnet având cinci proprietăţi fundamentale şi anume: interoperabilitate, globalitate, uşor de utilizat şi cost redus.

• Utilizatorii finali, furnizorii de servicii de Internet şi furnizorii de servicii de magistrale sunt entităţi de bază ce pot opera în punctele de acces din reţeaua Internet. Utilizatorii finali se pot conecta la Internet fie prin conexiuni dedicate fie prin conexiuni dial-up. Costul conectării, lărgimea de bandă, securitatea informaţiilor şi numărul de utilizatori ce folosesc în comun aceeaşi linie sunt factori de care depinde alegerea tipului de conexiune.

• Principiile care stau la baza proiectării Internetului au fost o stratificarea pe niveluri de protocoale a arhitecturii Internetului. Nivelul

fizic defineşte echipamentele ce conectează nodurile din reţeta. Nivelul reţelei este numit IP şi are rolul de a stabili modul cum ajung datele la destinaţie. Nivelul de transport poate fi TCP sau UDP şi controlează transmiterea datelor. Nivelul aplicaţiilor este dedicat aplicaţiilor şi proceselor utilizatorilor finali.

o interoperabilitate realizată prin modelul Client-Server, o simplitate în utilizarea resurselor Internetului pe baza adresei URL,

prin ascunderea complexităţii echipamentelor de reţea şi a implementării protocoalelor de pe nivelurile inferioare,

o protocoale end-to-end, o adresare şi numire uniforme prin sistemul DNS. • Cele mai frecvente servicii oferite de Internet utilizatorilor finali: o Serviciul Web bazat pe protocolul HTTP; o Serviciul FTP pentru a transfera fişiere în Internet; o Serviciul Telnet ce permite accesul de la distanţă al utilizatorilor la alte

sisteme conectate la Internet. o E-mail pentru poşta electronică. o Servicii ce permit utilizatorilor să comunice între ei în timp real.

Bibliografie selectivă

1. Muller Nathan, Enciclopedia Internet, Editura Tehnica, 2002, pg. 32-150. 2. Kraynak Joe, Internet în Imagini, Editura Teora, 2000, pg 26-48. 3. Vayghan Tay, Multimedia – Ghid Practic, Editura Teora, 2002, pg. 238-322.

Tehnologii ale textelor şi imaginilor din sistemele multimedia


Unitatea de învăţare Nr. 2 TEHNOLOGII ALE TEXTELOR ŞI IMAGINILOR DIN SISTEMELE MULTIMEDIA Obiectivele unităţii 2 ...........................................................................................................35 2.1 Noţiuni de bază din domeniul sistemelor multimedia ...................................................35 2.1.1. Scurt istoric .............................................................................................................35 2.1.2. Concepte de bază ...................................................................................................33 2.1.3. Tehnici de compresie .............................................................................................38 2.2. Text .............................................................................................................................42 2.2.1. Reprezentarea textului în sistemele multimedia.......................................................42 2.2.2. Operaţii pe texte.......................................................................................................42 2.2.3. Compresia şirurilor de caractere ..............................................................................45 2.3. Imagini ........................................................................................................................47 2.3.1. Reprezentarea imaginilor şi grafică în sistemele multimedia ...................................47 2.3.2. Palete de culori ........................................................................................................51 2.3.3. Tehnici de operare asupra imaginilor .......................................................................52 2.3.4. Animaţia ...................................................................................................................53 2.3.5. Tehnici de compresia a imaginilor şi formate de fişiere............................................54 2.3.6. Instrumente software grafice....................................................................................57 Răspunsuri şi comentarii la întrebări .................................................................................61 Lucrarea de verificare nr. 2 ................................................................................................62 Sinteza ..............................................................................................................................64 Bibliografie selectivă ..........................................................................................................64



În unitatea 1 am discutat despre Internet: necesitatea unei reţele publice mondiale, cerinţele şi principiile de proiectare, nivelurile din stiva de protocoale ce formează Internetul, serviciile Internet cele mai frecvent utilizate, etc. Am insistat pe transferul de informaţii prin reţeaua Internet şi am analizat utilizarea protocoalelor din stivă şi a serviciilor pentru comunicarea unor informaţii variate precum text, imagini, informaţii continue în timp. Sper că aţi reţinut ideile de bază. În această unitate vom explica ce este un sistem multimedia şi vom detalia tehnologiile pentru două din principalele tipuri de informaţii integrate în astfel de sisteme. Ne vom concentra asupra textelor şi imaginilor.

Obiectivele unităţii 2 La terminarea studiului acestei unităţi de învăţare despre text şi imagini, două din principalele tipuri de medii integrate în sistemele multimedia, veţi fi capabil să: • Explicaţi conceptele de bază referitoare la sistemele multimedia • Descrieţi textele şi imaginile din perspectiva caracteristicilor tehnice. • Identificaţi tehnologiile şi standardele utile în realizarea textelor şi imaginilor. • Explicaţi necesitatea tehnicilor de compresie şi să descrieţi utilizarea acestor tehnici în

stocarea şi transmiterea în reţea a textelor şi imaginilor. • Utilizarea instrumentelor software specifice textelor şi imaginilor. 2.1 Noţiuni de bază din domeniul sistemelor multimedia 2.1.1. Scurt istoric

Începuturile multimediei apar într-un articol publicat în iunie 1945 în Atlantic Montly: „As we may think” autorul lui fiind Vanner Bush, profesor la MIT şi la Institutul Carnegie din Washington [4]. El descrie o maşină menită să ajute omul în cadrul procesului de memorare, pe bază asociaţiilor între conţinut şi formă, această maşină fiind numită MEMEX (MEMory EXtended). MEMEX se baza parţial pe tehnologia microfilmelor, fiind prevăzută cu dispozitive de selecţie foto-optică şi tastaturi. „Dispozitiv ce poate stoca toate cărţile, înregistrările şi comunicaţiile şi care este mecanizat în aşa fel încât consultarea informaţiilor se realizează flexibil şi rapid” (Bush, 1945).

O altă personalitate implicată în dezvoltările de început ale multimediei este Douglas Engelbart, membru al Institutului de Cercetare de la Stanford unde dezvoltă un proiect revoluţionar numit Augment [9]. Acest proiect deschide o direcţie importantă de cercetare odată cu prezentarea lui la Fall Joint Conference în 1968. În anul 1963 Engelbart propune dispozitive computerizate de scriere automată cu un deceniu înainte de apariţia primelor procesoare de texte evoluate. În cadrul prezentării din 1968, prima demonstraţie publică a unor facilităţi de bază standard ale actualelor programe de editare de texte, interfeţe grafice, aplicaţii hipertext şi multimedia, Engelbart ilustrează următoarele idei inovative şi invenţii: mouse, ferestre multiple pe ecranul computerului, facilităţi de procesare texte, poşta electronică, teleconferinţe, documente compuse din text şi grafică, limbaje de comandă de tip script şi interfaţă grafică.

Maşina MEMEX

Proiectul Augment



În cadrul Laboratorului Media de la MIT, începând cu 1970 s-au dezvoltat o serie de sisteme multimedia clasice, surse de inspiraţie pentru aplicaţiile actuale. Dintre acestea se pot menţiona: Spaţial Data Management System, Aspen Movie Map, Project Athena, care definesc şi o parte dintre domeniile de interes: simulări interactive, colaborări ştiinţifice la distanţă, învăţământ.

2.1.2. Concepte de bază

Etimologic, multimedia este un cuvânt compus format din prefixul „multi” (mai mult decât unul, mai multe) şi substantivul „media” care este pluralul termenului „medium” (cu sensul de mijloc, intermediar, menire). Deci o traducere brută este aceea de mijloace multiple. Termenul la plural „media” are mai multe semnificaţii. În diferite contexte găsim: massmedia (mijloace de comunicare în masă), communication media (mijloace de comunicare), computer storage media (mijloace de stocare a informaţiei procesate de calculator) sau presentation–media (mijloace de prezentare). Din perspectiva informaţiilor, acesta este mijlocul prin care putem efectua schimbul de informaţii. Multimedia se adresează oamenilor, iar oamenii pot simţi informaţiile prin sistemul perceptiv format din cel puţin 7simţuri (nu 5!) şi anume, vedere, auz, atingere, miros, gust, echilibru, poziţie. Diferitele tipuri de medii sunt asociate diferitelor simţuri umane, astfel deosebindu-se vederea – text, imagini, grafică 2D şi 3D, animaţii, video; auzul – sunet (vorbire, muzică, etc.); atingere – limbajul Braille; echilibrul – jocuri video; poziţia – realitatea virtuală; mirosul şi gustul nu au încă tehnologii. Clasificări ale mediilor. Se pot identifica mai multe criterii prin care mediile se deosebesc. Figura 2.1. evidenţiază şi exemplifică aceste criterii. Sistemul perceptiv uman este unul dintre criterii, după care deosebim mediul vizual, audio, etc. De asemenea, după originea informaţiilor există informaţii captate şi create. De exemplu, la aceeaşi percepţie vizuală mediul video captează informaţiile, iar animaţia este creată pe calculator.

Discret în spaţiu

Continuitate în timp

Timp/spaţiu

Sunet Imagini în mişcare (Video)

Text Grafică

Animaţie

Generate de calculator Origine

Medii continue

Imagini statice

Captate

Figura 2.1. Clasificarea mediilor.

Tipurile media mai pot fi clasificate în temporale şi non-temporale. Tipuri media temporale au un comportament dinamic, dependent de timp şi caracterizat prin continuitate. Un mediu dependent de timp este descris printr-un flux, între unităţile fluxului fiind o relaţie de timp. Dacă duratele de

Semnificaţii

Medii captate şi create

Medii temporale şi non-temporale



prezentare ale tuturor unităţilor elementelor mediului dependent de timp sunt egale, mediul se numeşte continuu. În această categorie pot fi incluse tipurile audio şi video.

Tipurile media non-temporale sunt statice, independente de timp şi caracterizate prin valori discrete. Un mediu independent de timp este orice tip din mediile tradiţionale precum text sau imagini grafice. Conţinutul acestor tipuri de medii nu depinde de timp. Sistem multimedia. Se stabilesc trei elemente pentru definirea unui sistem multimedia: numărul de medii, tipurile acestora şi gradul de integrare a acestor medii [6]. Sincronizarea între medii este dată de relaţiile dintre tipurile media dependente de timp şi tipurile media independente de timp. Din perspectiva acestei caracteristici şi prin combinarea elementelor stabilite mai sus, definiţia unui sistem multimedia este:

Un sistem multimedia este un sistem de calcul care prelucrează şi integrează mai multe tipuri de medii dintre care cel puţin unul este dependent de timp.

O aplicaţie este o componentă software. În general, o aplicaţie este considerată a fi din domeniul multimedia, dacă ea conţine cel puţin un mediu continuu (video, de exemplu) şi unul discret (cum ar fi textul).

În domeniul tehnologiei informaţiilor, un sistem multimedia implică generarea, reprezentarea, stocarea, transmiterea, căutarea şi obţinerea, precum şi distribuţia informaţiilor multimedia. El reprezintă integrarea (controlată de calculator) a textului, graficii, imaginilor statice şi în mişcare, sunetelor şi a altor mijloace de generare, reprezentare, stocare, transmitere şi procesare digitală a informaţiei. Realizarea unor astfel de activităţi necesită combinarea mai multor tehnologii (Figura 2.2). Generarea informaţiilor multimedia implică utilizarea unor instrumente de producţie şi creaţie. Reprezentarea informaţiilor se ocupă cu formate şi metode de compresie. Stocarea se referă la sistemul de fişiere. Transmiterea informaţiilor se asociază cu posibilitatea conectării în reţea. Căutarea şi obţinerea de informaţii multimedia este domeniul bazelor de date. Iar distribuţia informaţiilor multimedia se asociază tehnologiilor din sistemele distribuite.

Captare date/ Creare

Stocare/ Transmitere

Obţinere/ Afişare

Eşantionare, editare

Microfon+placa de sunet,

Instrumente software

Compresie, formate de

fişiere, reţele

JPEG, MPEG, AIFF, Internet,

TCP/IP

Căutare, interfaţa cu utilizatorul, sincronizare

Placa video+ monitor, placa de sunet+ difuzor+

dispoz.de interf. cu utilizatorul

Figura 2.2. Sistemul multimedia din perspectiva etapelor tratării informaţiilor.

Sincronizarea mediilor

Aplicaţie multimedia

Integrarea mai multor tehnologii



Sistemele multimedia pot funcţiona

• izolat, de exemplu un PC cu CD-ROM, • conectate în pereche, de exemplu o conferinţă între două sisteme

aflate în două locuri geografice diferite, sau • conectate în reţea, unde există mai multe sisteme în diferite locuri

geografice, unul sau mai multe sisteme transmit informaţia multimedia iar unul sau mai multe sisteme recepţionează această informaţie.

Cerinţe specifice integrării mediilor. Sistemele multimedia se caracterizează prin cerinţe speciale pentru sistemul de calcul. Identificăm în Figura 2.2. echipamente speciale pentru sunet, video, stocarea datelor şi transmiterea acestora. Dimensiunile mari ale datelor multimedia fac dificile activităţile de stocare, transmitere, căutare. Cerinţele de stocare şi de lărgime de bandă sunt cele mai frecvent utilizate în aplicaţiile multimedia. Datele cu care lucrează sistemele multimedia, caracterizate prin fluxuri continue, au cerinţe specifice şi impun anumite restricţii relativ la manipularea şi transmiterea lor. Acestea sunt: • Cerinţa de continuitate a datelor. Datele multimedia precum cele

audio şi video, trebuie transmise, obţinute, afişate continuu şi regulat, de preferat, cu o viteză identică cu cea datelor de la sursă fără diferenţe/întârzieri – dacă acestea sunt de o calitate acceptabilă. Succesiunea cadrelor video trebuie să aibă o viteză corectă.

• Cerinţa de sincronizare rezultă din faptul că la originea lor (la sursă) toate informaţiile multimedia sunt sincronizate ca video cu sunetul. Orice abatere în sincronizarea relativă la sursă este o cauză a pierderii în calitate. Video trebuie să fie sincronizat cu sunetul. Cel mai natural exemplu este sincronizarea vorbirii cu mişcarea gurii.

• Cerinţa de concurenţă o consecinţă implicită din cerinţa de sincronizare unde mai multe fluxuri de date (de obicei audio şi video) trebuie să fie transmise, procesate şi prezentate în acelaşi timp.

• Cerinţa de lărgime de bandă. Cantitatea considerabilă de date ce cauzează problema stocării ridică o altă problemă rezultată din cerinţele de continuitate. Transferarea în reţea a unor cantităţi de date mari şi în mod continuu necesită o lărgime de bandă relativ mare.

2.1.3. Tehnici de compresie

Tehnicile de compresie sunt necesare pentru reducerea cerinţelor de stocare şi a celor de lărgime de bandă. Există mai multe categorii de tehnici de compresie ce pot fi aplicate datelor multimedia, şi anume [11]: • Compresie fără pierderi este atunci când datele comprimate pot fi

decomprimate şi se obţine exact acelaşi semnal original. • Compresie cu pierderi este atunci când datele decomprimate sunt doar o

aproximaţie a semnalului original.

Tipuri de sisteme multimedia

Echipamente hardware Cerinţe de stocare Lărgime de bandă

Categorii de tehnici de compresie



• Compresie simetrică este atunci când compresia şi decompresia necesită timp şi resurse egale (ex. sunt la fel de dificile sau solicită aceleaşi resurse).

• Compresie asimetrică este atunci când decompresia este considerabil mai puţin solicitantă din punct de vedere al resurselor decât compresia.

Compresia fără pierderi pare mai avantajoasă comparativ cu cea cu pierderi deoarece după decompresie permite obţinerea datelor originale fără pierderi, dar este mai puţin eficientă (în sensul că este mai puţin comprimat) în special pentru compresia audio. Compresia simetrică este considerată dezavantajoasă deoarece datele audio sunt comprimate o dată dar decomprimate de mai multe ori (de fiecare dată când sunt utilizate). Mai mult, procesul de compresie se poate efectua în studiouri de compresie unde se găsesc echipamente puternice, în timp ce decompresia se face de obicei pe maşinile utilizatorilor care nu sunt chiar atât de puternice. Astfel, compresia asimetrică este de obicei preferată compresiei simetrice, mai ales în aplicaţiile comerciale.

Există trei parametrii care contează în procesul de comprimare şi anume: raportul de compresie, calitatea datelor şi viteza de compresie/decompresie. • Raportul de compresie măsoară eficienţa compresiei şi este raportul

dintre dimensiunea datelor necomprimate şi dimensiunea datelor comprimate. Unele tehnici de compresie stabilesc raporturi de compresie în funcţie de conţinutul datelor. Pentru cantităţi mari de date cu secvenţe lungi de aceleaşi valori (caracteristică a datelor audio voce sau a imaginilor cu o singură culoare dominantă), raportul este foarte bun. În mod caracteristic, comprimarea video se bazează pe modificările ce se produc de la o imagine la alta.

• Calitatea datelor. Tehnicile cu pierderi ignoră anumite informaţii a căror lipsă nu-I deranjează pe utilizator, informaţii care se pierd chiar şi după decomprimare. Pe măsură ce o cantitate tot mai mare de informaţii este eliminată în timpul comprimării, calitatea se diminuează. Raportul de compresie afectează calitatea informaţiilor, cu cât acesta este mai ridicat, cu atât calitatea datelor decomprimate are mai mult de suferit.

• Viteza de compresie/decompresie. Este de preferat ca intervalul de comprimare să fie cât mai redus pentru a scurta timpul de realizare a unei aplicaţii. Pe de altă parte, pentru a mări performanţele în utilizare, un timp de decomprimare diminuat este apreciat.

Pentru a înţelege în ce constă compresia vom descrie cea mai simplă şi cea mai intuitivă tehnică de compresie numită codificare prin parcurgere în lungime (în engleza Run-Length Coding (RLC)). Informaţia digitizată de text, imagine, sunet, etc., cu care lucrează sistemele multimedia conţine frecvent secvenţe de biţi ce se repetă.

Parametrii de compresie

Exemplu simplu - Tehnica RLC



Imaginaţi-vă o secvenţă audio necomprimată pe 32 de biţi ca următoarea:

10000000011100000000000011111110 Dacă aceasta se codifică prin 1 şi apoi 8x0 şi apoi 3x1 şi apoi 13x0 şi apoi 7x1 şi apoi 0, vom reduce numărul de biţi necesari reprezentării secvenţei de la 32 la 22 (= 6+16) biţi, unde coeficienţii 8,3,13 şi 7 se consideră că se pot reprezenta pe câte 4 biţi.

Pentru demonstrarea ideii, exemplul cu secvenţa de biţi este suficient. În realitate nu se repetă biţii, ci un tipar sau un model de biţi (octeţi, caractere) care sunt codificate în acelaşi mod. Valoarea raportului de compresie din exemplu este aprox. 3:2 (o lungime de 3 unităţi este redusă la 2 unităţi), care nu este prea bun. Pentru cantităţi mari de date cu secvenţe lungi de zerouri, caracteristică a datelor audio voce, raportul devine considerabil mai bun.

Alte tehnici de compresie fără pierderi, în aceeaşi categorie cu RLC, mai sunt codificarea Huffman sau codificarea aritmetică. Această categorie de tehnici se mai numeşte şi de codificare a entropiei, fiind caracterizate prin ignorarea semanticii datelor. Tehnicile cu pierderi sunt numite şi tehnici de codificare la sursă. Acestea iau în consideraţie

semantica datelor, audio sau video. Se remarcă tehnicile de predicţie, tehnicile de transformare, tehnicile de codificare pe niveluri şi tehnicile de cuantificare. Majoritatea tehnicilor folosite la nivel comercial combină cele două tehnici fiind numite şi tehnici hibride. Cele mai cunoscute sunt JPEG şi MPEG. Procesul de compresie. Compresia se poate realiza prin două metode: • codificarea entropiei, prin care se elimină redundanţa, fiind astfel fără pierderi; • codificare prin reducere, prin care se elimină ce este neglijabil sau cu relevanţă scăzută (cu pierderi).

Prepararea datelor

sursa

datelor

Ex. rezolutie, viteza cadrelor

Procesarea datelor Cuantificare

Codificarea entropiei

Ex. transformare, codificare sub-banda

Ex. liniar, etc Ex. RLC Huffman

Fără pierderi Cu pierderi

date

comprimate

Video: cu pierderi Audio: fără pierderi

Figura 2.3. Compresie hibridă.

Tabel 2.1. Categorii şi tehnici RLC Huffman

Codificarea entropiei

Aritmetică Predicţie Transformări

Codificarea la sursă

Codificare pe niveluri JPEG

Codificare hibridă

MPEG



În procesul de compresie la sursă există o etapă pregătitoare preliminară care are rolul esenţial de a decorela - elimină interdependenţele. Această etapă nu comprimă datele, ci doar modifică forma de reprezentare a acestora pentru a reduce dependenţele. La tehnicile hibride succesiunea etapelor este decorelare – reducere – codificare a entropiei (Figura 2.3). Etapa de reducere se bazează pe cuantificarea datelor, iar ultima etapă efectuează o compresie suplimentară.


Alegeţi varianta corectă pentru următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 1. După originea informaţiilor, tipurile de medii :

a. sunt dependente de sistemul perceptiv uman b. pot crea sau capta informaţiile c. sunt dependente de timp d. sunt independente de timp

2. Identificaţi care dintre următoarele elemente nu contează pentru

definirea unui sistem multimedia: a. numărul mediilor b. tipurile mediilor c. gradul de răspândire al mediilor d. cât de integrate sunt mediile

3. Un sistem este din domeniul multimedia, dacă el integrează:

a. cel puţin un mediu continuu şi unul discret b. un mediu ce captează şi un mediu care creează date

multimedia c. mai multe medii discrete şi nici un mediu continuu d. cel puţin un mediu discret

4. Cerinţa de continuitate a datelor se referă la:

a. Viteza de redare a datelor continue să fie identică cu viteza de captare/creare;

b. Toate tipurile de date sunt transmise în acelaşi timp. c. Toate tipurile de date să fie stocate în acelaşi timp. d. Necesitatea unei lărgimi de bandă relativ mari.

5. RLC este o tehnică de compresie: a. Cu pierderi b. Hibridă c. De codificare la sursă d. Fără pierderi




2.2. Text 2.2.1. Reprezentarea textului în sistemele multimedia

Din punct de vedere al reprezentării textului în sistemele multimedia, există următoarele posibilităţi: caractere ASCII, seturi de caractere ISO, caractere UNICODE, hipertext şi text marcat [3].

Caracterele ASCII. American Standard Code for Information Interchange (ASCII) reprezintă caractere ce pot fi codificate pe 7 biţi din punct de vedere al reprezentării binare. De aceea, mulţimea caracterelor ASCII poate conţine maximum 128 de elemente, între care se număra caractere mici şi caractere mari, semnele de punctuaţie, cifrele arabe şi simbolurile matematice. De asemenea, sunt incluse 32 de caractere de control, folosite pentru mesaje de control al dispozitivelor, precum returul de car, saltul la linie nouă, tab, etc. Utilizarea unui al 8-lea bit pentru reprezentarea binară de către editoarele de texte creează uneori incompatibilitate. Seturi de caractere ISO. Reprezintă extinderi ale setului de caractere ASCII în scopul scrierii textelor într-o altă limbă decât engleza. De exemplu, setul de caractere ISO Latin permite folosirea caracterelor precum à, ö, ø, etc. Alte seturi de caractere ISO pot permite scrierea textelor în chineză, japoneză, coreeană sau arabă. Caractere UNICODE. Sunt caractere ce au o reprezentare binară pe 16 biţi. Se pot obţine astfel 32768 de simboluri diferite din care se pot compune textele. Hipertext. Este o reprezentare neliniară. Are o structură de tip graf cu noduri şi legături între noduri. Text marcat. Este o reprezentare mai specială care se bazează pe limbaje de reprezentare precum LaTEX sau SGML-uri ca HTML, XML, etc.

2.2.2. Operaţii pe texte Operaţiile ce se pot efectua pe texte sunt operaţii cu caractere şi şiruri de caractere, operaţii de editare, operaţii de formatare, etc. Descriem în continuare detalii despre aceste operaţii.

Operaţia de editare. Este poate cel mai familiar set de operaţii ce pot fi efectuate pe un text. Se pot astfel executa decupări de fragmente de text, copieri şi adăugări de fragmente de text copiat. În funcţie de structura documentului cu care se lucrează, această operaţie se poate efectua fie pe şiruri sau blocuri de caractere. Operaţia de formatare. Formatarea unui text se poate efectua interactiv sau ne-interactiv (editoare de tip Word versus LaTEX). Rezultatul operaţiei este un text formatat prezentat ca bitmap sau într-un limbaj de descriere precum Postscript sau PDF.



Operaţia de formatare include şi lucrul cu fonturile. Astfel, un tip de caractere reprezintă o familie de caractere grafice care, de regulă, include numeroase stiluri şi dimensiuni ale literei. Un font este o colecţie de caractere având o dimensiune unică şi un stil, care aparţine unei anumite familii de tipuri de caractere. Între stilurile caracteristice unui font se numără stilul cursiv. Alte atribute ale stilului, precum sublinierea sau conturarea caracterelor, pot fi adăugate prin intermediul programului de editare. De regulă, dimensiunile sunt exprimate în puncte tipografice. Un punct tipografic este egal cu 0.0138 inci sau aproximativ 1/72 dintr-un inci (adică aproximativ 0.353 mm). Arial, Times şi Courier sunt tipuri de caractere. Times Italic de 12 puncte este un font.

Stilul cursiv pentru un font Arial

Termenul font este frecvent folosit în domeniul editoarelor de texte. Mărimile generale ale unui font sunt pentru axa verticală următoarele (Figura 2.4):

ID xhp Inălţimea x

Dimensiune font

Inălţime majusculă Element superior de prelungire

Interliniere

serife

Element inferior de prelungire

Figura 2.4. Mărimile caracteristice ale unui font.

• dimensiunea fontului este distanţa dintre vârful majusculelor şi limita

inferioară a elementelor inferioare de prelungire a unor litere precum p; • înălţimea x (litera x minusculă); • înălţimea majusculelor (I, D); • elementul inferior de prelungire a literei (de ex. la litera p); • elementul superior de prelungire a literei (litera h); • interliniere – spaţiul adăugat între liniile textului sub elementul inferior de

prelungire a literei. Pentru axa orizontală se pot identifica: - metricile de caracter – reprezintă mărimile generale aplicate

caracterelor individuale. Pentru anumite fonturi (ex. PostScript sau TrueType) acestea pot fi modificate pentru crearea unor efecte interesante. Modificarea lăţimii unui font de la normal la condensat sau extins.

- spaţierea selectivă sau kerning – desemnează spaţiul dintre perechile de caractere. Modificarea distanţei dintre două litere, independent de spaţierea celorlalte litere dintr-un cuvânt, pentru a face textul mai uşor de citit şi pentru a crea un aspect mai echilibrat al spaţierii caracterelor.

Caracteristici ale fonturilor



- Normal Av Av

Condensat Cu kerning Fără kerning Expandat

Din punct de vedere al tipului literelor, acestea pot fi litere majuscule (uppercase) în cazul literelor mari şi litere minuscule (lowercase) în cazul literelor mici. În unele cazuri, cum este cazul parolelor, un calculator este sensibil la tipul literelor (case sensitive). Un calculator poate fi insensibil la tipul literelor dacă nu sesizează nici o diferenţă între forma majusculă şi cea minusculă. Plasarea unei majuscule în mijlocul unui cuvânt (numită majusculă intercalată – intercap) este o tendinţă actuală în stabilirea numelor unor companii precum WebStar, FileMaker. Tipurile de caractere pot fi descrise în numeroase moduri. Unul dintre acestea, universal acceptat, foloseşte termenii serif (cu serife) şi sans serif (fără serife). Serifele reprezintă mici decoraţiuni ataşate la sfârşitul conturului unei litere. Times este un exemplu de font cu serife şi Arial este font fără serife. Rolul serifelor este acela de a ghida privirea cititorului de-a lungul liniei de text. Fonturile fără serife se recomandă pentru titluri şi declaraţii importante fiind mult mai lizibile. Pentru monitoare există tendinţa de a utiliza litere fără serife fiind mai atractive atunci când sunt folosite la dimensiunile mici ale unui câmp de text afişat pe ecran.

T T Literă cu serife şi fără serife

Operaţii de compresie. Standardul ASCII recomandă utilizarea de 7 biţi pentru reprezentarea unui caracter. Editoarele de text folosesc 8 biţi (octet) pentru un caracter. Studiile efectuate în domeniul teoriei informaţiei estimează că pentru un text obişnuit sunt suficienţi 1-2 biţi. Această redundanţă de biţi în reprezentare se poate înlătura prin codificare sau compresie. Din punct de vedere istoric, tehnicile de compresie s-au aplicat în primul rând în manipularea textelor. Importanţa lor a crescut odată cu extinderea sistemelor multimedia, mai ales în domeniul transmisiilor de date. Operaţii de criptare. Criptarea textului este frecvent utilizată în poşta electronică şi sistemele de reţele informatice. Cele mai răspândite tehnici sunt: DES, RSA cu cheie publică şi PGP. Tehnicile de criptare sunt un subiect de controversă majoră în unele ţări unde legea interzice o “criptare puternică”,

Operaţii lingvistice specifice. În această categorie există verificarea corectitudinii cuvintelor din limba în care este scris textul, verificarea gramaticală (identificarea unor dezacorduri sau sintaxe standard eronate), analiza stilului de scriere.

Tipuri de litere

Serife



Instrumente pentru operaţii pe texte. Un procesor de texte este primul instrument pe care-l învaţă utilizatorii unui calculator. Microsoft Word este un procesor de texte recomandat. Acesta include utilitare pentru verificarea ortografiei, instrumente de formatare a tabelelor, dicţionare şi şabloane predefinite pentru scrisori, CV-uri şi alte documente de uz frecvent. Acest instrument permite şi înglobarea unor elemente multimedia precum sunete, imagini şi secvenţe video. Despre aceste funcţionalităţi vom discuta la instrumentele de creaţie a prezentărilor multimedia.

2.2.3. Compresia şirurilor de caractere

Compresia prin algoritmul Shanon-Fano. Caracterele ASCII se codifică pe 8 biţi. În majoritatea fişierelor, unele caractere apar mai frecvent decât altele. Se poate reconsidera lungimea codurilor caracterelor în funcţie de frecvenţa apariţiei lor, caracterele cu frecvenţa mai mare să aibă coduri mai scurte şi caracterele cu frecvenţa mai mică să aibă coduri de lungime mai mare. Aceasta este exact ideea gândită de Claude Shannon şi R.M Fano când au creat primul algoritm de compresie în 1950. Algoritmul se aplică pentru codificarea unui şir de caractere astfel.

Presupunem ca avem următoarea densitate de caractere într-un şir A(15), B(7), C(6), D (6), E(5) (vezi Tabel 2.2.). Se parcurg următorii paşi: 1. Se sortează caracterele după frecvenţa de apariţie (pi), de exemplu ABCDE. 2. Se împarte recursiv în două părţi cu aproximativ acelaşi număr de apariţii. Pentru şirul ABCDE se organizează următorul tabel (Tabel 2.2) : Tabel 2.2. Exemplu algoritmul Shanon-Fano Caracter Apariţii log(1/p) Cod Subtotal (nr. de biţi) A 15 1,38 00 30 B 7 2,48 01 14 C 6 2,70 10 12 D 6 2,70 110 18 E 5 2,96 111 15

Total (nr. de biţi) 89

Arborele rezultat la pasul 2 este prezentat în Figura 2.5. Arborele binar se construieşte de la rădăcină la frunze prin divizare în două părţi aproximativ egale. În cazul nostru avem AB (22 de apariţii) pe de o parte şi CDE (17 apariţii) pe de altă parte, apoi din nou A (15 apariţii) şi B (7

apariţii), şi de partea cealaltă C(6 apariţii) şi DE(11 apariţii). Mai rămâne ultima iteraţie pentru D (6 apariţii) şi E (5 apariţii).

A B C D E

0 1

1 0 1

10

0

Figura 2.5. Exemplu de arbore

Editare şi procesare de texte



Compresia Huffman. Este o variantă îmbunătăţită a algoritmului precedent. Codificarea Huffman are următoarele proprietăţi: 1) codurile pentru caracterele mai probabile sunt mai scurte decât cele ale caracterelor mai puţin probabile, şi 2) fiecare cod poate fi decodificat unic.

Pentru aplicarea acestor principii, codificarea Huffman creează ceea ce se numeşte “arborele Huffman” , care este un arbore binar ca cel din figura 2.6. Pentru a citi codurile din acest arbore, se începe de la nodul root şi se adaugă ‘0’ de câte ori se merge pe latura din stânga şi ‘1’ dacă se merge pe latura din dreapta. De exemplu,

codul literei ‘b’ din figură este 01 şi codul literei ’d’ este 110. Proprietăţile sunt astfel satisfăcute în ceea ce priveşte lungimea codului, ‘b’ are un cod mai scurt decât ‘d’. De asemenea, toate caracterele fiind frunze ale arborelui (capete) nu există şansa ca unul din coduri să fie prefixul altuia (de exemplu ‘a’ este 00 şi ‘e’ este 111). Proprietatea de prefix unic satisface cerinţa ca fiecare cod să fie unic decodificat.

Algoritmul este: • Calculează de câte ori apare fiecare caracter în text şi se asignează

fiecărui caracter o pondere. Fiecare caracter este un nod care se adaugă într-o listă de noduri.

• Repetă următorii paşi până mai rămâne un singur nod: • Găseşte două noduri care au cea mai mică pondere; • Creează un nod părinte pentru cele două noduri. Asignează acestui

nod părinte o pondere egală cu suma ponderilor celor două noduri. • Scoate cele două noduri din listă şi adaugă nodul părinte.

În acest fel, nodurile cu ponderea cea mai mare vor fi aproape de rădăcina arborelui şi vor avea codurile cele mai scurte.

Test de autoevaluare 2.2. Alegeţi varianta corectă pentru următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 Adevărat / Fals A/F 1. Caracterele ASCII sunt codificate pe 7 biţi. A/F 2. Caracterele UNICODE sunt reprezentate pe 8 biţi. A/F 3. Operaţia de editare nu se poate aplica blocurilor de caractere.

a b c d e

root

Figura 2.6. Exemplu de arbore Huffman



A/F 4. Un font este o colecţie de caractere având o dimensiune

unică şi un stil.

A/F 5. Dimensiunea unui font este egală cu înălţimea majusculelor . Răspunsurile le veţi găsi la sfârşitul acestei unităţi.

2.3. Imagini

2.3.1. Reprezentarea imaginilor şi grafica în sistemele multimedia

Din punct de vedere al reprezentării interne, imaginile pe calculator pot fi imagini reprezentate prin puncte şi grafica reprezentată vectorial [12][13]. Imagini reprezentate prin puncte. Echipamentul de afişare, ecranul calculatorului, este împărţit într-un număr de puncte grafice - de exemplu 1024/768 de puncte - numite pixeli (sau elemente pictoriale) (Figura 2.7).

768 pixeli

1024 pixeli 1024 pixeli

768 pixeli

a. Ecran format din pixeli b.Imagine pe Ecran

Figura 2.7. Reprezentare prin pixeli Pixelul este cel mai mic element dintr-o imagine, o imagine fiind o matrice de pixeli (Figura 2.7). Fiecare pixel este caracterizat prin atribute de culoare şi atribute de luminanţă sau intensitate luminoasă. Prin setarea acestor atribute se creează imaginea pe ecran.

Figura 2.8. Caracteristici ale imaginii.

Înălţime

Adâncime 1-bit

Adâncime 4-biti

Înălţime

Lăţime Lăţime

Reprezentări prin puncte Atribute ale unui pixel



O imagine este definită prin înălţime, lăţime şi adâncimea de culoare (Figura 2.8). Adâncimea de culoare este definită prin numărul de biţi utilizaţi pentru reprezentarea fiecărui pixel. Adâncimea de culoare Culori disponibile 1 bit Alb/ negru sau orice alte două culori 4 biţi 16 culori 8 biţi 256 de culori 16 biţi mii de culori 24 biţi peste 16 milioane de culori Rezoluţia măsoară cât de detaliată poate fi o imagine. Există mai multe rezoluţii asociate imaginilor. Putem identifica rezoluţia imaginii, rezoluţia monitorului sau rezoluţia dispozitivului de ieşire (imprimanta). Rezoluţia imaginii este numărul de pixeli din imagine: 320x240=76800 pixeli; 700x400= 280000 pixeli. Rezoluţia monitorului sau a dispozitivului de ieşire se măsoară în dpi (dots per inch). În general sistemele Windows au rezoluţia 96 dpi, iar imprimantele pot avea 300 sau 600 dpi.


O fotografie are dimensiunea 3x2 inci (1inch=2.54cm). Fotografia va fi utilizată într-o aplicaţie multimedia în care imaginea va fi afişată pe ecran şi va putea fi tipărită de utilizatorul aplicaţiei pe o imprimantă laser la o rezoluţie de 300dpi. Dimensiunea pozei tipărite trebuie să fie 4 x 2 2/3 inch. Cât trebuie să fie rezoluţia la scanare?

Răspunsul îl veţi găsi la sfârşitul acestei unităţi. Spaţiu de stocare. Din punct de vedere al spaţiului necesar de stocare, o imagine reprezentată prin puncte necesită: Să presupunem că fiecare pixel se reprezintă pe 16 biţi (sau 2 octeţi). Pe cei 16 biţi se codifică informaţia despre culoare şi informaţia despre luminanţă. Deci doi octeţi pentru fiecare pixel, o imagine pe un ecran de 1024/768 are nevoie 1024x768x2 octeţi spaţiu de stocare. Ceea ce este echivalent cu 1 572 864 octeţi sau 1536 kocteţi (KB) sau 1.5 MB, unde 1024 octeţi =1 KB şi 1024KB = 1MB. Deci, spaţiul de stocare cerut pentru o astfel de reprezentare este considerabil foarte mare. La o cerinţă de transfer în reţea a unor astfel de tipuri de date într-o perioadă de timp dată va necesita şi o lărgime de bandă, de asemenea, foarte mare.

Rezoluţia imaginii

Adâncimea de culoare

Spaţiul necesar de stocare




O imagine reprezentată prin puncte are rezoluţia de 640x480 pixeli. Fiecare pixel are adâncimea de 24 biţi. Cât este dimensiunea în octeţi a fişierului de stocare?

Răspunsul îl veţi găsi la sfârşitul acestei unităţi.

Grafică reprezentată vectorial. Întotdeauna o imagine este afişată pe ecranul calculatorului prin pixeli, dar ea nu trebuie neapărat stocată ca o colecţie de pixeli. Obiectele pot fi reprezentate nu numai prin puncte, dar şi prin atributele lor, precum dimensiune, culoare, poziţie, etc. Acest tip de reprezentare abstractă se numeşte grafică vectorială şi se aplică scenelor plane sau tridimensionale [14]. Pentru astfel de reprezentări vectoriale se memorează formula de reprezentare a imaginii şi nu pixelii. Graficele vectoriale sunt descrise prin vectori, de exemplu, linii cu coordonate vectoriale, sau mai precis, figuri geometrice.

In figura 2.9, triunghiul poate fi memorat prin coordonatele spaţiale şi prin alte informaţii de culoare. De exemplu: “Desenează cu roşu de la punctele de coordonate (6,8) la (12,8) la (9,5) şi apoi înapoi la (6,8)”. O altă posibilitate ar fi “ (6,8),(12,8), (9,5), închis, roşu”. Mai pot fi şi alte informaţii suplimentare de specificat precum, umplerea figurii cu o anumită culoare.

Descrierea acestor reprezentări se face prin limbaje. Trei sunt cele mai populare limbaje: PostScript dezvoltat de Adobe, VRML (Virtual Reality Markup Language) pentru descrierea scenelor într-o lume virtuală şi SVG (Scalable Vector Graphic) ce se bazează pe XML pentru descrierea obiectelor grafice plane. Informaţiile dintr-un fişier ce conţine descrierea prin astfel de limbaje a imaginilor sunt mult mai concise comparativ cu cele asociate descrierii fiecărui pixel şi ocupă şi mult mai puţin spaţiu de stocare.

1024 pixeli

768 pixeli

(9,5)

(6,8) (12,8)

y

x

Figura 2.9. Reprezentarea vectorială a

unui triunghi.

Reprezentări vectoriale

Limbaje de descriere

Spaţiul de stocare redus



După cum am menţionat la reprezentarea prin puncte, cu cât se transferă mai multe date prin reţea într-o anumită perioadă de timp, cu atât este nevoie de o lărgime de bandă mai mare. Afirmaţia inversă este şi ea adevărată. Deci reprezentarea prin coordonate vectoriale va fi mai relaxată din punct de vedere al cerinţei de lărgime de bandă. Caracteristici specifice reprezentărilor grafice 3D. Reprezentările grafice 3D (cuburi, sfere, etc.) sunt imagini construite cu instrumente software de grafică vectoriala şi care modelează obiecte reale. Reprezentarea 3D sau în spaţiu pe o suprafaţă bidimensională, ecranul calculatorului, introduce noi atribute. Descriem în continuare pe cele mai importante: Adâncimea este a treia dimensiune de reprezentare care se mai numeşte şi coordonată z. Adâncimea trebuie calculată şi afişată astfel încât imaginea în spaţiu a obiectului să pară corectă. Instrumentele software specializate în modelarea 3D oferă vederi de sus, de jos sau lateral ale obiectului. Forma 3D se poate crea în două moduri. Unul este prin compunerea de forme spaţiale elementare, cilindru, sfera, etc. Al doilea mod porneşte de o formă 2D şi efectuează operaţii de extrudare sau înfăşurare pe axa z. Extrudarea face ca o formă 2D să îşi mărească una dintre dimensiuni fie perpendicular pe conturul său, fie după o direcţie impusă. Înfăşurarea este operaţia prin care profilul formei se roteşte în jurul unei axe impuse. Textura – este un atribut care face ca obiectul să pară real (de exemplu aspru şi zgrunţuros sau lucios şi neted). Reflexii/refracţii ale luminii - în modelarea tridimensionala sursa de lumină creează umbre difuze sau bine conturate în jurul obiectelor şi pe suprafaţa acestora, sau reflexii sau scânteieri, acolo unde lumina este mai intensă. Umbra descrie interacţiunea obiectului cu lumina. Această interacţiune este definită prin culoarea obiectului, dacă obiectul reflectă sau transmite lumina. Pot fi aplicate mai multe stiluri de umbrire. Umbrirea uniformă este obţinută cel mai rapid pe calculator. Mai există umbrele Gouraud, Phong şi după direcţia iluminării care se redau într-un timp mai îndelungat, dar oferă imagini mai realiste. După stabilirea tuturor acestor atribute ale modelului, pentru a obţine o imagine 3D se efectuează operaţia de randare. Randarea este operaţia în care calculatorul utilizează algoritmi matematici complicaţi necesitând o putere de calcul mare. Parametrii de control fin pentru această operaţie sunt:

• rezoluţia de ieşire, care se specifică prin dimensiunile în pixeli pe orizontală şi verticală ale imaginii;

• timpul de randare, care poate fi rapid şi de calitate scăzută sau, rapid şi de calitate foarte bună.

Reprezentări grafice 3D Coordonata z în spaţiu Obţinerea formei 3D Textura Tipuri de umbre Operaţia de randare



Tabel 2.3. Comparaţie imagini reprezentate prin puncte şi grafică.

Reprezentare prin puncte Grafică vectorială Conţine imagini descrise prin valorile pixelilor din care sunt formate.

Conţine descrieri matematice ale obiectelor.

Fişierul ce conţine descrierea punctelor are rezoluţia fixă.

Descrierea din fişier este independentă de rezoluţie.

Dimensiunea fişierului este determinată de rezoluţia imaginii şi adâncime.

Dimensiunea fişierului depinde de numărul de elemente grafice pe care-l conţine.

Este uşor de afişat. Pentru afişare este necesară o mare putere de calcul.

2.3.2. Palete de culori Paletele sunt tabele matematice care definesc culorile pentru un pixel afişat pe ecran. Paletele cele mai uzuale au adâncimea de 1, 4, 8, 16 şi 24 de biţi. De exemplu, pentru adâncimea de 8 biţi, calculatorul foloseşte un tabel de culori (LUT) sau o paletă pentru a stabili care sunt cele 256 de culori din numeroasele nuanţe posibile ce sunt accesibile la un moment dat (Figura 2.10). Aceste culori reprezintă paleta implicită de lucru.

Figura 2.10. Reprezentarea unei imagini în culori dintr-o paleta.

Figura 2.11 arată un număr din memorie pe 8 biţi (valoarea 20) ce reprezintă indexul în tabela LUT - paleta de culori. Tabela are 256 de intrări, fiecare intrare fiind asociată unei reprezentări RGB pe 24 biţi. Prin această tehnică de indexare a culorilor se reduce cu 2/3 spaţiul de memorie necesar, dar permite utilizarea la un moment doar a unui număr de 256 culori. Pâlpâirea paletei. Fiecare imagine poate avea propria paletă care poate înlocui paleta implicită pe durata afişării acestei imagini. Cât timp are loc refacerea tabelei de culori, noile culori înlocuindu-le pe cele precedente, are loc un efect vizual neplăcut numit pâlpâirea paletei. Acest efect reprezintă o problemă mai ales în cazul prezentării unei serii de imagini (animaţie) fiecare imagine fiind colorată cu paleta optimă. Pâlpâirea apare la trecerea de la o imagine la următoarea.

Tehnica de indexare a culorilor

Efectul înlocuirii paletei



20

0 M-10

N-1

x

y

0 20 255

R G B

00000000 00000000 00000000

R=0 G=0 B=0

0 M-10

N-1

x

y

LUT sau Paleta de culori

Valoare in memorie Valoare pixel

Figura 2.11. Indexarea culorilor


Tabelul din stânga descrie o imagine reprezentată prin puncte pe 4 biţi. Tabelul din dreapta este pentru o imagine colorată. Care este culoarea următorilor pixeli (0,2), (1,1), (1,3), (2,1), (2,2), (3,0).

0 1 2 3 R G B R G B0 2 3 0 3 0 255 0 0 4 0 255 2551 7 2 1 5 1 0 255 0 5 128 128 1282 5 6 4 4 2 0 0 255 6 255 255 03 2 7 5 0 3 0 0 0 7 255 255 255


2.3.3. Tehnici de operare asupra imaginilor Aproximarea culorilor (Dithering). Aproximarea culorilor este o tehnică prin care valoarea culorii fiecărui pixel este adusă la cea mai apropiată valoare corespunzătoare acelei culori din paleta dorită.

Figura 2.12. Tehnica dithering

Tehnica de aproximare a culorilor



Tehnica se bazează pe capacitatea ochiului uman de a integra spaţial, în sensul că dacă privim de la distanţă un număr de obiecte mici apropiate, ele vor părea reunite. Tehnica de aproximare grupează un număr de pixeli (de exemplu 4 ca în Figura 2.12) astfel încât privind de la o distanţă suficient de mare nu vom mai putea distinge fiecare pixel în parte. Grupul de pixeli va părea ca un bloc uniform de o culoare diferită de a unui pixel separat. Anti-zimţuire (Anti-aliasing). Zimţuirea este efectul cauzat de rezoluţia limitată a echipamentului de ieşire. Conturul imaginilor nu este continuu ci arată ca treptele unei scări. Anti-zimţuire este tehnica prin care se reduce acest efect de zimţuire a treptelor prin completarea pixelilor din vecinătatea treptelor cu cea mai apropiată culoare din paletă sau nivel de gri. Rezultatul este o imagine mai bine conturată şi nu confuză sau neclară (Figura 2.13).

Figura 2.13. Tehnica anti-zimţuire. 2.3.4. Animaţia

Animaţia reprezintă toate modificările unei imagini ce au un efect vizual [3]. Efectele vizuale pot fi de două feluri, deplasarea dinamică şi dinamica unor atribute ale obiectelor din imagine. Deplasarea dinamică reprezintă variaţia în timp a poziţiei. Dinamica altor atribute arată variaţia în timp a formei, contururilor, texturii, etc. Efectele vizuale sunt rezultatul unui fenomen biologic numit persistenţa imaginilor pe retină şi a unui fenomen psihologic numit phi. Fenomenul phi exprimă necesitatea minţii umane de a încheia o acţiune de percepere. O serie de imagini schimbătoare foarte puţin sau foarte repede se amestecă într-o impresie vizuală de mişcare. Animaţia pe calculator este realizată utilizând instrumente software grafice care oferă aceste efecte vizuale. Fluxul de realizare constă din procesele de creare a cadrelor cheie şi procesul intermediar. Procesul de creare a cadrelor cheie. Animaţia pe calculator începe cu crearea cadrelor cheie. Cadrele cheie sunt acele cadre în care obiectele ce urmează a fi animate sunt în poziţiile extreme. Obiectele pot fi desenate cu instrumente artistice tradiţionale, precum pensula sau creionul şi apoi imaginile acestora se digitizează prin scanare. Crearea obiectelor se poate face şi direct pe calculator prin instrumente software de desenare.

Efect anti-zimţuire

Efecte vizuale

Crearea cadrelor cheie



Procesul intermediar. Animaţia de la o poziţie la alta presupune o compoziţie a cadrelor cu alte cadre intermediare între cadrele cheie. Procesul de intermediere este realizat de calculator prin interpolare. Sistemului i se dau poziţiile de început şi de sfârşit şi apoi, prin interpolare acesta calculează poziţiile intermediare (vezi Figura 2.14 a)). Cea mai simplă metodă de interpolare este interpolarea liniară (Figura 2.14 b)). Această metodă are dezavantajul că obiectul nu se mişcă normal şi nu arată ca în realitate. Interpolarea prin funcţii spline poate face mişcarea mai normală (Figura 2.14 c)).

a)cadre cheie b) interpolare liniară c) interpolare spline

Figura 2.15. Animaţia unei mingi. Procesul intermediar se poate efectua şi pentru interpolarea formelor unui obiect. Unele animaţii pot fi aplicate şi pentru culoarea obiectelor. În acest caz se face uz de paletele de culori. La deplasarea ciclică printr-o tabelă de culori rezultă efectul de schimbarea a culorii obiectului. Metamorfoza este efectul popular prin care o imagine se transformă în altă imagine. Cele două imagini se întrepătrund lin, dând senzaţia că una dintre imagini se dizolvă în cealaltă. Metamorfozarea are loc prin stabilirea unor puncte cheie. Punctele cheie sunt repere ale imaginilor ce au aproximativ aceeaşi poziţie din prima până în ultima imagine, chiar dacă au alte forme. Stabilirea punctelor cheie este esenţială pentru tranziţia lină între două imagini.

2.3.5. Tehnici de compresie a imaginilor şi formate de fişiere Compresia imaginilor prin JPEG. Pentru a comprima o imagine în format JPEG, aceasta este împărţită în blocuri de 8x8 pixeli, iar cei 64 de pixeli rezultaţi (numiţi global domeniu de căutare) sunt descrişi din punct de vedere matematic în raport cu caracteristica pixelului din colţul din stânga sus . Bloc de 8x8

pixeli Transformare

cosinus discretă (DCT)

Cuantificare Codificare binară Date comprimate

0110110

Figura 2.16. Procesul de compresie JPEG.

Interpolare poziţii

Stabilirea punctelor cheie



Etapele procesului de compresie JPEG sunt (Figura 2.16): 1. Împarte imaginea în blocuri de pixeli de dimensiune 8x8. Pentru fiecare bloc

2. Aplică transformarea cosinus discretă (DCT) 3. Cuantifică valorile obţinute 4. Aplică tehnica de compresie JPEG 5. Scrie datele obţinute într-un fişier de ieşire (*.jpg)

La decompresie, procesul JPEG reface coeficienţii cuantificaţi, aplică transformarea inversă şi afişează imaginea. În etapa a doua, transformarea DCT are rolul de a separa imaginea în sub-benzi spectrale de importanţă diferită (în funcţie de calitatea vizuală). Imaginea este transformată din domeniul spaţial în domeniul frecvenţă. Rezultatul este un bloc de 64 de coeficienţi, dintre care, coeficientul din stânga sus este cel mai semnificativ şi reprezintă culoarea de bază a blocului. Valorile celorlalţi coeficienţi sunt 0 sau aproape 0. Etapa a treia, de cuantificare, se bazează pe un echilibru între calitatea imaginii şi gradul de cuantificare. Cu cât pasul de cuantificare (echivalentul perioadei de eşantionare de la digitizarea audio) este mai mare cu atât pot apărea distorsiuni în imagine. Dacă acest pas este mic, compresia este mică. Pe baza unor considerente de percepţie vizuală, se aplică o cuantificare progresivă. Pasul de cuantificare este mai mic pentru frecvenţele joase şi mai mare pentru frecvenţele înalte.

Se defineşte o matrice de cuantificare (câte un element pentru fiecare coeficient DCT), în care elementele din colţul stânga sus vor avea valori mici, iar elementele din colţul dreapta sus vor avea valori mari. Pentru un element cu valoarea 1 se obţine precizia cea mai mare. Coeficienţii DCT se împart la elementele corespunzătoare ale matricii. Rezultatul din această etapă este că mulţi coeficienţi de frecvenţă înaltă devin 0 şi astfel permit o codificare mai uşoară. Coeficienţii de frecvenţă joasă suferă doar mici aproximări.

Etapa a patra aplică o tehnică de codificare prin parcurgere în lungime. Pentru fiecare coeficient DCT diferit de 0 JPEG reţine numărul de zerouri care-l preced, numărul de biţi necesari pentru reprezentarea valorii amplitudinii şi valoarea amplitudinii. Parcurgerea blocului de coeficienţi se efectuează în zig-zag (Figura 2.17). Pe secvenţa de date obţinută se aplică o tehnică de codificare Huffman. Etapa a cincea este de scriere a datelor codificate obţinute de la fiecare bloc într-un fişier .jpg. După fiecare bloc se inserează o secvenţă de biţi cu

Figura 2.17. Modelul JPEG de parcurgere in zig-zag



semnificaţia de terminator de bloc. Când toate blocurile s-au terminat se inserează un indicator de terminator de fişier. Formate de fişiere de imagine. Există numeroase formate de fişiere pentru stocarea imaginilor reprezentate prin puncte şi a graficii vectoriale [10]. Orice imagine digitală este stocată într-un fişier cu respectarea unui anumit format. Fişierul conţine nu numai date despre pixeli, dar şi informaţii care să identifice şi să decodifice aceste date. Astfel, sunt incluse informaţii despre format, dimensiunea imaginii, adâncimea, culoare şi paleta de culori, compresie. Unele formate sunt definite doar pentru anumite platforme (Windows sau Machintosh), în timp ce altele pot fi folosite pe toate platformele. Unele formate sunt specifice unei singure aplicaţii. Formatele pot fi pentru imagini sau pentru grafică vectorială. Unele formate includ algoritmi de compresie, altele conţin date necomprimate. Formatele ce utilizează algoritmi de compresie vor avea dimensiunea fişierului mai mică. Algoritmii de compresie aplicaţi pe imagini sunt, în general, cu pierderi. Pentru platforma Windows, formatele uzuale sunt: DIB (Device Independent Bitmap), BMP (Bitmap), PCX şi TIFF. Formatele inter-platformă sunt JPEG şi GIF. JPEG (Joint Photographic Experts Group) comprimă imaginile color prin eliminarea informaţiilor neglijabile (neperceptibile cu ochiul) până la 5% din dimensiunea iniţială (compresie cu pierderi) pe baza exploatării caracteristicilor anatomice de (in)sensibilitate a ochiului uman. Acest format nu este recomandat desenelor animate sau imaginilor mono-crome. O imagine JPEG este decomprimată automat la deschiderea fişierului. Prin modificarea unor parametrii de compresie, utilizatorul poate selecta: calitatea imaginii, timpul de procesare pentru compresie, şi mărimea imaginii comprimate. GIF (Graphics Interchange Format) este format bitmap propus de CompuServe folosit pentru schimbul de fişiere din reţele publice.

Există două variante ale standardului, GIF87a şi GIF89a. Diferenţele între cele două formate sunt minore. Are o rată de compresie ce permite utilizarea extensivă în special pentru scanarea fotografiilor. Formatul GIF foloseşte un algoritm de compresie. Este limitat la reprezentarea culorii pe 8 biţi (256 de culori) deci este folosit în special pentru imagini în culori distinctive, dar şi pentru codificarea imaginilor monocrome, nuanţe de gri sau color cu diferite rezoluţii.

Figura 2.18. Exemplu fişier GIF cu animaţie

Formate dependente de platformă Formate inter-platformă



Un fişier GIF poate conţine o secvenţă de mai multe cadre bitmap care să constituie animaţie. Cadrele sunt transmise pe ecran cu sau fără pauze între ele, fiind folosite în special de proiectanţii de pagini de web (Figura 2.18).

2.3.6. Instrumente software grafice

În prezent există un mare număr de instrumente grafice. Ele variază de la instrumente simple de desenare imagini vectoriale integrate în editoarele de texte la instrumente profesionale independente cu care se pot realiza grafice 2D/3D şi animaţii. Cele mai frecvente instrumente sunt descrise în continuare. Editoare de imagini şi instrumente de pictat. Editoarele de imagini sunt instrumente utilizate pentru modificare unor imagini existente de tip bitmap. Instrumentele de pictat, pe de altă parte, sunt pentru crearea unor astfel de imagini bitmap. Instrumentele comerciale precum Adobe Photoshop (http://www.Adobe.com/products/photoshop /main.html ) Painter sau Photo-Paint de la Corel (http://www3.corel.com) oferă facilităţi şi de editare şi de pictură. Astfel de instrumente mai sunt utilizate frecvent în etapele numite post-producţie din domeniul video sau film. În această etapă materialul vizual este retuşat/procesat prin operaţii ca adăugarea unor efecte vizuale speciale sau mărirea/micşorarea unor imagini, etc. Aceste instrumente sunt specializate pentru îmbunătăţirea şi retuşarea imaginilor bitmap existente. Au caracteristici similare programelor de pictură şi desenare şi se pot folosi pentru crearea imaginilor de la zero, dar şi a imaginilor digitizate, preluate de la scannere, aparate de preluare a cadrelor video, fişiere cu ilustraţii originale create cu ajutorul programelor pentru desenare şi pictura. Caracteristici specifice sunt: • Ferestre multiple ce furnizează vederi ale mai multor imagini simultan; • Conversii de formate de fişiere standard; • Imagini preluate direct de la scannere sau alte surse de imagini; • Utilizarea de memorie virtuală în spaţiu de pe hard disc ca memorie RAM pentru imagini ce necesită cantităţi mari de memorie; • Selecţia unor zone din imagini bitmap; • Controale ale imaginii şi pentru strălucire, contrast şi culori; • Funcţionalităţi anti-zimţuire, precum controale pentru accentuare (shapening), respectiv atenuare (smoothing); • Controale pentru culori, pentru stabilirea precisă a echilibrului între culori; • Transformări geometrice precum rotirea cu 180 în jurul unei axe (flip), deformare disproporţională prin întindere (skew), rotaţie cu unghiuri diferite de 180 (rotate), distorsionare (distort) sau modificări ale perspectivei. • Suport pentru module plug-in cu efecte vizuale speciale produse de terţe părţi. Modulele plug-in se pot integra în programele de editare şi oferă funcţionalităţi suplimentare (creare de imagini cu fractali pe baza unor algoritmi încorporaţi, transformarea de text în obiecte 3D, etc.).

Modificare de imagini



Editoare de grafică vectorială şi instrumente de desenare. Acestea sunt instrumente pentru producerea imaginilor vectoriale. În contrast cu instrumentele anterioare, acestea creează imaginea originală care apoi este extinsă/retuşată de instrumentele de pictat. Instrumentele de desenat sunt astfel utilizate în etapele de început în crearea imaginilor grafice, spre deosebire de primele prezentate care se utilizează la sfârşit. Nu este o regulă, dar practica a dovedit-o. Instrumentele de desenare sunt mai uşor de folosit atunci când se creează imaginile, când se aranjează o scenă, etc. pentru că ele permit operaţii precum: identificarea/selecţia obiectelor grafice, mutarea, decuparea, copierea şi modificarea dimensiunilor fără pierderea calităţii (care nu poate fi făcută cu instrumentele de pictat). De asemenea, astfel de instrumente permit modelarea unor forme complexe prin gruparea unor obiecte elementare, sau prin deformarea sau re-formarea unor obiecte obţinându-se astfel forme ne-uniforme. Cele mai folosite astfel de instrumente sunt CorelDraw de la Corel (http://www3.corel.com/), Macromedia FreeHand (http://www.macromedia. com/ ) şi Adobe Illustrator (http://www.adobe.com/). Adesea, instrumentele de desenare şi instrumentele de pictat sunt grupate într-un acelaşi produs. CorelDraw este un exemplu de “studio” de instrumente. Instrumente de modelare 3D şi imagini animate. Prin aceste instrumente se creează imagini tridimensionale care se animează. Ele sunt utile în crearea prin operaţia de randare a unor obiecte realiste sau a unor scene. Alte funcţionalităţi mai sunt: • Ferestre multiple care să permită vizualizarea modelului în fiecare dimensiune, din perspectiva camerei sau într-o previzualizare randată; • Decupare şi poziţionare a unor forme primitive într-o scenă; • Creare şi sculptură a unor obiecte organice pornind de la zero cu instrumente specifice de desenare; • Prelucrare simetrică axială a imaginii şi extruziune; • Maparea culorilor şi a texturilor; • Adăugare a unor efecte realiste precum transparenţă, umbrire şi ceaţă; • Inserare a unor lumini spot, locale şi globale, de a le plasa în orice poziţie şi de a le manipula pentru a obţine efecte speciale; • Desenare a unor căi pentru animaţii cu ajutorul curbelor spline. Aceste instrumente pot fi destul de profesionale, utilizate în industria de filme pentru realizarea unor modele 3D foarte detaliate şi cât se poate de realiste şi animate. Ca exemplu putem da MetaCreations’Carrara (http://www.metacreations.com/products/ carrara/), AutoDesk 3D Studio Max (http://www3.autodesk.com/).

Creare de imagini




Alegeţi varianta corectă pentru următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 160 1.Adâncimea de culoare reprezintă :

a. numărul minim de culori dintr-o imagine b. numărul maxim de culori dintr-o imagine c. numărul de biţi asociaţi fiecărui pixel

d. numărul de culori din graficele 3D. 2. Rezoluţia unei imagini:

a. este egală cu numărul de pixeli dintr-o imagine b. este egală cu numărul de niveluri de gri sau de culori dintr-o

imagine c. se măsoară în dpi d. este jumătate din rezoluţia dispozitivului de ieşire

3. Operaţia de randare pentru reprezentările grafice 3D:

a. Se aplică doar imaginilor color înainte de afişare. b. Nu necesită putere mare de calcul. c. Se poate ajusta de utilizator prin parametrii de control fin. d. Se poate ajusta de utilizator prin specificarea algoritmilor

matematici. 4. Identificaţi ce nu reprezintă o caracteristică a graficelor vectoriale:

a. Este uşor de afişat. b. Fişierul de stocare conţine descrieri matematice ale obiectelor

grafice. c. Fişierul de stocare conţine descrieri ale pixelilor. d. Dimensiunea fişierului de stocare este determinată de

rezoluţia imaginii. 5. O paletă de culori este:

a. O tabelă indexată în care sunt specificate toate culorile la un moment dat.

b. O imagine reprezentată prin pixeli de toate culorile având formă de paletă.

c. O imagine specifică graficii vectoriale 3D. d. O tabelă indexată în care sunt specificate culorile fixate de

sistemul de operare. 6. Pâlpâirea paletei este:

a. Un efect vizual datorat schimbării paletelor. b. O tehnica vizuală specifică animaţiei. c. O tehnica vizuală de aproximare a paletei de culori. d. Un efect vizual datorat rezoluţiei scăzute a ecranului.



7. Identificaţi care nu sunt tipuri de efecte vizuale utilizate în animaţie:

a. Deplasarea dinamica a obiectelor b. Pâlpâirea paletei de culori c. Modificarea formei obiectelor d. Schimbarea texturii formelor

8. JPEG este o tehnică de compresie:

a. Fără pierderi b. Limitată la reprezentarea culorii pe 8 biţi. c. Ce împarte imaginea în blocuri de 8x8 pixeli. d. Aplicată numai pe platformele Windows.



O fotografie de 3x4 inci este scanată la o rezoluţie de 300dpi color cu o adâncime pe 8-biţi. Imaginea este apoi salvată într-un fişier JPEG care are un raport de compresie de 1:20. Este apoi utilizată într-o pagină de Web. Dacă utilizatorul de Internet foloseşte un modem de ce asigură o lărgime de bandă de 800 octeţi/sec, cât va dura descărcarea acestei imagini pe calculatorul său?

Răspunsul îl veţi găsi la sfârşitul acestei unităţi.

Am ajuns la sfârşitul unităţii de învăţare nr. 2. Vă recomand să faceţi o recapitulare a principalelor elemente prezentate în această unitate şi să revizuiţi obiectivele precizate la începutul unităţii. Este timpul pentru întocmirea Lucrării de verificare nr. 2 pe care urmează să o transmiteţi tutorelui. Conţinutul lucrării se găseşte la paginile 63 şi 64




Răspunsurile şi comentariile la întrebări Testul 2.1.: 1. b; 2. c; 3. a; 4. a; 5. d. Testul 2.2.: 1. A; 2. F; 3. F ;4. A ;5. F. Testul 2.3. : Fotografia trebuie scanată la o rezoluţie de 400dpi pentru că trebuie să avem cel puţin acelaşi număr de pixeli în poza tipărită. (4x300)/3 = 400 Testul 2.4. : Fiecare pixel ocupă 3 octeţi (=24/8).

640x480x3 = 921 600 octeţi = 900 Kocteţi 1 Koctet = 1024 octeţi. 1Moctet = 1024x1024 octeţi. Testul 2.5. : Răspunsul este dat în tabelul de mai jos

Pixel Val R G B Culoare (0,2) 0 255 0 0 Roşu (1,1) 2 0 0 255 Albastru (1,3) 5 128 128 128 Gri (2,1) 6 255 255 0 Galben (2,2) 4 0 255 255 Cyan (3,0) 2 0 0 255 Albastru

Testul 2.6.: 1. c; 2. a; 3. c; 4. b; 5. a; 6. a; 7. b; 8. c Testul 2.7. : Dimensiunea imaginii scanate, necomprimate este (3x300)x(4x300) = 1 080 000 octeţi Dimensiunea fişierului JPEG comprimat este 1 080 000/20 = 54 000 octeţi Timpul necesar de descărcare este 54 000/800 = 67,5 sec





Vă recomand să scrieţi clar răspunsurile la întrebări. Dacă este posibil utilizaţi un procesor de texte. Pentru comentariile tutorelui lăsaţi o margine de circa 5 cm şi aceeaşi distanţă între răspunsuri. Pentru securitatea lucrării vă recomand să scrieţi numele cursantului pe fiecare foaie. Vă recomand ca pentru fiecare răspuns să vă limitaţi în medie la aproximativ o jumătate de pagină , adică să formulaţi răspunsurile în aproximativ 200 de cuvinte. Pentru unele întrebări răspunsurile pot fi mai scurte, pentru altele răspunsurile pot fi ceva mai lungi.

1. Enumeraţi criterii posibile de clasificare a mediilor. (5 puncte)

2. Identificaţi etapele de prelucrare a informaţiilor din sistemele multimedia.

(5 puncte)

3. Enumeraţi şi definiţi două dintre mărimile caracteristice ale fonturilor pentru axa orizontală.

(5 puncte)

4. Utilizând algoritmul de compresie Huffman codificaţi şirul ‘yabba dabba doo’.

(15 puncte)



5. O imagine reprezentată prin puncte are rezoluţia de 640x480 pixeli. Fiecare pixel are adâncimea de 16 biţi. Cât este dimensiunea în octeţi a fişierului de stocare?

(15 puncte)

6. O fotografie de 6x9 inci este scanată la o rezoluţie de 300dpi color cu o adâncime pe 8-biţi. Imaginea este apoi salvată într-un fişier JPEG care are un raport de compresie de 1:20. Este apoi utilizată într-o pagină de Web. Dacă utilizatorul de Internet foloseşte un modem de ce asigură o lărgime de bandă de 6400 biţi/sec, cât va dura descărcarea acestei imagini pe calculatorul său?

(15 puncte) 7. Explicaţi principalele caracteristici tehnice ale reprezentărilor grafice 3D.

(10 puncte) 8. Explicaţi care este fluxul tehnologic de obţinere a unor efecte vizuale prin diverse modificări ale imaginilor.

(10 puncte) 9. Explicaţi pe scurt etapele procesului de compresie JPEG.

(5 puncte) 10. Descrieţi cinci caracteristici funcţionale frecvent utilizate de dumneavoastră la un instrument de editare de imagini.

(10 puncte) 11. De fapt nu există un subiect 11 propriu-zis. Dar vă semnalez astfel că tutorul vă acordă o notă pentru calitatea exprimării, pentru modul de organizare şi pentru concizia cu care a fost redactată. (Vă rog să treceţi numărul aproximativ de cuvinte al lucrării dvs. pe ultima pagină a acesteia).

(10 puncte)



Sinteza

În această unitatea au fost prezentate informaţiile de tip text şi imagine ce pot fi integrate într-un sistem multimedia. Acestea au fost descrise din punct de vedere al reprezentării într-un sistem de calcul, al operaţiilor ce pot fi efectuate, al tehnicilor de compresie pentru stocarea sau transmiterea în reţea a informaţiilor multimedia. Trebuie reţinut că:

• Textul se reprezintă prin caractere ASCII, seturi de caractere ISO, caractere UNICODE, hipertext sau text marcat. Operaţiile pe texte pot fi de editare, de formatare, de compresie, de criptare sau lingvistice. Operaţia de formatare include în special lucrul cu fonturile ce se caracterizează prin anumite mărimi.

• Imaginile prin puncte şi grafica sunt reprezentate şi prelucrate diferit pe calculator. Există palete de culori şi diverse tehnici de operare asupra imaginilor. Animaţia reprezintă toate modificările unei imagini ce se manifestă prin deplasare sau dinamica unor atribute ale imaginilor.

• Tehnicile de compresie pot fi cu pierderi şi fără pierderi. Tehnicile de codificare a entropiei precum RLC sau codificarea Huffman se caracterizează prin ignorarea semanticii datelor ce se comprimă. Tehnicile de codificare la sursă iau în considerare semantica datelor. Tehnicile de compresie utilizate pentru texte sunt fără pierderi, iar cele standardizate pentru imagini precum JPEG sunt tehnici cu pierderi.

• Există variate instrumente software utilizate pentru grafica pe calculator.

Bibliografie selectivă 1. Neagu Ciprian-Daniel, Bumbaru Severin, Sisteme Multimedia – Grafică pe calculator, Ed. Matrix ROM, Bucureşti, 2001, pg, 12-58. 2. Vayghan Tay, Multimedia – Ghid Practic, Editura Teora, Bucureşti, 2002, pg 128-256.



Unitatea de învăţare Nr. 3 TEHNOLOGII AUDIO ŞI VIDEO DIN SISTEMELE MULTIMEDIA Obiectivele unităţii 3 .......................................................................................................... 66 3.1. Audio . ........................................................................................................................ 66 3.1.1. Conceptul de semnal audio digital .......................................................................... 66 3.1.2. Calitatea semnalului audio digital ........................................................................... 67 3.1.3. Compresia audio digitală ....................................................................................... 69 3.1.4. Transmisia şi recepţia semnalelor audio digitizate ................................................. 72 3.1.5. MIDI şi sinteza vorbirii............................................................................................. 74 3.2. Video ......................................................................................................................... 75 3.2.1. Procesul de digitizare grafică................................................................................... 75 3.2.2. Semnalul video analogic şi ecranul televizorului...................................................... 76 3.2.3. Semnalul video digital şi ecranul calculatorului........................................................ 77 3.2.4. Afişarea în sistem alb-negru şi color........................................................................ 79 3.2.5. Caracteristici specifice semnalului video digital ...................................................... 81 3.3. Componentele unui sistem multimedia ....................................................................... 84 3.3.1. Componente hardware ............................................................................................ 84 3.3.2. Componente software ............................................................................................. 93 Răspunsuri şi comentarii la întrebări ................................................................................ 98 Lucrarea de verificare nr. 3................................................................................................ 99 Sinteza ........................................................................................................................... 101 Bibliografie selectivă ........................................................................................................ 101



În unitatea 2 am discutat despre sisteme multimedia şi am detaliat tehnologiile pentru două din principalele tipuri de informaţii integrate în astfel de sisteme, text şi imagini. Ne-am referit la reprezentarea informaţiilor, la operaţii efectuate cu aceste tipuri de informaţii de către sistemele multimedia, la tehnici de compresie pentru stocarea sau transmiterea în reţea. Sper că aţi reţinut noţiunile fundamentale referitoare la sistemele multimedia pe care le vom folosi şi în această unitate. În această unitate vom detalia tehnologiile specifice pentru celelalte două tipuri principale de informaţii integrate în sistemele multimedia concentrându-ne asupra mediilor continue în timp, audio şi video.

Obiectivele unităţii 3 La terminarea studiului acestei unităţi de învăţare despre audio şi video, celelalte două din tipuri principalele de medii integrate în sistemele multimedia, veţi fi capabil să: • Descrieţi audio şi video din perspectiva caracteristicilor tehnice. • Identificaţi tehnologiile şi standardele utile în utilizarea în sistemele multimedia a

informaţiilor audio şi video. • Explicaţi tehnicile de compresie pentru stocarea şi transmiterea în reţea a informaţiilor

audio şi video. • Componentele necesare unui sistem multimedia pentru a integra în diverse aplicaţii

cele patru tipuri principale de medii. 3.1. Audio

3.1.1. Conceptul de semnal audio digital

În natură, semnalul audio este un semnal analogic caracterizat prin valori continue în timp. Pentru a fi memorat sau manipulat într-un mediu digital, ca în cazul calculatorului, acesta trebuie transformat într-un semnal numeric, adică digital.

Nivel (dB)

Nivel(dB)

Figura 3.1. Forma de undă a unui semnal analogic.



Acest tip de element media apare în special în domenii precum telecomunicaţiile sau de divertisment (înregistrat pe CD audio). El este produs prin eşantionarea unui semnal continuu generat de o sursă de sunet. Convertorul analog digital preia semnalul electric asociat sunetului şi-l converteşte într-un flux de date digital. Procesul invers, care generează sunet prin intermediul amplificatoarelor şi difuzoarelor, implică un convertor digital analogic. Conceptul de digitizare este sintetizat în figurile 3.1. şi 3.2.

Nivel(dB)

Figura 3.2. Semnal analogic digitizat.

Ideea de digitizare: Calculatorul înţelege valori discrete (numere), şi nu forme de undă ca cele din figura 3.1. Astfel, semnalul analogic este transformat să fie înţeles de calculator prin aproximarea formei de undă cu

eşantioane ale valorilor amplitudinii la anumite momente de timp (de obicei intervale regulate de timp) ca în Figura 3.2 (forma de undă discretă roşie suprapusă peste forma de undă continuă analogică). În domeniul multimedia, această operaţie se numeşte eşantionare. Noţiunea este echivalentă conversiei analog digitală din domeniul prelucrării semnalelor.

3.1.2. Calitatea semnalului audio digital

Calitatea semnalului audio digital depinde de cât de mult este aproximat semnalul continuu. Astfel se definesc două mărimi caracteristice: frecvenţa de eşantionare şi rezoluţia eşantionului (sau cuantizarea). Frecvenţa de eşantionare se referă la cât de des este luat eşantionul, sau perioada de timp între fiecare eşantion. Unitatea de măsură este Hertz (Hz prescurtat), care în cazul eşantionării se referă la eşantioane per secundă. Astfel, o frecvenţă de eşantionare de 1000 Hz (sau 1 kHz) se referă la 1000 de eşantioane pe secundă.

Digitizarea sunetului

Frecvenţa de eşantionare

Eşantionare



Figura 3.3. Forma de undă sub-eşantionată.

Observaţi cu atenţie zona marcată cu cercul verde din figura 3.2 (detaliată în figura 3.3). În acest caz, forma de undă discretă (cea roşie) nu reprezintă cu acurateţe forma de undă originală (cea de culoare neagră). Forma originală are două puncte extreme jos şi unul sus în timp ce aproximarea discretă dă impresia că există numai un singur punct extrem jos. Pierderea de informaţie se datorează faptului că distanţa dintre fiecare eşantion este mai mare decât ar trebui necesar captării tuturor vârfurilor formei de undă originale. Pentru a evita astfel de probleme există o regulă ce ajută la calcularea frecvenţei necesare de eşantionare. Regula este derivată din teorema de eşantionare a lui Nyquist, care se enunţă astfel: Pentru o digitizare fără pierderi trebuie ca valoarea frecvenţei de eşantionare să fie egală cu cel puţin de două ori cea mai mare valoare a frecvenţei semnalului de digitizat. Interpretarea şi formularea acestei reguli este:

frecvenţa de eşantionare = 2 X cea mai mare frecvenţă a semnalului original+ Δ,

unde acest Δ adunat frecvenţei de eşantionare se numeşte supraeşantionare, pentru o reprezentare cât mai precisă a semnalului. Rezoluţia de eşantionare, numită şi cuantizarea eşantionului, se referă la reprezentarea valorilor eşantionate – câţi biţi trebuie rezervaţi pentru reprezentarea valorilor eşantioanelor. O cuantizare pe 4 biţi permite obţinerea a 16 valori (de la 0 la 15). Dacă valorile amplitudinii eşantioanelor variază între 0 şi 20 dB, o reprezentare pe 4 biţi nu va fi suficientă. Pe de altă parte, o cuantizare pe 16 biţi (calitate CD) va permite obţinerea de 65536 valori distincte, ceea ce înseamnă că pasul de reprezentare a domeniului [0-20]dB este de 0.0003dB. În concluzie, aceste două caracteristici definesc precizia de reprezentare a unui semnal audio original. Trebuie remarcat că orice deviere de la semnalul original audio datorită sub-eşantionării sau a unei rezoluţii mici (cuantizare insuficientă) va avea că rezultat distorsiuni ale semnalului reprezentat. Dacă se poate auzi, acesta este simţit ca zgomot, care se numeşte semnal audio de calitate scăzută.

Pierderea de informaţie

Digitizare fără pierderi

Rezoluţie de eşantionare



3.1.3. Compresia audio digitală Cerinţele de stocare. O problemă importantă a semnalului digital audio este capacitatea spaţiului necesar de stocare (dimensiunea fişierului). Aceasta depinde de rezoluţie, frecvenţa de eşantionare şi numărul de canale audio. Fiind cunoscute, R - frecvenţa de eşantionare (eşantioane/sec), b - rezoluţia de eşantionare (biţi), C – numărul de canale (1-mono, 2 – stereo) şi D - durata înregistrării (secunde), se poate calcula S - dimensiunea fişierului (octeţi) cu formula:

S= R x (b/8) x C x D Astfel, o frecvenţă de eşantionare mai mare şi o rezoluţie mai mare permit obţinerea unei calităţi mai bune, dar dimensiunea fişierului în care se stochează informaţia audio digitală este considerabil mai mare. Cel mai bine se poate explica prin următoarea demonstraţie:

Un CD de muzică redă un sunet stereo (adică pe două canale) cu o rezoluţie de 16 biţi şi o frecvenţă de eşantionare de 44.1 kHz. Se poate calcula astfel cantitatea de date per minut: O frecvenţă de eşantionare de 44.1 kHz reprezintă 44100 eşantioane pe secundă. Fiecare eşantion este apoi reprezentat pe câte 2 octeţi (16 biţi), deci 44100 x 2 = 88200 octeţi/sec. pentru fiecare canal, şi înmulţit cu 2 pentru ambele canale: 176400 de octeţi pentru un sunet stereo per sec. ( aprox. 1,5 megabiţi per sec. sau Mbs). Astfel fiecare minut de muzică va costa un spaţiu de stocare de 10584 000 octeţi (aproximativ 10336 Kocteţi sau 11 Megaocteţi (MB). Se ştie că 1K = 1024 (şi nu 1000), iar 1M= 1024K

Chiar dacă mediul de stocare sau memorare a devenit mai ieftin, este totuşi o problemă stocarea informaţiilor de ordinul Megaocteţilor.


Doriţi să înregistraţi o voce pe un hard disc care dispune de 256 Mocteţi spaţiu liber. Frecvenţa de eşantionare este 11kHz, rezoluţia este 8 biţi şi semnalul audio este pe un singur canal. Ce durată a înregistrării poate fi stocată pe hard disc? (răspundeţi în secunde). Comentariile la întrebările din testele de autoevaluare şi de reflexie le veţi găsi la sfârşitul acestei unităţi.

O posibilă soluţie la problemele de stocare este reducerea cantităţii de date ce reprezintă fiecare secundă de semnal audio digitizat. Reducerea vitezei de eşantionare sau a rezoluţiei conduce la reducerea cantităţii de date pentru stocat, dar se ştie că o astfel de soluţie introduce distorsiuni şi reduce calitatea la niveluri inacceptabile. Alternativa este utilizarea unor tehnici de compresie.

Spaţiul necesar de stocare

Posibile soluţii



Tehnica RLC se poate aplica pentru cantităţi mari de date audio, raportul va fi considerabil mai bun. În plus, secvenţele lungi de zerouri sunt o caracteristică a semnalului audio (de exemplu vorbirea conţine mai multe pauze decât cuvinte). MPEG-1 şi nivelul audio 3 (MP3). În prezent cea mai răspândită tehnică de compresie pentru audio este MPEG Audio Layer 3 – numită şi MP3. MP3 este considerat standardul de compresie audio. MPEG este o tehnică hibridă de codificare ce combină tehnicile de compresie fără pierderi şi cu pierderi (rezultanta logică este o tehnică cu pierderi). Cu MP3 se obţine calitate superioara şi un raport de compresie ridicat. Tehnica MPEG, deci şi MP3, sunt aplicabile şi pentru compresiile simetrice şi asimetrice. Denumirea MPEG vine de la Motion Picture Experts Group, şi este, de fapt, un standard de compresie video. Dar, deoarece orice video conţine audio, el defineşte şi standardul pentru compresia audio. Până acum nu am definit sau exemplificat practic tehnicile de compresie cu pierderi şi nici nu am definit conceptul de compresie psiho-acustică. Schema de compresie MPEG este prezentată în figura 3.4. O scurtă descriere despre cum funcţionează fiecare componentă din figură este prezentată în continuare. Componenta cu pierderi, numită Bancuri de filtre/ Sub-banda se referă la tehnica de compresie cu acelaşi nume din audio MPEG. Ea reprezintă fie o Transformare Cosinus Discreta (TCD), fie o Transformare Fourier Rapidă (TFR sau FFT în engleză) ce realizează transformarea unui semnal variabil în timp, audio în acest caz, într-o variaţie în domeniu de frecvenţă. Spectrul de frecvenţă rezultat este împărţit într-un număr de sub-benzi (în general 32 de sub-benzi).

Se calculează apoi, pentru fiecare sub-bandă, amplitudinea semnalului audio (intensitatea relativă în domeniul respectiv de frecvenţă) rezultând sub-benzile ce se transmit componentei de Cuantificare. De asemenea, pentru fiecare sub-bandă se calculează nivelul de zgomot şi alte caracteristici audio pe baza componentei de Model psiho-acustic.

Control

Sub-benzi

Date audio necomprimate

Bancuri de filtre

(sub-bandă, cu pierderi)

Codificare entropică

(fără pierderi)

Date audio comprimate

Cuantificare

Model

Psiho-acustic

Figura 3.4. Compresie audio MPEG.

Tehnică hibridă de compresie

Componenta bancuri de filtre

Componenta de cuantificare



Această etapă aplică o tehnică de compresie ce utilizează caracteristicile semnalului audio şi caracteristicile auzului uman pentru a stabili ce parte a semnalului este importantă şi ce parte nu este. Partea neimportantă sau neglijabila este înlăturată, rezultând astfel un raport de compresie de 5:1. Tehnicile aplicate în modelul psiho-acustic sunt:

• Mascarea nivelului prin care se înlătură componente audio slabe dacă mai există şi alte componente audio concurente considerabil mai puternice. Aceasta pentru că auzul uman este mai puţin sensibil la componentele slabe. • Mascarea timpului prin care se înlătură componentele audio din imediata vecinătate a unei componente audio puternice. Acesta pentru că auzul uman este insensibil la sunetele slabe ce apar imediat după o puternică creştere a nivelului sunetului. • Limitarea la prag ce înlătură componentele audio ce sunt sub “nivelul de auzire”, de exemplu cele care sunt comparabile cu “zgomotul alb”. Zgomotul alb este un termen utilizat pentru zgomotul ambiental prezent întotdeauna. Continuăm cu descrierea compresiei MPEG schiţată în figura 3.4. După ce semnalul audio este transformat, împărţit în sub-benzi şi informaţia psiho-acustică este aplicată sub-benzilor, acesta este cuantificat. Pentru nivelurile de zgomot puternic se aplică o cuantizare grosiera, iar pentru nivelurile de zgomot joase se aplică o cuantificare mai fină. Semnalul audio cuantificat este apoi comprimat prin tehnici de codificare a entropiei (în general tehnica Huffman), iar rezultatul este semnalul audio comprimat. În concluzie, trebuie reţinut că o tehnică de compresie este necesară pentru reducerea cerinţelor de stocare. De asemenea, în cazul transmiterii în reţea unui semnal audio, tehnica de compresie permite reducerea cerinţelor de lărgime de bandă. Formate de fişiere audio. Un format de fişier audio este o metodologie recunoscută de organizare a biţilor şi octeţilor ce reprezintă semnalul audio digitizat. Structura fişierului trebuie cunoscută înainte ca datele să poată fi salvate sau încărcate într-un calculator. Există numeroase modalităţi de stocare a biţilor şi octeţilor ce descriu un semnal audio ca formă de undă eşantionată. Modulaţia impulsurilor în cod (PCM – Pulse Code Modulation) descrisă la procesul de digitizare este una dintre acestea. Ea consideră că un semnal digital poate fi format din serii de pulsuri, iar valorile PCM sunt secvenţele de eşantioane necomprimate. ADPCM (Adaptive Delta Pulse Modulation) este un alt format de stocare ce codifică diferenţele dintre eşantioane. Dintre tipurile de fişiere audio cele mai cunoscute se remarcă cele cu extensia .wav ce au proprietar Microsoft şi IBM. Aceste fişiere includ ca parametrii tipul de modulaţie – PCM, datele, frecvenţa, numărul de canale, lărgimea de bandă, alte informaţii. Alte tipuri de fişiere pot folosi diferite tehnici de compresie care să le reducă dimensiunea. Fişierele cu extensia .vox folosesc ADPCM, şi fişierele cu extensia .mp3 conţin date comprimate prin tehnologia MP3.

Codificare a entropiei

Modelul psiho- acustic



3.1.4. Transmisia şi recepţia semnalelor audio digitizate Beneficii ale semnalelor audio digitizate. S-a menţionat la începutul acestui capitol că un semnal digital are beneficii specifice atunci când este comunicat prin cablu sau aer. Aceste beneficii rezultă din faptul că un semnal digital poate fi format numai din 0 sau 1. Astfel la recepţie se realizează o reconstrucţie exactă a semnalului digital original.

Figura 3.5. Reconstrucţia la recepţie a semnalului digital.

Zgomotul mediului de transmisie ce poate distorsiona semnalul original nu influenţează recepţia. Figura 3.5 demonstrează cum se efectuează transmiterea şi recepţia semnalului. Semnalul original [A] este distorsionat cu semnalul de zgomot [B] rezultând la recepţie semnalul [C]. Deoarece se ştie că forma semnalului poate avea doar două valori 0 sau 1 se poate media valoarea semnalului recepţionat peste sau sub un anumit prag şi se poate estima dacă are valoare 0 sau 1. În acest fel, reconstrucţia semnalului original, ca în [D], este practic fără distorsiuni. Există totuşi posibilitatea apariţiei unor erori în estimare, dacă distorsiunile sunt foarte mari. Probabilitatea de apariţie a acestor erori este mică, dar dacă există se pot aplica tehnici de detecţie şi/sau corecţie a erorilor pe semnalul digital. O tehnică simplă de detecţie a erorilor este verificarea redundanţei ciclice (cyclic redundancy check – CRC). CRC constă din includerea unui bit ce conţine suma ultimilor 7 biţi de date transmişi. La recepţie, calculul sumei este repetat pentru a se verifica dacă secvenţa de biţi s-a transmis corect. Dacă suma calculată nu se potriveşte cu bitul CRC se poate cere retransmisia. Mai există şi alte tehnici care nu numai că detectează eroarea, dar pot şi identifica şi corecta bitul sau biţii eronaţi. Astfel un semnal digital are avantajul că poate fi recepţionat şi reconstruit practic fără pierderi, ceea ce nu este valabil pentru un semnal analogic. Atenţie! Semnalul audio digital nu este conversia perfectă a unui semnal audio real. Am văzut că inevitabil se introduc distorsiuni prin procesele de digitizare şi de cuantizare. Totuşi procesele sunt controlabile din acest punct de vedere, în sensul că, prin alegerea corectă a celor doi parametri, distorsiunile pot fi menţinute la valori minime.

Nu este influenţată de zgomot Detecţie şi corecţie a erorilor



Transmiterea audio prin streaming şi memorare temporară rapidă. În mod ideal, un semnal audio este redat imediat ce este recepţionat în timp real prin reţea sau prin calculator. Acest proces poartă denumirea de transmitere prin fluxuri audio sau streaming. Inevitabil există congestionări în reţea sau alţi factori ce nu permit realizarea streaming-ului, chiar dacă semnalul audio este comprimat la maxim şi are cerinţe de lărgime de bandă reduse considerabil. Dacă semnalul audio este memorat temporar într-o memorie rapidă (în engleză termenul este “cashed”) situaţia se îmbunătăţeşte. În acest mod, soluţia pentru redarea fluxului audio recepţionat este memorarea temporară (cel puţin parţial şi-sau periodic) imediat ce este recepţionat şi apoi redat din memoria rapidă. În prezent aceste tehnici sunt destul de bine dezvoltate astfel că unele dintre ele permit chiar operaţii de derularea sau rulare rapidă înainte asupra fişierului audio în timp ce acesta este utilizat pentru redarea audio.


Completaţi spaţiile libere pentru următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 1._________ sunt valorile amplitudinii unui semnal analogic la anumite momente de timp. 2. Numărul de eşantioane dintr-un anumit interval de timp se numeşte ________________ 3. Numărul de biţi utilizaţi pentru a reprezenta valorile eşantioanelor unui semnal se numeşte ______________ .

4. Dimensiunea fişierului ________ cu creşterea frecvenţei de eşantionare sau a rezoluţiei de eşantionare.

5. Compresia audio cea mai răspândită este ____________.


Streaming



3.1.5. MIDI şi sinteza vorbirii

MIDI este un termen frecvent întâlnit în domeniul audio şi vine de la Musical Instrument Digital Interface. Principiile pentru MIDI sunt simple şi sunt luate din notaţia muzicală universală. Dacă în locul transmiterii unei cantităţi mari de eşantioane ale unui semnal audio real, am putea spune calculatorului ceva de genul “cântă C# pe o violină pe o durată de x bătăi sau secunde urmat de …” şi dacă maşina de calcul ar fi capabilă să sintetizeze sunetul unei violine şi să genereze C# pe durata specificată, vom fi capabili să reprezentăm muzica – practic prin note muzicale, partituri – fără a trebui să cuantificăm sau să memoram vreo formă de semnal audio. Această idee este posibilă (şi a fost de mult timp aplicată) nu numai pentru generarea de muzică, dar şi pentru generarea de efecte sonore şi vorbire. MIDI sau alte forme de sunete sintetizate sau vorbire sunt virtuale, nu sunt reale. Totuşi reprezentarea prin MIDI sau alte forme sintetizate are avantaje atunci când poate fi folosită, şi anume, necesită mult mai puţin spaţiu de stocare şi lărgime de bandă. O comparaţie de mărime între o reprezentare MIDI şi muzica digitizată este similară cu o comparaţie dintre un fişier text/document ce stochează caractere ASCII codificate un fişier ce conţine reprezentarea prin puncte (poza tipărită) a aceluiaşi document.

Iată un exemplu ilustrativ al ideii: Dacă fiecare caracter este reprezentat printr-un octet, atunci un document ce conţine 100 de caractere va avea nevoie de 100 de octeţi ca spaţiu de stocare. Dacă vom presupune apoi că fiecare caracter este o matrice de pixeli de dimensiuni 7x5, iar fiecare pixel este reprezentat printr-un bit (caz practic irealizabil), atunci , acelaşi fişier va trebui să aibă 3500 biţi (7x5x100) sau aproximativ 438 de octeţi!


Doriţi să realizaţi o aplicaţie de reţea pentru comunicarea vocii. Aplicaţia foloseşte Internetul pentru a conecta doi utilizatori aflaţi la distanţă unul de celălalt care vorbesc unul cu celălalt în timp real. Care este frecvenţa de eşantionare cu care se înregistrează vocile acestora? Răspunsurile le veţi găsi la sfârşitul acestei unităţi.

Sintetizarea sunetului

Generare muzică Efecte sonore Voce



3.2. Video

3.2.1. Procesul de digitizare grafică În natură majoritatea semnalelor video, ca şi în cazul audio, sunt semnale analogice: O schiţă este un contur continuu, ca şi orice alt obiect din natură. Afirmaţia este valabilă şi când imaginea este o imagine video. Deci pentru a fi memorată şi manipulată într-un mediu digital precum calculatorul, informaţia video (analogică) trebuie digitizată. Conceptul de digitizare (si procesul) este la fel ca la semnalul audio. (vezi figurile 2.7 şi 2.8 de la audio). Avantajele digitizării (în termeni de calitate a semnalului) sunt, de asemenea, aceleaşi. Le vom descrie pe scurt: Calculatorul înţelege valori discrete (numere), şi nu forme de undă continue (analogice). Pentru a fi înţeles de calculator, un semnal analogic se aproximează prin eşantionarea formei sale de undă. Adică forma sa de undă este aproximată prin eşantioane ale valorilor video luate la intervale discrete şi regulate de timp. Noţiunea de eşantionare din domeniul multimedia este asemănătoare cu noţiunea de conversie analog digitală din domeniul, mai general, al prelucrării semnalelor. Un semnal reprezentat digital este mult mai uşor de reconstruit, chiar dacă conţine distorsiuni sau zgomote. Motivul este că semnalul digital constă din succesiuni de 0 şi 1 care sunt uşor de estimat şi care pot fi corectate la un anumit grad chiar şi atunci când se estimează erori la recepţie. Factorii principali în procesul de digitizare sunt frecvenţa de eşantionare (cât de des este luat un eşantion) şi rezoluţia de eşantionare (cât de precis este reprezentat eşantionul). Aceşti doi factori definesc cât de bine este aproximat semnalul video original în reprezentarea internă din calculator. Există totuşi câteva aspecte ce diferenţiază semnalul vizual de semnalul audio. Una dintre cele mai importante diferenţe este faptul că nu doar calitatea reprezentării interne a imaginii, ci şi calitatea de prezentare pe echipamentul utilizat pentru prezentare (televizorul sau ecranul calculatorului) afectează cum se percepe calitatea imaginii. Pe lângă frecvenţa de eşantionare şi rezoluţia de eşantionare, un alt factor care determină calitatea unei reprezentări vizuale este rezoluţia ecranului. Această mărime este dată de echipamentul de afişare vizuală, sau de prezentare. Echipamentul de prezentare fiind, în general, ecranul televizorului sau ecranul calculatorului.

Digitizare video

Rezoluţia ecranului



3.2.2. Semnalul video analogic şi ecranul televizorului

Semnalul video este un semnal analogic şi pentru a fi prezentat pe ecranul televizorului nu trebuie digitizat. Diagrama de mai jos (Figura 3.6) arată cum este afişată o imagine video pe un ecran TV.

Figura 3.6. Afişarea pe ecran TV.

Informaţia din imaginea analogică modulează un fascicol care este direcţionat în interiorul ecranului de către o sursă. Când fascicolul atinge ecranul se emite o radiaţie luminoasă de o anumită intensitate şi culoare. Fascicolul se deplasează de la stânga la dreapta şi scanează ecranul linie cu linie. Fiecare astfel de linie se numeşte linie de scanare. Când fascicolul atinge latura din dreapta a ecranului, un semnal de sincronizare pe orizontală opreşte fascicolul şi-l aduce la începutul următoarei linii (capătul din stânga aşa cum se arată prin linia verde punctată din figura 3.6). Această deplasare de la dreapta la stânga este mult mai rapidă decât scanarea de la stânga la dreapta. La capătul din stânga al ecranului, fascicolul este din nou aprins şi se continuă prezentarea unei noi linii a imaginii. La capătul ecranului (colţul din dreapta jos) semnalul de sincronizare verticală opreşte fascicolul şi-l redirecţionează la începutul primei linii a următoarei imagini de afişat (aşa cum se arată prin linia roşie punctată din figură). Trebuie remarcat că şi această deplasare este mult mai rapidă, reducând astfel timpul de pornire a afişării următorului cadru. Astfel, fiecare imagine este desenată linie cu linie pe ecranul unui televizor. Trebuie reţinut că numărul de linii de scanare este un factor major ce determină rezoluţia ecranului în sistemele TV. Această mărime diferenţiază standardele de sisteme TV. Pentru sistemele NTSC, utilizate în general în USA, Japonia sau Australia, o imagine este formată din 525 de linii. Pentru sistemele PAL, utilizate în special în Europa de Vest şi SECAM, utilizate în Franţa şi Europa de Est, imaginea are 625 de linii. În prezent se dezvoltă un standard TV digital numit High Definition TV. Parametrii acestui standard, HDTV, diferă pentru USA, Japonia şi Europa. Numărul de linii de scanare este 1050 pentru USA, 1250 pentru Europa şi 1125 pentru Japonia.

Afisarea pe ecranul TV



Fiecare imagine de 525 sau 625 de linii se numeşte cadru. Iluzia unei imagini în mişcare (animaţie) este dată prin afişarea unei secvenţe de cadre – în general 25 de cadre (PAL şi SECAM) sau 30 de cadre (NTSC) – pe secundă, unde fiecare cadru este o imagine sau “eşantion” pentru mişcarea prezentată. Pentru a se obţine o uşoară iluzie de mişcare, alegerea vitezei cadrelor este o problemă, care depinde doi factori:

• Persistenţa unei viziuni în ochiul uman, ce necesită 25-30 de cadre/sec;

• Persistenţa unei imagini pe ecran – cât durează o scintilaţie din momentul când fascicolul atinge ecranul – ce necesită 50-60 de cadre/sec.

Dar o viteză a cadrelor de 25-30 de cadre are nevoie de o mai mică lărgime de bandă faţă de 50-60 de cadre. Astfel, 25-30 de cadre pe secundă este alegerea cea mai bună pentru viteză, iar cu o tehnică numită interlacing se poate obţine un efect echivalent cu o viteză de 50-60 de cadre/sec fără a creşte explicit viteza cadrelor (şi nici lărgimea de bandă). Interlacing este tehnica prin care o imagine este împărţita în două câmpuri, fiecare câmp fiind format din linii alternative: Primul câmp conţine liniile cu număr impar, şi al doilea câmp conţine liniile cu număr par. Aceasta înseamnă că fiecare cadru se formează din două curse mai scurte. Astfel, aproximativ aceeaşi imagine va sta pe ecran de două ori mai mult. În acest mod se satisface cerinţa de persistenţă de 50-60 de cadre pe secundă (în mod real sunt 50-60 de câmpuri pe secundă).

3.2.3. Semnalul video digital şi ecranul calculatorului Conceptele descrise anterior sunt valabile şi pentru calculator, dar în acest caz semnalul video este digitizat. Ecranul este scanat ca şi la televizor şi pixelii se aprind. Similar cu reprezentarea imaginii prin puncte, o matrice de n x m pixeli defineşte rezoluţia ecranului unui calculator. Prin notaţia “n x m pixeli” se interpretează m linii de scanare şi n puncte într-o linie.

Există mai multe standarde asociate rezoluţiei ecranului. Acestea includ specificaţii şi despre reprezentarea culorii cuantificată pe un număr de biţi.

Secvenţă de cadre Alegerea vitezei cadrelor

Interlacing

Afişarea pe ecranul calculatorului



Astfel există:

- VGA (Video Graphics Adapter) are rezoluţia 640x480. Un număr de până la 256 de culori se pot reprezenta simultan prin acest standard ( 8 biţi sunt rezervaţi pentru specificarea cuantificată a culorii). - XGA (Extended Graphics Adapter) are rezoluţia de 640x480 iar culorile se reprezintă pe 16 biţi (deci 65535 de culori simultan) sau rezoluţie de 1024x768 de pixeli şi 256 de culori afişate simultan. - SVGA (Super VGA) are rezoluţia de 1024x768 de pixeli iar culorile se

reprezintă pe 24 de biţi (deci 16 777 216 culori simultan numite şi “culori adevărate”) (Figura 3.7).

Mai există şi alte standarde, dar fie unele sunt depăşite, fie nu sunt aşa de răspândite ca cele amintite mai sus. Ecranul calculatorului diferă de

TV şi prin viteza de afişare a cadrelor. La calculatoare există adaptoarele grafice care permit o gamă variată de viteze ale cadrelor – sau viteze de împrospătare cum se numesc în terminologia sistemelor calcul. Cea mai utilizată este viteza de împrospătare SVGA, de 25 Hz (sau 25 cadre/sec). Se mai pot utiliza şi viteze de împrospătare de 85 Hz. Astfel, factorul interlacing nu mai există. Este interesant de comparat rezoluţia ecranelor de la standardele TV şi SVGA. Tabelul 3.1 sintetizează aceste valori comparate:

Tabel 3.1. Standarde TV şi SVGA Standard TV Rezoluţie verticală Rezoluţie orizontală

NTSC 525 linii 340 linii PAL& SECAM 625 linii 409 linii HDTV USA 675 pixeli 600 linii HDTV Europa 700 pixeli 700 linii HDTV Japonia 540 pixeli 600 linii SVGA 1024 pixeli 768 linii

În prezent, numeroase ecrane de calculator şi adaptoare grafice suportă o rezoluţie a ecranului de 1280x1024. Clarificare: S-au folosit termeni “ecran de calculator” şi “adaptor grafic” fără a se explica ce sunt. Ecranul este locul unde se afişează imaginea (echivalent cu monitor sau display). Adaptorul grafic este componenta hardware din calculator ce include şi software ce face posibilă afişarea. Rezoluţia sistemului de calcul este cea mai mică valoare dintre cele două: dacă adaptorul grafic suportă VGA şi ecranul este capabil să afişeze imagini SVGA, vor apărea imagini VGA.

Figura 3.7. Pixeli standard SVGA

Viteza de împrospătare



3.2.4. Afişarea în sistem alb-negru şi color

Sistemul alb/negru sau pe niveluri de gri. La un monitor alb/negru, ecranul este acoperit cu puncte, unde un punct poate fi aprins (când fascicolul este pe el) devenind alb, sau stins şi rămâne negru. Diagrama [a] prezintă puncte alb negru. Dacă punctele nu sunt doar “aprins/stins”, ci au sensibilitate şi la intensitatea fasciculului, atunci e posibil să avem mai multe niveluri de la alb la negru prin excitarea luminoasă totală, parţială sau deloc a punctelor.

Acestea sunt numite niveluri de gri (Figura 3.8.). Diagrama [b] expune puncte în niveluri de gri. Când intensitatea fascicolului este reprezentată şi controlată printr-o valoare reprezentată pe 3 biţi, există 8 niveluri de gri, unde 000 reprezintă negru şi nu avem fascicol, 111

reprezintă alb, adică fascicolul de intensitate maximă, şi alte 6 niveluri de gri între acestea (Tabelul 3.2).

Intensitatea fascicolului este similară luminanţei din grafica sistemelor de calcul. Reprezentarea culorii. Culoarea nu poate fi reprezentată doar prin modificarea intensităţii sau a altei proprietăţi a fascicolului. Culoarea care se percepe nu este de la

fascicol, ci de la acoperirea ecranului (pixel), astfel încât fiecare pixel luminează în culoarea atinsă de fascicol. Fiecare pixel este format din mai multe regiuni colorate, iar culoarea care este afişată pe ecran reprezintă

regiunea din pixel ce este atinsă de fascicol. Presupunem că un pixel este format din trei regiuni, fiecare de culoare diferită că în figura alăturată. Prin acest model putem afişa pe ecran culoarea roşie, când este atinsă regiunea roşie, verde, când este atinsă cea verde şi albastru, când este atinsă cea albastră. Acestea sunt doar trei din

numeroasele culori de care avem nevoie în aplicaţiile multimedia.

Tabel 3.2. Reprezentare binară niveluri de gri Reprezentare Nivel de gri

000 Negru (100%gri)001 85%gri 010 71%gri 011 57%gri 100 43%gri 101 28%gri 110 14%gri 111 Alb (0%gri)

Figura 3.8. Pixeli in sistem alb/negru

[b] Niveluri de gri [a] Pixeli alb/negru

Controlul intensităţii fascicolului prin 3 biţi

Din acoperirea ecranului rezultă culoarea



Un model de pixel cu 256 de culori reprezentate şi afişate – în acest caz avem o reprezentare a culorii pe 8 biţi - nu este practic, deoarece vor trebui formate 256 de regiuni într-un pixel. Şi nici numărul de culori nu este suficient. În prezent se operează cu peste 16 milioane de culori. Tehnologia afişării culorilor pe ecranele sistemelor de calcul se bazează pe utilizarea modelelor de culori. Modele de culori. Prin combinarea unor culori se obţin alte culori. În sistemele de calcul grafice, există mai multe modele de culori, dintre care două permit derivarea celorlalte culori prin mixarea a trei culori de bază. Aceste modele sunt cunoscute că modelul aditiv de culori şi modelul extractiv de culori. Modelul aditiv – numit şi modelul RGB – derivă culorile prin adunarea a trei culori de bază, Roşu (Red), Verde (Green) şi Albastru (Blue) în diferite proporţii aşa cum este prezentat mai jos:

- proporţii egale de roşu şi verde rezultă galben; - proporţii egale de verde şi albastru rezultă cyan; - proporţii egale de roşu şi albastru rezultă magenta si - proporţii egale din toate trei rezultă alb - nici una rezultă negru

Modelul extractiv – denumit şi modelul CMYK – derivă culorile prin extragerea celor trei culori de bază, Cyan, Magenta şi Galben, în diferite procente din alb ca în partea stângă. Componenta abreviată cu litera “K” din denumirea modelului este luminanţa. Această informaţie e necesară deoarece este mai dificil de obţinut “negru pur” la acest model. Culoarea negru pur este importantă deoarece ochiul uman este sensibil la

contururi şi percepe imaginile mult mai clar dacă acestea au contur. Partea CMY din denumirea modelului specifică cele trei culori de bază ale modelului şi se mai numeşte crominanţă. Crominanţa se referă la informaţia despre culoare. Şi RGB din modelul aditiv este tot informaţie despre crominanţă. În RGB informaţia de crominanţă este pură. Ea nu mai are nevoie de luminanţă, ca modelul CMYK, deoarece derivă culorile prin adunare, iar toate culorile adunate dau negrul pur.

rosu

verde

albastru

galben cyan magenta alb negru

Utilizarea modelelor de culori



Modelul HSB. HSB (Hue Saturation Brightness) este un alt sistem ce specifică nuanţa, saturaţia şi strălucirea unei culori. Nuanţa culorii dominante este valoarea unghiului cuprinsă între 0° şi 360° ce reprezintă variaţia de la roşu la verde şi albastru la intervale de 120° de pe discul culorilor. Saturaţia exprimă intensitatea culorii, iar

strălucirea reprezintă procentul de gri ce intră în compoziţia unei culori. La saturaţie de 100 de procente, culoarea este pură; la saturaţia de 0 procente ea deviază către alb, negru sau gri. Cu o luminozitate de 100 de procente se obţine culoarea albă, 0 procente înseamnă negru; culorile pure au luminozitatea de 50 procente. Figura 3.9 descrie variaţia saturaţiei la nuanţă şi strălucire constante.

Nuanţa 30 Străucire 85% Saturaţie 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%

Figura 3.9. Variaţia saturaţiei cu nuanţa şi strălucirea constante. Modelul YUV. YUV este un sistem realizat în vederea difuzării televizate. În aceeaşi categorie se pot înscrie şi YIQ, YCbCr sau YPbPr. Ele au la bază luminanţa (Y) şi crominanţa (UV), exprimate ca amplitudine de semnal şi ca fază a acestuia faţă de o anumită referinţă. Detaliile imaginii au ca purtătoare semnalul de luminanţă (zona alb-negru a unui semnal video), deci prin alterarea culorilor nu se pierd detaliile de definiţie a imaginii. Acest proces analogic poate fi transpus în valori numerice, astfel încât calculatorul să poată utiliza o paleta pentru a atribui o culoare unui pixel.

3.2.5. Caracteristici specifice semnalului video digital Fluxul de date continuu din semnalul video digital. Semnalele video digitale (inclusiv imaginile singulare statice sau imaginile cadru cu cadru din animaţie) constau dintr-un flux de date, similar cu semnalul audio. De aceea, manipularea şi transmiterea semnalului video este guvernată de aceleaşi cerinţe/restricţii: cerinţa de continuitate a datelor, cerinţa de sincronizare şi cerinţa de concurenţă specificate anterior. Sub-eşantionarea sau rezoluţia mică nu sunt singurele surse de distorsiuni sau pierdere de calitate la semnalului digitizat. Cerinţele de stocare nu sunt nici ele singurele probleme. Faptul că eşantioanele sunt luate de regulă la intervale egale de timp şi că fiecare eşantion este reprezentat prin mai multe valori binare sunt caracteristici ce trebuie luate în consideraţie la transmiterea datelor digitizate. Datele multimedia sunt considerate fluxuri continue ce necesită specificarea anumitor cerinţe şi impun anumite restricţii în relaţie cu transmiterea şi manipularea lor.

Saturatie

Stralucire

Nuanta

Flux continuu de date



Acestea sunt: Deviaţia faţă de original. Semnalul vizual este mai puţin sensibil la erori cauzate de deviaţia rezultată din sub-eşantionare sau rezoluţie de eşantionare mică, întârzieri, etc. Aceasta datorită vederii umane care are caracteristici diferite faţă de auzul uman. În animaţie, apariţia aleatoare a unui cadru este observată, dar erorile de culoare dintr-un cadru video nu sunt detectate imediat. Ochiul uman este mai sensibil la erori precum: erorile de alb/negru (sau luminanţă) sunt detectate mai uşor pentru că imaginea este neclară. Cerinţe de stocare şi lărgime de bandă. Cerinţele de stocare a informaţiei vizuale sunt mai dificile decât la semnalul audio. De exemplu, o imagine VGA de 640x480 de pixeli, fiecare pixel reprezentat pe 8 biţi (1 octet) va necesita: 640x480 x 1 octet/pixel = 307 200 octeţi pentru stocare. Standardul SVGA care are până la 1024x768 pixeli, fiecare pixel fiind reprezentat pe 24 biţi ( 3 octeţi) va necesita 1024x768x3 octeţi/pixel = 2359296 octeţi pentru stocare. Ceea ce este echivalent cu 2.25 MB pentru stocarea fiecărei imagini. În imaginile animate şi video sunt mai multe astfel de imagini. Presupunând 25 de cadre pe secundă, un singur minut cu o secvenţă video necomprimată va necesita 3375 MB sau 3,3 gigaocteţi (GB) pentru stocare. De reţinut că aceasta este doar pentru imaginea pură, fără audio. Dar video este combinaţia de informaţie audio şi vizuală. Deci se va mai adăuga la acest spaţiu de stocare semnalul audio. Cu un semnal audio stereo de calitate CD cu 16 biţi (2 octeţi) per eşantion avem 44100 eşantioane/sec.canal x 2 canale x 2octeţi/eşantion = 176400 octeţi/sec sau 10,09 MB per minut Deci partea de audio va creşte cantitatea de date de la 3,3 gigaocteţi la 3,31 gigaocteţi (doar!). Cantitatea considerabilă de date ce determină problemele de stocare plus cerinţele de continuitate ridică aceeaşi problemă discutată anterior: Necesitatea unei lărgimi de bandă mari pentru transferul continuu în reţea a acestor date. Pentru transferarea unui ecran SVGA (cu audio stereo) fără compresie este necesară o lărgime de bandă de 2,25 Gbps. Această cerinţă depăşeşte cu mult posibilităţile din prezent. Compresia este tehnica ce face posibilă realizarea transmisiei video. Compresia video digitală. Standardul de compresie video cel mai răspândit este MPEG (Motion Picture Expert Group). MPEG este standardul pentru imagini în mişcare, dar şi pentru compresia audio (de exemplu nivelul 3 al MPEG este ceea ce popular se ştie de MP3). MPEG combină tehnicile de compresie cu pierderi (ireversibile) şi fără pierderi (sau reversibile) şi a fost descrisă la secţiunea de audio. Diferenţa dintre MPEG şi JPEG, este tehnica de predicţie pe care MPEG o include şi care se numeşte compensaţia (variaţia) mişcării. Un standard video poate avea un număr de 30 cadre/sec. Pentru a obţine un raport ridicat de compresie, MPEG se bazează pe faptul că imaginile din cadre consecutive diferă relativ puţin. Două imagini consecutive nu variază prea mult în 1/30 sec. Excepţia apare numai când camera de filmat se deplasează foarte repede. Pentru codificarea cadrelor se foloseşte o tehnică de predicţie temporală astfel încât cerinţele de stocare să fie reduse considerabil.

Puţin sensibil la erori de digitizare

Cantitate mare de date

Standardul pentru imagini în mişcare



Figura 3.10 arată trei cadre consecutive de la o filmare F1, F2 şi F3. Cadrul F2 poate fi aproximat cu porţiuni din F1. Dacă F1 este referinţa pentru construirea altui cadru, el se numeşte cadru de referinţă.

Dacă F1 nu este construit din alt cadru diferit de F1, acesta se numeşte cadru intracodificat (de tip I). De obicei, cadrele intracodificate sunt şi cadre de referinţă, dar nu toate cadrele de referinţă sunt intracodificate.

MPEG constă din 4 tipuri de cadre: - cadre de tip I (Intra) – acest tip de cadru este codificat individual fără a avea vreo o referinţă la celelalte cadre; tehnica de codificare este similară cu JPEG, dar cu îndeplinirea unor cerinţe de decodificare în timp real. - cadre de tip P ( Predicţie) - acest tip este codificat pe baza unei tehnici de predicţie şi are ca referinţă cadrul de tip I anterior şi/sau cadrul de tip P anterior; - cadre de tip B (Predicţie bidirecţională) – pentru codificare şi decodificare are ca referinţe cadrele de tip I şi P anterioare şi următoare; - cadre de tip D (transformarea cosinus discretă) – se aplică numai componentelor de imagine de frecvenţă minimă şi este utilizat în operaţii de rulare rapidă sau derulare rapidă. Cadrele de tip I sunt independente, dar sunt cele mai puţin comprimate.

Cadrele P sunt mai comprimate, iar cadrele B sunt cele mai comprimate. Cadrele I, P şi B sunt de obicei grupate într-un grup de imagini numit GOP. Cu cât sunt mai multe cadre B cu atât secvenţa video este mai comprimată, dar cresc problemele la pierderea unui cadru B. Fiecare GOP constă din 12 cadre într-o secvenţă de forma: IBBPBBPBBPBB (Figura 3.11). Când o informaţie video este transferată şi decodificată, cadrele sunt în următoarea ordine: I P B B P B B P B B B B. Această ordine este

cunoscută ca secvenţă de transmitere. Grupurile de imagini sunt asamblate într-un flux continuu, rezultatul fiind un fişier MPEG.

Figura 2.27. Trei cadre consecutive

Referinţe I B

B

P B

B

P

I

t

Figura 2.28. Secvenţa de cadre I, B, şi P.



Când se efectuează un acces aleator într-o informaţie video, cadrele de tip I sunt asociate unui index, iar căutarea prin informaţia video se va face la o rezoluţie de 12 cadre.


Completaţi spaţiile libere pentru următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 1. Frecvenţa de eşantionare, rezoluţia de eşantionare şi ___________ sunt cei trei factori ce determină calitatea unei reprezentări vizuale. 2. Tehnica prin care o imagine TV este împărţită în două câmpuri, fiecare câmp fiind format din linii alternative se numeşte _____________. 3. În terminologia sistemelor de calcul, viteza de afişare a cadrelor se numeşte viteza de ____________. 4. Cel mai răspândit standard de compresie video este _____________. 5. Tehnica de compresie MPEG combină ________ tipuri de cadre pentru o secvenţă video GOP. 6. Luminanţa şi crominanţa sunt două mărimi specificate prin sistemele de modele:

a. RGB şi HUV b. CMYK şi YUV c. HUV şi CMYK d. RGB şi YUV

7. Nuanţa, saturaţia şi strălucirea sunt specificate de sistemul de culori:

a. RGB b. CMYK c. HUV d. YUV


3.3. Componentele unui sistem multimedia

3.3.1. Componente hardware

Sistemele multimedia integrează dispozitive multimedia, procesează informaţie digitală şi folosesc interfeţe multimedia interactive. În consecinţă, astfel de sisteme trebuie să aibă o mare putere de procesare (pentru a prelucra în timp util o mare cantitate de date) şi să se bazeze pe un sistem de operare compatibil multimedia (pentru interpretarea informaţiei prin



compresie/decompresie în timp real, transfer direct pe disc, planificare a proceselor, flux de date pe intrare/ieşire). Echipamentele de intrare/ieşire trebuie să fie eficiente şi rapide astfel încât să permită înregistrări şi redări în timp real. Capacitatea de stocarea a datelor şi memoria necesare rulării aplicaţiilor să fie suficiente ( de exemplu 50-100GB spaţiu de stocare şi peste 256 MB memorie, memorie cache). În prezent şi accesul la Internet sau alte reţele de date este o cerinţă a unui sistem multimedia. Pe baza normelor propuse de Multimedia Personal Computer (MPC) Marketing Council 2 în 1993, un sistem multimedia se defineşte prin următoarea configuraţie minimă: un procesor 486DX2, 8Mocteţi memorie RAM, hard disk de 540 Mocteţi, CD-ROM double speed, placă de sunet pe 16 biţi şi un video adaptor care suportă culori reprezentate pe minim 16 biţi. În prezent, parametrii acestor componente sunt depăşiţi şi se încearcă o nouă redefinire care încă nu este acceptată de toţi membrii acestui consiliu. Prezentăm în continuare ce poate cuprinde un sistem multimedia din punct de vedere al componentelor de memorare, componentelor de intrare şi de ieşire, şi pentru comunicaţie. Componente pentru stocarea informaţiilor. O aplicaţie multimedia necesită spaţiu de memorare. Cu cât aplicaţia are mai multe elemente multimedia ca imagini color, text, secvenţe audio sau secvenţe video, cu atât este nevoie de mai multă memorie. Memoria cu acces aleator (RAM) este memoria sistemului de calcul ce permite rularea simultană a mai multor aplicaţii. Cu cât capacitatea acestei memorii este mai mare cu atât se pot rula simultan mai multe aplicaţii sau se pot face mai rapid operaţiile de editare a materialelor multimedia. O configuraţie RAM de 256 MB devine în prezent obişnuită deoarece la digitizarea audio şi a imaginilor se poate stoca o cantitate mai mare de date. Procesorul este componenta ce execută aplicaţiile şi viteza sa de prelucrare a instrucţiunilor este o caracteristică importantă a sistemului de calcul. Pentru ca sistemul să fie eficient, viteza de calcul trebuie corelată cu capacitatea memoriei RAM. Altfel ciclii procesorului se extind cu perioade de aşteptare datorate efectuării unor mecanisme interne suplimentare. În unele situaţii, creşterea capacităţii de memorie RAM disponibile poate avea ca efect obţinerea unor performanţe mai bune decât în cazul utilizării unui procesor superior. Memorie ROM, numai pentru citire, păstrează informaţia şi după oprirea sursei de alimentare. În sistemele de calcul ea este utilizată pentru stocarea programului BIOS ce determină încărcarea iniţială a sistemului de operare. În imprimante ea permite stocarea tipurilor de litere ce pot fi tipărite. În aceeaşi categorie intră şi memoria EPROM ce permite efectuarea unor modificări remanente. Memorie de stocare în masă. Discurile flexibile şi hard discurile sunt memorii de stocare în masă pe suport magnetic. Hard discurile conţin mult mai multe informaţii decât cele flexibile şi pot funcţiona la viteze superioare. Un disc flexibil este realizat dintr-un material plastic flexibil, acoperit cu un strat foarte subţire de material magnetic special. Un hard disc reprezintă o stivă de platane de metal dur, acoperite cu un material magnetosensibil şi

Componente de memorare

Configuraţia minimă

Execuţia simultană a mai multor aplicaţii

Păstrează informaţia după alimentare

Discuri flexibile şi hard discuri



prevăzute cu o serie de capete de înregistrare care se mişcă la o distanţă foarte mică deasupra unei suprafeţe ce se roteşte cu viteza mare. În acest fel se magnetizează şi demagnetizează regiuni situate de-a lungul unor piste formatate, printr-o tehnologie similară cu cea utilizată la discurile flexibile sau la înregistrarea benzilor audio sau video. Hard discurile reprezintă cel mai comun dispozitiv de stocare în masă folosit de un sistem de calcul. Pentru aplicaţii multimedia este nevoie de hard discuri de mare capacitate (unul sau mai multe). În prezent, deoarece serverele de reţea şi de Internet au mărit cererea de capacităţi centralizate de stocare a datelor, până la ordinul teraocteţilor (240 octeţi), hard discurile (sau tablouri de hard discuri) pot fi configurate să ofere protecţie la defecte (prin redundanţă). Ca medii de stocare portabile mai există unităţile Zip de 100 MB, Syquest de 44MB şi Jaz de 1GB ce ating viteze de transfer suficient de mari pentru dezvoltarea elementelor audio şi video. Unităţile magneto-optice Winchester folosesc un laser de mare putere pentru a încălzi mici suprafeţe situate pe stratul de oxid metalic ce acoperă discul. Când suprafaţa s-a încălzit, un magnet aliniază oxizii astfel încât să se asigure o orientare de tip 0 sau 1 (activ sau inactiv). Această tehnologie permite rescrierea, deoarece suprafeţele pot fi încălzite şi aliniate în mod repetat. Mai mult, aceste medii nu sunt afectate de paraziţi magnetici (pentru efectuarea modificărilor sunt necesare atât încălzirea, dar şi magnetismul), deci sunt recomandate pentru arhivarea datelor. Viteza de transfer este mai mică decât la unităţile Zip şi au o capacitate de stocare de 128 MB. Unităţi DVD. DVD (Digital Versatile Disk) este o nouă tehnologie, apărută în anul 1995, de realizare a discurilor optice pentru distribuţia de producţii multimedia. Diferenţa dintre un DVD şi un CD este capacitatea de stocare, mărită datorită faptului că se folosesc ambele feţe ale discului pentru scriere iar înregistrarea informaţiei se face pe două niveluri de adâncime. Capacităţile de stocare pot fi: 4.7GB pentru o singură faţă cu un singur nivel, 8.5 GB pentru o singură faţă cu două niveluri, şi 17 GB pentru două feţe cu două niveluri fiecare. Astfel DVD are o capacitate de stocare de ordinul gigaocteţilor şi permite stocarea unor secvenţe video dinamice (MPEG) şi a secvenţelor audio de înaltă calitate. Unităţi CD-ROM. Unităţile CD-ROM au devenit o parte integrantă a sistemului de calcul şi reprezintă un important mijloc de distribuţie pentru proiecte multimedia mari. Iniţial viteza de acces şi de transmitere a datelor a fost foarte redusă (150Kbiţi pe secundă), dar evoluţiile ulterioare au permis multiplicarea acestor factori cu 2, 3, 4, 24, 48 şi 56. Aceste unităţi rapide pot fi destul de zgomotoase dacă nu sunt destul de bine echilibrate. Unităţile de înregistrare pentru compact discuri. O astfel de unitate permite înregistrarea pe discuri optice speciale fără conţinut în format CD-ROM sau CD Audio cu instrumentele software speciale. Fişierele din hard-disc sunt organizate într-o structură virtuală apoi sunt scrise pe compact disc. Discurile CD-R şi CD-RW, construite în mod diferit faţă de compact discurile normale, pot fi citite de orice unitate CD-Audio sau CD-ROM. Primele sunt cu scriere unică şi sunt recomandate pentru arhive de fişiere de mare capacitate în etapele de creare şi testare a aplicaţiilor multimedia.

Unităţi portabile

Capacitate mare de stocare (GB)

Factori de multiplicare a vitezei de acces



Componente de intrare Tastatura. O tastatură reprezintă metoda cea mai uzuală de interacţiune cu un sistem de calcul. Ea este formată din taste normale ( modelul standard conţine 101 taste), taste speciale, LED-uri şi alte facilităţi pentru diferite domenii de utilizare (de exemplu, membrană protectoare de plastic pentru medii industriale). Mouse. Un mouse este instrumentul standard pentru interacţiune cu o interfaţă grafică. Prin mouse se execută operaţii de indicare şi de efectuare de click. Proiectele multimedia trebuie concepute astfel încât să permită utilizarea acestui instrument. Butoanele mouse-ului asigură intrări suplimentare de la utilizator, cum ar fi indicarea şi executarea unui dublu click pentru deschiderea unui document, executarea unui click şi tragerea unui obiect prin menţinerea butonului apăsat, deplasare la un articol dintr-un meniu şi selectarea acestuia. Un mouse poate avea maxim trei butoane şi are nevoie de un spaţiu plat de mişcare. Prin intermediul unei aplicaţii driver, deplasarea se traduce prin asocierea pe ecran a unui indicator (având forma specificată de programul ce sesizează driver-ul mouse). Poate fi conectat la calculator prin conectori PS/2 sau pe intrarea serială COM cu 9 pini sau poate fi fără cablu (cordless mouse). Comunicarea pentru ultimul tip se face prin unde radio sau infraroşii. Dispozitiv trackball. Un dispozitiv trackball este similar cu mouse-ul, cu excepţia că deplasarea cursorului se execută prin deplasarea unuia sau mai multor degete pe partea superioară a unei bile. Un astfel de dispozitiv este utilizat pentru calculatoarele portabile de tip laptop. El are cel puţin două butoane, unul pentru efectuarea de click şi dublu click şi celălalt pentru operaţia de apăsare necesară selectării din meniuri şi tragerii de obiecte. Ecran tactil. Ecranele tactile sunt monitoare a căror suprafaţă de sticlă este acoperită cu un strat texturat. Acest strat este sensibil la presiune şi înregistrează poziţia degetului utilizatorului atunci când acesta atinge ecranul. Alt sistem, TouchMate, nu are un asemenea strat, ci măsoară rotaţiile în jurul axelor longitudinală, transversală si, respectiv, verticală a monitorului la exercitarea presiunii degetului şi determină amplitudinea forţei exercitate şi poziţia punctului de aplicaţie al forţei. Alte ecrane tactile folosesc radiaţii invizibile de lumina infraroşie care se încrucişează pe suprafaţa frontală a monitorului pentru a calcula poziţia punctului de aplicaţie al forţei de apăsare. Ecranele tactile simulează apăsarea de click sau dublu click de la mouse si, uneori pot simula şi tastatura printr-o reprezentare a acesteia pe ecran astfel încât utilizatorul să poată introduce nume, numere şi alte caractere prin apăsarea de taste. Ecranele tactile nu sunt recomandate pentru activitatea zilnică în faţa calculatorului, ci mai mult pentru aplicaţii multimedia din magazine, expoziţii, muzee sau alte situaţii când este necesară introducerea datelor de către public şi efectuarea de operaţii simple. Atunci când se utilizează, ele reprezintă singurul dispozitiv de intrare.

Componente de intrare

Trebuie să fie singurul dispozitiv de introducere a datelor



Dispozitive de codificare şi cititoare de cartele magnetice. Astfel de dispozitive sunt necesare în aplicaţiile multimedia ce ţin evidenţa utilizatorilor astfel încât aceştia să primească răspunsuri personalizate. Dispozitivul de codificare se conectează la portul serial al calculatorului şi transferă informaţii unei benzi magnetice de pe o cartelă. Utilizatorul glisează cartela codificată prin dispozitivul de citire, iar aplicaţia îi oferă apoi prezentarea personalizată. Tableta grafică. Tabletele grafice oferă un control substanţial pentru editarea elementelor grafice cu detalii fine, caracteristică foarte utilă graficienilor şi proiectanţilor de interfeţe grafice. Unele tablete sunt sensibile la presiune. O presiune mai mare exercitată asupra creionului va determina trasarea unei linii mai groase. Scanner. Un scanner poate reprezenta cel mai util echipament de folosit la un proiect multimedia. Există scanere cu pat şi scanere de mână. Cele cu pat sunt mai uzuale în proiecte multimedia, iar cele de mână pot fi utile pentru scanarea imaginilor mici sau a coloanelor de text. Un parametru ce caracterizează scanerele este rezoluţia, ce poate fi de 300 dpi (puncte pe inch), 600 dpi sau chiar mai ridicată în grafica profesională. Imaginile color, scanate la o rezoluţie mare necesită un spaţiu mare de stocare. Afişarea pe monitor se face, în general, cu o rezoluţie de 96 dpi. Deci scanerele foarte costisitoare şi cu rezoluţii foarte ridicate nu sunt recomandate decât în aplicaţii de tehnoredactare. Scanerele oferă economie de timp la încorporarea unor ilustraţii sau materiale publicitare existente ca imagini electronice în aplicaţia multimedia. Un scanner împreună cu un program de recunoaştere optică a caracterelor permite ca documentele scrise pe hârtie să poată fi convertite în documente electronice prin convertirea caracterelor tipărite în caractere ASCII. Camere foto digitale. Acestea captează imagini statice la un anumit număr de pixeli (rezoluţie), care sunt stocate în memoria camerei şi vor fi încărcate ulterior în calculator. Încărcare în calculator se face prin cablu paralel, serial sau USB, iar placa de memorie a camerei este inserată într-un cititor PCMCIA conectat la calculator (Figura 3.12.).

Obiectiv

Date

Sursă de lumină

Circuit de

control

Sistem de lentile

Tablou de fotocelule

Memorie

Conectare la calculator prin cablu sau memoria este portabilă

Camera foto digitală

Imagine reală

Figura 3.12. Structura camerei foto digitale.

Răspunsuri personalizate

Grafică cu detalii fine

Captează imagini de pe materiale tipărite

Captează imagini reale



Dispozitive de captare a sunetului. Sistemele multimedia procesează sunetul prin următoarele componente: dispozitive de achiziţie, dispozitive de redare, dispozitivul de procesare digitală a sunetului (placă de sunet) şi aplicaţii dedicate pentru procesarea sunetului. Placa de sunet este componenta principală ce permite nu numai transformarea analog digitală, dar preia şi o mare parte din efortul de codificare/compresie pentru ca sistemul multimedia să lucreze în timp real. Se caracterizează prin reprezentarea sunetului pe 16 biţi, procesare în banda de 44 MHz şi calitatea de procesare este maximă - calitate CD. Este astfel utilă în aplicaţii de convertire a sunetului înregistrat în format digital/analog, sonorizarea sistemului multimedia (asocierea unor secvenţe de sunete evenimentelor sistemului), sinteza vocală, etc. Prima placă de sunet care a fost creată s-a numit Sound Blaster. Ea conţine un bloc MIXER ce are intrări analogice de la microfon , o linie audio sau difuzor PC ce pot fi controlate individual. Suplimentar, un bloc MIDI primeşte comenzi pentru selectarea unor instrumente sau efecte audio. Ca funcţii ale acestei plăci se remarcă: convertirea în forma digitală a sunetului; prelucrarea sunetului pentru a crea efecte ca reverberaţii, ecouri, distorsiuni controlate; sinteza sunetului sau a muzicii prin însumarea mai multor semnale sinusoidale cu frecvenţe diferite; funcţii de comprimare şi decomprimare. Înregistrările personalizate se pot face prin utilizarea microfonului ca dispozitiv de intrare către placă de sunet. În acest fel se poate înregistra vocea care apoi devine o secvenţă sonoră ce poate fi inserată în fişiere. O placă de sunet compatibila MIDI permite muzicienilor să realizeze, înregistreze şi să editeze muzica. Cu echipamente muzicale compatibile MIDI (claviaturi, sintetizatoare) conectate la placa de sunet se pot compune melodii (înregistrare, acompaniament pe mai multe canale) sau edita partituri (afişarea notelor pe portativ cu semnele muzicale caracteristice). Componente de ieşire. Dispozitive de redare a sunetului. Redarea sunetului se face prin amplificatoare şi difuzoare. În prezent există şi difuzoarele cu amplificatoare încorporate recomandate dacă prezentarea multimedia este efectuată într-un mediu cu nivel de zgomot ridicat.

Placa de sunet

Microfon

Echipamente muzicale

Difuzoare



Dispozitive de afişare sau monitoare. Există o largă varietate de monitoare ce pot fi utilizate pentru dezvoltarea sistemelor multimedia, de la cele obişnuite, la monitoare grafice cu ecran mare, de calitate superioara sau panouri cu cristale lichide. Cele mai folosite sunt cele având diagonala de 14″, 15″, 17″, 21″. Ele constau dintr-o suprafaţă bidimensională formată din pixeli. Tehnologic există doua tipuri de dispozitive de afişare: video display şi display cu cristale lichide. Video display este un ecran cu o peliculă foto-luminiscentă pe bază de fosfor, care permite fiecărui pixel al său să fie luminos doar când este atins de un fascicol de electroni. Deoarece pelicula fosforescentă îşi pierde luminozitatea, imaginea trebuie re-scanată cu o frecvenţă de cel puţin 60 de ori pe secundă. Afişaj cu cristale lichide (LCD) este un dispozitiv ce foloseşte câmp electric pentru a modifica polarizarea celulelor cristaline la nivelul fiecărui pixel. Fiecare astfel de celulă este caracterizată de strălucire: prin schimbarea polarizării pe pixel, se modifică nivelul strălucirii, deci intensitatea afişării pixelului. Adaptoare grafice. Afişarea pe ecran poate fi făcută în două moduri: în mod text sau în mod grafic sub controlul adaptorului grafic. Adaptoarele grafice sunt dispozitive ce permit unui PC să transmită semnale spre dispozitivele de afişare (Figura 3.13.). Ele mai sunt numite video controlere sau plăci grafice. În regim grafic, pixelii de pe ecran sunt puşi în corespondenţă biunivocă cu biţii din memoria video (sau frame buffer), ce este parte a memoriei interne a calculatorului. Conţinutul acestei memorii (0 sau 1) determină aprinderea sau stingerea pixelului de pe ecran. Această memorie este controlată de un număr de ori pe secundă (minim 60) şi orice scriere în această memorie are efect instantaneu pe ecran.

Magistrala sistemului

Unitatea centrală de prelucrare (procesor)

Memorie Internă a Sistemului

Memorie Video

Adaptor grafic

Dispozitive de intrare/ieşire

Monitor

Figura 3.13. Arhitectura standard a unui sistem de afişare a imaginii. Adaptoarele grafice sunt standardizate. Primul adaptor grafic impus ca standard a fost CGA (Color Graphics Adapter) având rezoluţie de 320x200 pixeli în 4 culori sau 640x200 pixeli în 2 culori. De ce aceste variante pentru acelaşi dispozitiv? Datorită dimensiunii memoriei video a adaptorului grafic şi a modului de reprezentare a culorii. Placa grafică în acest caz avea o memorie video de capacitate egală cu 320x200x2=640x200x1 (deoarece 4 culori se codifică pe 2 biţi iar 2 culori pe 1 bit). Dimensiunea memoriei video necesare este volumul unui paralelipiped cu baza formată din numărul de pixeli pe orizontală şi pe verticală şi înălţimea dată de numărul de biţi folosiţi pentru codificarea culorilor.

Video display Afisaj cu cristale lichide

Controlează afişarea datelor din memoria video



Alte adaptoare grafice mai pot fi: EGA (Enhanced Graphics Adapter), 640x350 pixeli,16/64 culori; VGA (Video Graphics Adapter) 640x480 pixeli, 16/256 culori; XGA (Extended Graphics Array) 1024x768 pixeli, 24..210 culori. SVGA (SuperVGA) – este standardul cel mai răspândit în acest moment; ce oferă o rezoluţie calitativ superioară VGA: 800x600, 1024x768, 1280x1024, 1600x1200. Toate aceste variante suportă 16 milioane de culori, dar în practică aceasta depinde de memoria video instalată pe placa grafică şi de rezoluţia aleasă de utilizator conform relaţiei:

rezoluţiex x rezoluţiey x z biţi < dimensiune VRAM, pentru 2z culori Accelerator grafic. În cazul în care se doreşte o creştere a calităţii şi vitezei de afişare, adaptorul grafic este extins cu memorie video suplimentară şi cu elemente de procesare grafică (coprocesor grafic) care preiau o mare parte din sarcina de procesare grafică de la unitatea centrală de procesare (procesor). Arhitectura unui accelerator grafic devine din ce în ce mai complexă pe măsură ce cresc cerinţele de procesare a imaginilor şi a elementelor de grafică (Figura 3.14.).

Magistrala sistemului

Unitatea centrală de prelucrare (procesor)

Dispozitive de intrare/ieşire

Memorie

Memorie Video

Adaptor grafic

Monitor Procesor grafic

Memoria Sistemului

Figura 3.14. Arhitectura sistemului de afişare a imaginii cu accelerator grafic.

Acceleratorul grafic poate realiza următoarele operaţii: transformări geometrice (rotaţii, scalări, etc.) apărute în reprezentarea obiectelor în mişcare sau a modificării poziţiei observatorului; decupaje, ce provin din deplasarea obiectelor în afara ferestrei de vizualizare; proiecţii pentru redarea obiectelor folosind transformări în spaţiu; colorarea obiectelor şi umplerea suprafeţelor; eliminarea suprafeţelor ascunse. Prin determinarea acelor obiecte care se proiectează în acelaşi pixel şi sunt mai apropiate de observator, pentru a putea fi afişate. Alegerea plăcii grafice se face în strânsa corelaţie cu monitorul după criterii de performanţă şi ergonomice. Sistemul grafic adaptat armonios duce la o satisfacţie deplină a folosirii acestor componente în aplicaţiile grafice.

Creşte calitatea şi viteza afişării



Proiectoare. Sunt dispozitive care au rolul de proiecta materialul multimedia pe ecrane de mari dimensiuni sau chiar pe perete alb. Există mai multe categorii, dintre care amintim: - proiectoare cu tub cu raze catodice (CRT) – sunt receptoare TV cu ecran mare compatibile cu ieşirea generată de calculator. - panouri cu afişaj cu cristale lichide (LCD) conectate la un retroproiector – sunt dispozitive portabile de dimensiuni mici ce se plasează pe suprafaţă de sticlă a unui retroproiector standard. Panoul este conectat la calculator şi furnizează imaginile ce sunt proiectate efectiv de retroproiector. - proiectoare LCD autonome – conţin o lampă de proiecţie şi sistem de lentile şi nu mai au nevoie de un retroproiector separat. - proiectoare cu relele optice – reprezintă alternative ale proiectoarelor CRT de înaltă performanţă şi folosesc o tehnologie cu cristale lichide în care o imagine color de intensitate redusă modulează o rază de lumină de intensitate mare. Imaginea generată este foarte strălucitoare şi saturată de culori şi poate fi proiectată numai pe ecrane cu o lăţime de până la 10 metri. Imprimantele sunt utilizate pentru tipărirea diverselor materiale multimedia. Imprimantele color sunt la preţuri acceptabile. Culoarea contribuie la clarificarea conceptelor, la îmbunătăţirea procesului de înţelegere şi de reţinere a informaţiilor şi la organizarea datelor de mare complexitate. Variantele de imprimante pot fi: cu jet de cerneală sau imprimante laser. O imprimantă laser este cu atât mai bună cu cât are viteza de tipărire mai mare şi un consum de toner mai mic (de exemplu 10000 de pagini la o viteză de 5 pagini color sau 14 pagini alb negru pe minut cu o singură rezervă de toner).

Componente de comunicaţie. Fişierele multimedia ce conţin obiecte grafice, resurse audio, eşantioane video şi posibile versiuni succesive ale aplicaţiei sunt de regulă de dimensiuni mari. Se impune astfel transferarea unei cantităţi cât mai mari de date într-un interval de timp cât mai redus. Echipamentele de comunicaţie ce pot fi utilizate sunt:

Modem – MODEM (MODulation DEModulation) este echipamentul ce foloseşte tehnica digitală pentru transmiterea datelor pe liniile de comunicaţii obişnuite (analogice). El poate fi extern calculatorului (conectat la portul serial) sau intern (ca placă separată). Reţelele analogice curente (numite şi reţele de comutaţie) limitează viteza de transport a datelor la valori (de exemplu 28 KBps) care nu fac posibile transmisii multimedia de calitate. Deci un modem cu o viteză de 56 Kbps (minim recomandat) necesită utilizarea unor algoritmi hardware de compresie care să comprime datele înainte de a le trimite, respectiv să le decomprime la capătul celălalt.

ISDN – ISDN (Integrated Services Digital Network) oferă viteze de transfer al datelor superioare. Liniile ISDN sunt importante pentru accesul la Internet, reţele şi video- sau audioconferinţe.

Modem prin cablu – Aceste echipamente funcţionează la viteze de 100-1000 de ori mai mari ca un modem telefonic, recepţionând date la maximum 10 Mbps şi expediind date între 2 şi 10 Mbps.

Se apreciază după viteza de tipărire şi consumul de toner sau cerneală




Alegeţi varianta corectă pentru următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 Adevărat / Fals A/F 1. Memoria ce permite rularea simultană a mai multor aplicaţii multimedia este memoria RAM. A/F 2. Tehnologia DVD este asemănătoare tehnologiei CD deoarece înregistrarea informaţiei se face pe un singur nivel de adâncime.

A/F 3. Sistemele ce conţin ecrane tactile trebuie să mai conţină şi o tastatură standard şi un mouse pentru a fi operabile. A/F 4. Sistemele multimedia utilizează scanere de mână pentru a capta imaginile în mişcare. A/F 5. Creşterea calităţii şi a vitezei de afişare se poate realiza prin adăugarea unor elemente de procesare grafică.

Răspunsurile se găsesc la sfârşitul unităţii.

3.3.2. Instrumente software

OCR. Programul de recunoaştere optică a caracterelor transformă caracterele din format bitmap în text ASCII care poate fi recunoscut prin mijloacele electronice. Formatul bitmap este obţinut de la un scanner ataşat calculatorului. Programul fragmentează acest bitmap în zone în funcţie de conţinut (text sau obiecte grafice), prin examinarea texturii şi a densităţii suprafeţelor bitmapului şi detectarea marginilor. Zonele de text ale imaginii sunt apoi convertite în caractere ASCII, folosind calculul probabilistic şi algoritmi din sisteme expert. În condiţiile scanării unor copii de calitate inferioară unde cerneala depăşeşte conturul caracterelor pot apărea erori de recunoaştere numeroase. Instrumente de achiziţie şi editare a sunetelor. Există numeroase instrumente pentru redarea audio sau pentru crearea elementelor audio necesare aplicaţiilor multimedia sau Web. Majoritatea browserelor au fie funcţionalitate integrată care le face capabile să redea numeroase formate audio (WAV sau MP3), fie pot integra această funcţionalitate la configurare ca pe o componentă independentă integrabilă. Cele mai răspândite sunt RealPlayer şi Microsoft Media Player.

Transformă textele din format bitmap în ASCII



În plus există numeroase instrumente hardware şi software pentru crearea, digitizarea şi editarea sunetelor pentru diferite scopuri. Cel mai adesea, aceste instrumente de prelucrare audio fac parte dintr-un instrument de editare video (Adobe Premiere sau AVID Xpress) sau dintr-un instrument de editare multimedia interactiv precum Macromedia Director. Aceste instrumente permit utilizatorului să editeze un semnal audio pe o linie de timp, fie pentru încântarea proprie, fie pentru folosirea sa ca sunet într-un video. Există, de asemenea, instrumente pentru generarea de sunete MIDI precum Cuebase, Cakewalk, numite şi instrumente de secvenţiere MIDI. Prin desenarea unei reprezentări a sunetului în incrementări fine, indiferent dacă este o înregistrare sau o formă de undă, aceste instrumente permit extragerea, copierea, inserarea sau editarea într-un alt mod a unor segmente de sunet cu mare precizie. Sistemul de operare Windows are programul Sound Recorder, care conţine funcţionalităţi de editare pentru sunete digitale de tip formă de undă. Instrumente pentru achiziţie video şi procesare filme digitale. Animaţiile şi filmele video digitale reprezintă scene grafice în format bitmap (cadre) derulate cu rapiditate. Animaţiile pot fi realizate şi în cadrul sistemului de creaţie, prin modificarea rapidă a poziţiei obiectelor sau a succesiunii de cadre aferente mişcării unui personaj pentru a crea iluzia unei mişcări. Pentru crearea filmelor se pot folosi programele QuickTime sau Microsoft Video pentru Windows, care permit crearea, editarea şi prezentarea unor secvenţe video digitizate în mişcare în interiorul aplicaţiei multimedia. QuickTime şi AVI sunt două formate pentru stocarea şi redarea secvenţelor video digitizate în şi din fişiere aflate pe disc. Ele se caracterizează prin:

• Sunt sisteme care depind de algoritmi ce controlează cantitatea de informaţii stocată într-un cadru video trimis spre afişare pe ecran precum şi viteza de afişare a noilor cadre.

• Furnizează o metodologie pentru întreţeserea sau combinarea datelor audio cu imaginile video sau cu alte date, astfel încât sunetul să rămână sincronizat cu imaginea.

• Sunt tehnologii ce permit streaming de pe disc în memorie prin bufere. Prin acest procedeu un program preia o anumită porţiune din fişierul de pe disc, care urmează a fi redată într-un anumit interval de timp, urmând ca programul, după redarea unei anumite fracţiuni din porţiunea iniţială, să preia o altă “felie” din fişierul de date, pe care o va stoca într-un buffer şi o va reda imediat după încheierea redării porţiunii iniţiale.

QuickTime este o tehnologie ce integrează uniform sunetele, textele, animaţia şi secvenţele video pe platforme Windows. QuickTime se utilizează şi pentru prezentarea obiectelor multimedia în World Wide Web ca modul plug-in pentru browsere. Rolul de integrator pentru elementele multimedia este dat de cele trei componente din care este alcătuit, şi anume:

• Formatul de fişier film QuickTime – fiind utilizat pentru stocarea de secvenţe video, audio şi chiar descrieri text ale unei compoziţii media.

• Nivelul de abstractizare a elementelor media – se referă la modul în care se poate obţine accesul la mediile incluse în filmul QuickTime.



• Servicii media – includ suportul pentru majoritatea formatelor de fişiere media precum, formatele principale pentru secvenţele video, pentru imagini statice, sunet, animaţie, MIDI, etc. Serviciile sunt extensibile fiind deschise la alte noi formate media. Se remarcă sincronizarea timpului, comprimarea şi decomprimarea datelor în format audio şi imagine, captura media, efecte şi tranziţii audio şi video, comenzi înglobate pentru HTML.

Aplicaţia MoviePlayer, ce face parte din pachetul QuickTime Pro, permite redarea filmelor importate din diferite formate. Microsoft Video din Windows. Audio Video Interleaved (AVI) este un format creat de Microsoft pentru redarea de secvenţe video dinamice întreţesute cu secvenţe audio în Windows, fără utilizarea unor componente specializate. Datele video sunt întreţesute cu datele audio în interiorul fişierului care conţine secvenţa de mişcare, deci porţiunea audio a filmului rămâne sincronizată cu porţiunea video. Are caracteristici precum: redare de pe hard disc sau CD-ROM, redare de pe calculatoare cu capacitate limitată de memorie prin procedeul streaming; încărcare şi redare rapidă; comprimare video pentru îmbunătăţirea secvenţelor video şi pentru reducerea dimensiunilor acestora. Instrumente de creaţie. Pentru prezentări multimedia rapide Powerpoint este frecvent utilizat. Microsoft Powerpoint oferă un pachet complet de programe pentru desenare şi text, dotat cu funcţionalitate de realizare a prezentărilor de diapozitive manuale sau automate.

Figura 3.15. Microsoft Powerpoint furnizează funcţionalităţi de legare şi

înglobare pentru elemente multimedia



În Powerpoint pot fi inserate date şi elemente grafice provenite din alte aplicaţii, după cum imaginile bitmap, diapozitivele şi prezentările din Powerpoint pot fi inserate în alte aplicaţii. După cum se poate vedea din figura 3.15, se pot construi legături active între Powerpoint şi alte aplicaţii şi se pot lega şi îngloba date şi obiecte precum fişiere Flash şi Shockwave (swf), filme sau fişiere video pe calculator (.avi, .mov, .qt, .mpg, şi .mpeg) şi fişiere GIF animate. Dacă dimensiunile acestora depăşeşte 100kocteţi, sunetele sunt legate automat de fişierul Powerpoint şi nu integrate în acesta. În acest caz, pentru redarea prezentării, odată cu fişierul Powerpoint este nevoie şi de aceste fişiere legate.

Microsoft Excel. Microsoft Excel oferă funcţionalităţi de legare şi înglobare pentru elemente multimedia Intr-un document Excel în care se pot îngloba un sunet WAV din Windows, o imagine din Photoshop sau un film video. Meniul Insert prezentat al instrumentului software se poate utiliza pentru a insera în foaia de calcul tabelar o imagine preluată direct de la o cameră digitală. Instrumente de creaţie profesionale. Aceste instrumente sunt utilizate în general în producţia video, prezentări, materiale educaţionale şi alte aplicaţii interactive. Principala funcţionalitate oferită de astfel de instrumente este posibilitatea de a secvenţia şi de a sincroniza evenimente multimedia. De exemplu, ordonarea secvenţei video şi sincronizarea acesteia cu sunete/muzică, etc. Acest tip de instrument este echivalentul echipamentului de editare manuală a filmelor ( ce înregistrează pe banda magnetică fragmente de film împreună cu coloana sonoră). Principala diferenţă este că aceste instrumente folosesc imagini şi sunete digitale ( şi pot asigura o editare neliniară prin adăugarea unei noi secvenţe între două secvenţe deja stabilite) şi unele instrumente pot permite interactivitate. Aceste instrumente există în două forme: - Instrumente în care elementele multimedia sunt organizate precum

paginile într-o carte, iar legătura între elementele multimedia se face prin evenimente. De exemplu Apple hypercard (http://www.apple.com/hypercard/).

- Instrumente bazate pe evenimente în care fie obiectele vizuale pot fi create cu un comportament ce depinde de

anumite evenimente, precum apăsarea butonului de mouse (Microsoft Visual Basic - http://msdn.microsoft.com/vbasic/ );

fluxul de evenimente şi activităţile vizuale sunt structurate. Instrumente bazate pe evenimente se caracterizează printr-o desfăşurare în timp marcată printr-o linie de timp (Director de la Macromedia). Ele sunt asemănătoare instrumentelor de creaţie, a clipurilor tradiţionale şi oferă un mod intuitiv de creaţie a imaginilor în mişcare multimedia (http://www.macromedia.com/software/direcţor/). Adobe Premiere este un alt instrument de editare video.




Completaţi spaţiile libere din următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 1. Instrumentul software ce transformă caracterele din format bitmap în text ASCII se numeşte __________. 2. În practică, editoarele de imagini şi instrumentele de pictat sunt utilizate mai frecvent în etapele _____________ din domeniul video sau film. 3. Editarea sunetelor digitale pe sistemul de operare Windows se poate face cu programul numit ______________.

4. Formatul creat de Microsoft pentru redarea secvenţelor video dinamice întreţesute cu secvenţe audio în Windows se numeşte ___________. 5. Crearea rapidă a unor prezentări multimedia pentru conferinţe se poate face utilizând produsul __________ de la Microsoft.


Temă de reflexie 3.7.

Alegeţi din mediul ambiental sau imaginaţi-vă un cadru ce poate fi asemănat cu un mediu multimedia. Prezintă în maxim 200 de cuvinte un eseu despre ce fel de tipuri de medii trebuie folosite şi care este tehnologia de realizare a acestora. Acest eseu va fi notat cu maxim 20 de puncte. 5 puncte vor fi acordate pentru corectitudinea exprimării, 10 puncte pentru argumentare şi 5 puncte pentru inventivitate. Indicaţii veţi găsi la sfârşitul acestei unităţi.

Am ajuns la sfârşitul unităţii de învăţare nr. 3. Vă recomand să faceţi o recapitulare a principalelor elemente prezentate în această unitate şi să revizuiţi obiectivele precizate la începutul unităţii.

Este timpul pentru întocmirea Lucrării de verificare nr. 3 pe care urmează să o transmiteţi tutorelui. Conţinutul lucrării se găseşte la paginile100 şi 101.




Răspunsurile şi comentariile la întrebări

Testul 3.1. : O secundă de înregistrare ocupă 11 050 octeţi. Pentru a ocupa 256 kocteţi, durata înregistrării trebuie să fie: (256x1024x1024)/11,025 = 24 347 (secunde) Testul 3.2. : 1. Eşantioanele 2. Frecvenţa de eşantionare 3. Rezoluţie de eşantionare 4. Creşte 5. MP3 Testul 3.3. : Pentru că datele audio ce se vor transmite sunt de tip voce, o frecvenţă de 11 kHz şi mono vor fi suficiente. Lărgimea de bandă necesară este 11K/sec. Dacă utilizatorii sunt conectaţi la Internet prin reţea locală sistemul va putea transmite datele necomprimate. Dacă sunt conectaţi prin modem, lărgimea de bandă necesară este prea mare, deci vor fi necesare tehnici de compresie. Testul 3.4: 1. Rezoluţia ecranului; 2. Interlacing; 3. Împrospătare; 4. MPEG; 5. trei; 6. c; 7. c; Testul 3.5.: 1. A; 2 .F; 3. F; 4. F; 5. A; Testul 3.6.: 1. OCR; 2. post-producţie; 3. Sound recorder; 4. AVI; 5. Powerpoint; Tema 3.7. Se cere să descrieţi tipurile de medii din perspectiva caracteristicilor tehnice apoi să identificaţi tehnologiile şi standardele utile în captarea, stocarea/transmiterea şi afişarea/prezentarea pe calculator a cadrului ambiental imaginat. Specificaţi parametrii de eşantionare, tehnici de compresie şi formate de fişiere pentru informaţiile multimedia.






1. O prezentare multimedia include un element audio de 30 de minute, calitate CD în fişiere .wav. Care este dimensiunea totală a acestor fişiere? Indicaţie: Un semnal audio de calitate CD este eşantionat la o frecvenţă de 44 100 Hz, cu o rezoluţie de 16 biţi şi stereo.

(15 puncte)

2. Conexiunea prin reţea are lărgimea de bandă de 100 Kocteţi/sec ce este alocată unei legături audio duplex de tip teleconferinţă. Cât pot fi frecvenţa maximă de eşantionare şi rezoluţia astfel încât datele audio necomprimate (vocile participanţilor) să fie transmise în timp real. Indicaţie: La o conexiune duplex se alocă jumătate din lărgimea de bandă pentru fiecare direcţie. Dimensiunea de stocare a datelor nu trebuie să depăşească lărgimea de bandă, altfel nu le vom putea transmite. Vocea este un semnal audio mono.

(15 puncte)



3. Explicaţi cum se formează culoarea pe ecranul calculatorului.

(10 puncte)

4. Definiţi următoarele concepte din tehnica TV: linie de scanare, cadru şi câmp, interlacing.

(5 puncte)

5. Enumeraţi şi explicaţi 3 dintre caracteristicile comune ale formatelor şi sistemelor QuickTime şi AVI.

(5 puncte)

6. Descrieţi schema de compresie audio MPEG. Precizaţi rolul fiecărei componente.

(10 puncte) 7. Identificaţi ce tipuri de componente hardware sunt necesare pentru o aplicaţie de supraveghere de la distanţă a unui obiectiv. Detaliaţi caracteristicile tehnice ale acestora.

(15 puncte) 8. Descrieţi cele mai frecvent utilizate funcţionalităţi ale instrumentului Microsoft Powerpoint la creaţia unei prezentări multimedia care include texte, imagini şi secvenţe audio ce descriu fiecare diapozitiv (slide).


(10 puncte)



Sinteza

În această unitatea au fost prezentate tipurile audio şi video ce pot fi integrate într-un sistem multimedia. Acestea au fost descrise din punct de vedere al reprezentării într-un sistem de calcul, al operaţiilor ce pot fi efectuate, al tehnicilor de compresie pentru stocarea sau transmiterea în reţea a informaţiilor multimedia. Trebuie reţinut că:

• Tipul audio de bazează pe digitizarea semnalelor audio din natură sau pe sintetizarea diverselor sunete sau a vorbirii.

• Tipul video se obţine în urma procesului de digitizare grafică. Se disting sistemele video analogice TV şi sistemele video digitale.

• Codificarea hibridă se aplică la compresia audio sau video care se ţine cont de sistemul perceptiv uman.

Un sistem multimedia include componente hardware comune oricărui sistem de calcul, dar adaptate cerinţelor tehnologiilor diferitelor tipuri de medii şi componente hardware specifice unor tipuri de medii. Componentele software sunt necesare pentru crearea sau captarea, prelucrarea, afişarea sau redarea informaţiilor multimedia. Instrumentele de creaţie multimedia sunt utile în realizarea prezentărilor.

Bibliografie selectivă 1. Neagu Ciprian-Daniel, Bumbaru Severin, Sisteme Multimedia – Grafică pe calculator, Ed. Matrix ROM, Bucureşti, 2001, pg. 59-82. 2. Vayghan Tay, Multimedia – Ghid Practic, Editura Teora, Bucureşti, 2002, pg. 257-350.

Dezvoltarea aplicaţiilor multimedia


Unitatea de învăţare Nr. 4 DEZVOLTAREA APLICAŢIILOR MULTIMEDIA Obiectivele unităţii 4 .........................................................................................................103 4.1. Etapele de dezvoltare a unei aplicaţii multimedia ....................................................103 4.1.1. Aspecte generale ..................................................................................................103 4.1.2. Descrierea etapelor de dezvoltare a unei aplicaţii multimedia ..............................106 4.2. Proiectarea structurii ................................................................................................110 4.2.1. Harta de navigare..................................................................................................110 4.2.2. Panourile de prezentare........................................................................................113 4.3. Proiectarea interfeţei cu utilizatorul ..........................................................................115 4.3.1. Sistemul de navigaţie ............................................................................................115 4.3.2. Utilizarea textului în interfeţele cu utilizatorul ........................................................116 4.3.3. Utilizarea sunetului în interfeţele cu utilizatorul .....................................................117 4.3.4. Utilizarea graficii şi animaţiei în interfeţele cu utilizatorul ......................................120 4.4. Realizarea practică a unei prezentări multimedia.....................................................124 4.4.1. Crearea setului de panouri de prezentare.............................................................124 4.4.2. Asamblarea prezentării .........................................................................................125 4.4.3. Rafinarea prezentării.............................................................................................127 Răspunsuri şi comentarii la întrebări ...............................................................................129 Lucrarea de verificare nr. 4 .............................................................................................130 Sinteza .............................................................................................................................132 Bibliografie selectivă ........................................................................................................132



Încă de la început doresc să vă felicit pentru parcurgerea cu succes a unităţilor anterioare şi să vă urez bun venit la studiul acestei noi unităţi. În unităţile 2 şi 3 am discutat despre sisteme multimedia şi am detaliat tehnologiile pentru principalele tipuri de informaţii integrate în astfel de sisteme, text, imagini audio şi video. Ne-am referit la reprezentarea informaţiilor, la operaţii efectuate cu aceste tipuri de informaţii de către sistemele multimedia, la tehnici de compresie pentru stocarea sau transmiterea în reţea. Sper că aţi reţinut şi caracteristicile tehnice ale componentelor hardware şi software pe care le poate include un sistem multimedia. În această unitate vom discuta despre dezvoltarea aplicaţiilor multimedia care pot utiliza diferitele tehnologii ale mediilor descrise în unităţile 2 şi 3. Vom discuta despre etapele de dezvoltare a unei aplicaţii multimedia, apoi vom intra în detalii privind principiile şi practicile de proiectare a aplicaţiilor interactive. Vom încheia cu un exemplu de realizare a unei prezentări multimedia.

Obiectivele unităţii 4 La terminarea studiului acestei unităţi de învăţare despre dezvoltarea aplicaţiilor multimedia veţi fi capabil să: • Identificaţi etapele procesului de realizare a unei aplicaţii multimedia • Definiţi noţiunilor fundamentale din proiectarea unei aplicaţii multimedia • Identificaţi efectele utilizării mediilor în aplicaţiile multimedia pentru a le putea proiecta

corect şi a evita efectele nedorite • Integraţi mediile într-o prezentare multimedia. 4.1. Etapele procesului de dezvoltare a unei aplicaţii multimedia 4.1.1. Aspecte generale

Sistemele multimedia au o arhitectură complexă care, într-o viziune structurală globală, poate fi sintetizată în trei niveluri: nivelul aplicaţiilor, nivelul sistemului şi nivelul dispozitivelor (Figura 4.1.) [7][8].

• Nivelul aplicaţiilor reprezintă nivelul ce oferă funcţii care permit dezvoltarea şi prezentarea proiectelor multimedia. Acesta include instrumentele software şi metodologii de dezvoltare a proiectelor multimedia.

• Nivelul sistemului include toate serviciile ce permit utilizarea echipamentelor şi dispozitivelor nivelului inferior. Se pot remarca sistemele de baze de date, sistemele de operare sau sistemele de comunicaţie.

• Nivelul dispozitivelor include conceptele de bază şi metodele de prelucrare a diferitelor medii integrate, precum şi experienţa utilizării dispozitivelor fizice.



Documente Interfaţa cu utilizatorul

Programare

Nivelul sistemului

Instrumente software si aplicaţii

Sisteme de baze de date

Sisteme de operare

Sisteme de comunicaţie

Tehnologii ale dispozitivelor

Compresie Reţele

Audio Imagine

Stocare

Video

Nivelul dispozitivelor

Nivelul aplicaţiilor

Figura 4.1. Sistem multimedia – viziune globală.

O aplicaţie multimedia este un produs software ce are rolul de a prezenta utilizatorilor efectele diferitelor tipuri de medii integrate în sistem. De aceea, o putem numi şi prezentare multimedia. Identificarea şi cunoaşterea efectelor mediilor permite o mai bună proiectare a acestora în aplicaţii, iar cunoaşterea tehnologiei este importantă pentru a fi capabil de a realiza efectele dorite. Atunci când utilizatorul prezentării multimedia poate controla ce tipuri de medii se integrează şi când, aplicaţia multimedia se numeşte interactivă. Domeniile aplicaţiilor sunt formate din clase de aplicaţii. Se pot distinge următoarele clase de aplicaţii:

• Sistemele de jocuri – a reprezentat domeniul principal în utilizarea tehnologiei multimedia. Cerinţele de calitate pentru astfel de aplicaţii nu sunt o prioritate.

• Aplicaţii ce gestionează diferite date multimedia – în general sistemele play-back. Utilizatorii nu modifică nici o informaţie din aceste date, iar datele de intrare şi de ieşire sunt complet independente unele de altele. Aceste aplicaţii sunt similare sistemelor de jocuri, dar dimensiunea bazelor de date este mult mai mare astfel că necesită un sistem de indexare a datelor.

• Aplicaţii TV interactive sau video la cerere. Aceste aplicaţii sunt dezvoltate mai ales pe baza tehnologiei de cablu TV. Generaţia viitoare de sisteme de prelucrare a informaţiilor digitale va permite conectarea între reţelele de calculatoare, a sistemelor TV sau a altor echipamente şi dispozitive casnice (telefon, fax, etc.). Astfel de aplicaţii au funcţia de bază de convertor de cablu TV, dar mai pot include şi alte funcţii ce vor oferi o interfaţă multimedia complet interactivă la serviciile oferite de companiile de cablu sau alţi furnizori de servicii. În prezent problema principală în acest domeniu este standardizarea interfeţelor dintre acest sistem şi reţeaua de calculatoare şi a celei dintre acest sistem şi celelalte dispozitive casnice.



• Domeniul conferinţelor video sau prin telefon şi al poştei hipermedia. Posibilitatea de a vedea imagini ale altor persoane este o nouă funcţie a unor astfel de aplicaţii care, în trecut, ofereau doar voce. Astfel de aplicaţii necesită un spaţiu de stocare considerabil mai mare pentru a putea păstra mesajele video o perioadă de timp mai lungă decât mesajele vocale.

• Aplicaţiile ce oferă spaţii de lucru în comun şi medii comune de execuţie. Prin aplicaţiile ce oferă spaţiile de lucru în comun, utilizatorii pot executa aplicaţii şi pot obţine de la distanţă informaţiile afişate pe ecranele calculatoarelor accesate de la distanţă. Prin mediul de execuţie în comun, diferiţi utilizatori aflaţi în locuri geografice diferite pot executa aceeaşi aplicaţie pe maşina lor de lucru cu acelaşi set de date. Problemele de proiectare în acest domeniu sunt variate.

• Aplicaţii multimedia asociate diferitelor procese informatice. Aceste aplicaţii depind de procesul informatic pentru care se realizează. Ele se bazează în principal pe sistemele de baze de date de pe nivelul inferior.

Definirea unei aplicaţii multimedia se face prin 1) încadrarea acesteia într-un domeniu şi 2) stabilirea unui conţinut al prezentării. De asemenea, se mai ţine cont şi de 3) mediile pe care le integrează şi de 4) interacţiunea cu utilizatorii. Din punct de vedere al domeniului ne vom referi doar la aplicaţii asociate diferitelor procese informatice în funcţie de care se organizează conţinutul prezentării. Prezentarea trebuie să aibă o consecvenţă vizuală, folosind numai elementele care transmit un mesaj de ansamblu al produsului. Aspectul şi percepţia unei prezentări multimedia trebuie să fie plăcute şi estetice, atrăgătoare şi captivante. Ecranele trebuie să afişeze o combinaţie atractivă de culori, forme şi text.

Exemplu. Un proiect multimedia pentru procese din domeniul educaţional. Structura sa trebuie să se adapteze la necesităţile şi stilul utilizatorului care trebuie să înveţe, să demonstreze puternice principii educative şi să promoveze cunoaşterea aprofundată a conţinutului. Tematica trebuie prezentată într-un mod clar şi adecvat. Din punct de vedere al interacţiunii, un prototip multimedia pentru lecţiile de matematica poate prezenta matematica astfel încât utilizatorii să se poată juca, să poată explora şi dezvolta propria lor schema conceptuală pe baza conceptelor prezentate. Tehnologiile de ultima oră, precum echipamentele de randare pot crea instantaneu obiecte grafice tridimensionale.

Din punct de vedere al interacţiunii, numeroase proiecte multimedia sunt prea pasive – execuţi clic şi priveşti. Produsele trebuie să implice nu numai elemente vizuale atractive, dar şi o anumită activitate. Progresele tehnologice ne aduc tot mai aproape de acest deziderat. Una din cele mai interesante evoluţii actuale constă din dezvoltarea sistemelor adaptive, sau instructori inteligenţi, care acceptă datele de intrare ale utilizatorului şi se modifică pe ele însele în funcţie de aceste date.

Exemplu. O aplicaţie multimedia pentru procese din domeniul medical poate analiza istoricul unui pacient şi fondul problemei şi apoi va prezenta informaţii particularizate pentru pacientul respectiv.



4.1.2. Descrierea etapelor de dezvoltare a unei aplicaţii multimedia Din punct de vedere al metodologiei de dezvoltare, aplicaţiile multimedia, la fel ca orice aplicaţie software, se dezvoltă în etape. Cele cinci etape fundamentale din dezvoltarea oricărui proiect multimedia sunt: planificarea şi stabilirea costurilor, proiectarea, producţia, testarea şi livrarea [3]. Planificarea şi stabilirea costurilor. Orice proiect începe de la o idee care se rafinează apoi, prin conturarea mesajelor şi a obiectivelor acesteia. Este esenţială organizarea unui plan care să detalieze în mod raţional competenţele, timpul, bugetul, instrumentele şi resursele de care va fi nevoie pentru proiect. În această fază: a. Se identifică sub ce formă se va pune în practică fiecare mesaj şi

obiectiv. Cu cât se cunoaşte mai bine mediul de dezvoltare (componentele hardware şi software) cu atât se poate exprima mai bine creativitatea. Deciziile pertinente cu privire la ce se poate face şi, respectiv, ce nu se poate face se iau cunoscând avantajele şi limitările componentelor hardware şi software. Poate să fie text, grafică, muzică, secvenţe video, etc., pentru fiecare sunt necesare calificări şi competenţe. Calificările şi competenţele necesare pot include graficieni pentru realizarea elementelor grafice, producători video pentru secvenţele video, producători audio pentru editarea sunetelor sau programatori pentru implementarea programelor.

b. Se creează ideea de structură şi de sistem de navigare care să-i

permită utilizatorului să viziteze mesajele şi conţinutul.

c. Se estimează timpul necesar pentru punerea în practică a tuturor elementelor şi se pregăteşte un proiect de buget. Planificarea bugetului trebuie să ţină cont de costuri pentru resursele consumabile precum discuri şi alte suporturi de stocare a datelor, telefoane şi poşta sau alte servicii speciale.

d. Se asamblează un prototip sau o mostră de concept. Proiectarea. Principalele obiective ale acestei etape sunt:

• Proiectarea este o activitate creativă. Ea îmbină cunoaşterea şi experienţa în lucru cu calculatorul, talentul şi arta de crea imagini, clipuri video sau muzicale.

• Cunoaşterea domeniului procesului informatic pentru care se realizează este necesară.

• În această etapă are loc descrierea a proiectului prin schiţarea conţinutului fiecărui ecran cu specificarea imaginilor, sunetelor sau a opţiunilor de navigare. Nivelul de detaliu variază de la forma unui ghid schematic la foarte detaliat, în care se specifică umbre şi culori, texte, sau alte atribute de afişare. Această etapă se poate realiza fie prin mijloace tradiţionale, creion şi hârtie, fie cu instrumente software.



• Proiectarea structurii. Structura reprezintă o formă de organizare a informaţiilor multimedia. Un document bine organizat este de ajutor unui utilizator în găsirea eficientă a informaţiilor. Proiectarea structurii trebuie începută cât mai devreme.

• Proiectarea interfeţei cu utilizatorul. Principalul obiectiv în proiectarea interfeţei cu utilizatorul este prezentarea informaţiilor prin diverse medii. Se remarcă şi alte obiective precum:

a. Selecţia conţinutului ce reprezintă cheia de a transmite informaţii utilizatorului. Conţinutul poate fi influenţat de restricţii impuse prin: dimensiunea şi complexitatea prezentării, calitatea informaţiilor, limitările dispozitivelor de afişare, necesitatea unei prezentări complete şi coerente.

b. Alegerea tipului de mediu trebuie făcută adecvat. De exemplu, pentru un curs în care se descriu tehnici sportive, imaginile sau secvenţele video sunt mai potrivite decât numai textul.

c. Coordonarea – compunerea diferitelor tipuri de medii. Tehnici de interfaţare cu utilizatorul.

Exemplu. O aplicaţie de supraveghere de la distanţă. O camera video este conectată la un calculator ce are rol de server video (adică trebuie să fie capabil să menţină o viteza constantă de prezentare şi să manipuleze cantităţi mari de date). Serverul controlează camera printr-o interfaţă serială standard. Comenzile de control sunt iniţiate de pe un calculator aflat la distanţă. Datele video sunt digitizate, comprimate şi trimise clientului pentru a le afişa la distanţă. Un astfel de sistem va lua în consideraţie următoarele:

• Tastatura – se asignează tastelor comenzile de control. • Butoane într-un sistem cu interfaţă grafică. Printr-un clic pe un

buton ce indică stânga, camera se roteşte la stânga. • Scroll bar – ferestrele video pot avea ataşate pe lateral facilităţi

de scroll orizontal sau vertical. • Dispozitive speciale: un joystick ar fi un instrument mai potrivit

pentru controlul camerei video. • Manipularea directă a ferestrei video. Prin clic pe un punct din

fereastra video, camera focalizează mai mult aceea zonă. Uşurinţa în operare a interfeţei: Este principalul obiectiv al interfeţei multimedia. În prezent încă nu este bine definită această proprietate nici mijloace de măsurare nu s-au stabilit. Se pot totuşi include: • Uşurinţa în a învăţa instrucţiunile de utilizare – utilizatorii nu au nevoie de

o perioadă de timp prea mare înainte de a putea utiliza sistemul. • Uşurinţa în memorarea instrucţiunilor – ţine cont de frecvenţa de utilizare

a sistemului. Există utilizatori sporadici şi utilizatori zilnici ai sistemului. • Instrucţiuni eficiente: Interfaţa cu utilizatorul trebuie să asigure o utilizare

eficientă a aplicaţiei. Se pot reliefa: • Funcţiile între care există o legătură logică trebuie prezentate

împreuna şi să aibă aceeaşi formă de prezentare. • Simbolurile grafice sunt mult mai eficiente decât introducerea sau

afişarea de text.



• Aplicaţii diferite trebuie să fie capabile să utilizeze în comun

informaţiile provenite de la diferite tipuri de medii. • După o acţiune iniţiată de un utilizator trebuie dat un răspuns prompt

din partea sistemului. • Posibilitatea configurării interfeţei astfel încât să fie utilizabila şi de

către profesionişti şi de către începători. Producţie. Producţia este etapa în care proiectul multimedia este realizat. Talentul artistic şi cunoştinţele tehnice sunt cerinţe de bază pentru echipa de producţie. Planul proiectului trebuie finalizat şi completat cu toate detaliile pentru că reprezintă elementul de referinţă al acestei etape. În această etapă se efectuează fiecare dintre operaţiile planificate pentru a obţine un produs final şi se monitorizează fiecare componentă a planului stabilit în etapa anterioară. Activităţile tehnice ce se efectuează includ:

• achiziţia tuturor elementelor media; • asamblarea elementelor conform planului.

Din punct de vedere al organizării

• Se stabileşte o metodă de monitorizare a elementelor media. • Se stabileşte o metodă de monitorizare a progresului muncii de realizare

proiectului. • Se stabileşte o modalitate (posibil cu ajutorul unui expert) de rezolvare

rapidă a problemelor. • Se rezolvă problemele privind proprietatea intelectuală. Dacă se

achiziţionează conţinuturi provenite din alte surse, este foarte important de stabilit drepturile de proprietate.

Testare şi depanare. Ca şi în cazul altor aplicaţii software, testarea şi depanarea reprezintă o etapă importantă şi consumatoare de timp. În această etapă se verifică satisfacerea obiectivelor propuse. Se pot diferenţia:

• Testarea alfa, care este, în general, o activitate internă care se efectuează de echipa ce a realizat produsul.

• Testarea beta, care implică extinderea numărului de persoane care testează:

a. Persoanele trebuie să fie reprezentative pentru utilizatorii reali. b. Persoanele nu trebuie să fie dintre cei care au fost implicaţi în

producerea proiectului.

Testarea produsului în diverse configuraţii. În procesul de testare se ţine cont că aplicaţia multimedia poate fi utilizată: • De persoane diferite, care uneori au cunoştinţe foarte puţine despre

sistemele de calcul. Îndeplinirea în mod corespunzător a cerinţelor specifice fiecărui beneficiar sau utilizator final este un obiectiv.

• Pe diferite platforme şi configuraţii cu diverse componente hardware sau software. Funcţionarea corectă pe platformele din configuraţia planificată a sistemului este alt obiectiv.



Livrarea. Livrarea produsului trebuie planificată foarte devreme în procesul de dezvoltare. În prezent, CD-ROM şi Internetul sunt cele mai populare mijloace de livrare a aplicaţiilor multimedia. În funcţie de mijloacele stabilite pentru livrare, trebuie planificat cum se va instala şi utiliza aplicaţia. Se organizează un pachet de distribuţie, care este o arhivă în care trebuie incluse toate componentele necesare execuţiei aplicaţiei. Dintre componente se pot menţiona:

• Toate elementele media – filme, sunete, etc. • Biblioteci necesare în timpul execuţiei - Director • Programe drivere – DirectX • Programe utilitare pentru citirea informaţiilor din îndrumarele de utilizare • Programe de instalare, compresie, decompresie, etc.

Din descrierea etapelor, rezultă că un produs sau aplicaţie multimedia se dezvoltă ţinând cont de două direcţii principale: tehnică şi de management.

Partea tehnică se referă la:

a. conceperea unei viziuni asupra produsului şi b. definirea funcţionalităţii complete cu ajutorul unei echipe de

proiectare, urmată de c. implementarea acesteia într-o specificaţie complet funcţională

şi d. ajustarea acesteia conform necesităţilor, pe toată durata

dezvoltării produsului.

• Partea de management constă din

a. planificarea şi atribuirea sarcinilor, b. respectarea etapelor intermediare, în esenţă supravegherea

tuturor aspectelor dezvoltării produsului, de la început până la sfârşit.


Alegeţi varianta corectă pentru următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 1.Identificaţi care din următoarele sunt funcţii ale nivelului aplicaţiilor:

a. funcţii pentru dezvoltarea şi prezentarea proiectelor multimedia;

b. funcţii ce permit utilizarea dispozitivelor hardware; c. funcţii de prelucrare a diferitelor medii integrate; d. funcţii de manipulare a dispozitivelor fizice.

2. Identificaţi care dintre următoarele sunt definite prin clasele de aplicaţii:

a. domeniu; b. conţinutul prezentării; c. mediile ce se integrează; d. interacţiunea cu utilizatorii.



3. Identificaţi care dintre următoarele etape are ca obiectiv corectitudinea funcţionării pe diferite platforme şi configuraţii:

a. livrarea; b. proiectarea; c. testarea; d. producţia.

4. Pachetul de distribuţie este o arhivă în care trebuie incluse

a. schiţele din planul proiectului; b. componentele necesare execuţiei aplicaţiei; c. componentele necesare testării alfa; d. costurile pentru resursele consumabile.

5. Identificaţi în care din următoarele etape se asamblează prototipul: a. livrare; b. producţie; c. proiectare; d. planificare şi costuri.


4.2. Proiectarea structurii

Un proiect multimedia este o combinaţie de text, imagini, sunet şi elemente video. Felul în care sunt alăturate aceste elemente în activităţi interactive este stabilit prin scop şi mesajele ce trebuie transmise. Modul în care este organizat un proiect are un impact asupra utilizatorului final, la fel de mare ca şi conţinutul. Structura unui proiect multimedia este ilustrată prin panouri de prezentare şi hărţi de navigare. Pe parcursul procesului de proiectare, panourile de prezentare sunt corelate cu hărţile de navigare.

4.2.1. Harta de navigare Hărţile de navigare prezintă schematic conexiunile sau legăturile dintre diferitele părţi ale conţinutului şi ajută în organizarea conţinutului şi a mesajelor aplicaţiei. O hartă de navigare oferă un cuprins şi o diagramă care ilustrează succesiunea logică de parcurgere a interfeţei interactive. Într-o formă mai detaliată a proiectului se pot descrie obiectele multimedia sau funcţionalitatea la interacţiunea cu utilizatorul.

In multimedia există patru structuri de organizare fundamentale ce pot fi utilizate şi în combinaţie. Figura de mai jos (Figura 4.7.) ilustrează schematic aceste structuri de navigare:



Liniar

Ierarhic

Mixt

Neliniar

Figura 4.7. Structuri de navigare.

Se definesc astfel: - Structura liniară, unde utilizatorii navighează secvenţial, de la o

informaţie la alta; - Structura ierarhică, unde utilizatorii navighează pe ramurile unei

structuri arborescente, construită în mod natural pe baza succesiunii logice a ideilor din conţinut;

- Structura neliniară, în care utilizatorii navighează liber prin conţinutul aplicaţiei fără a fi îngrădiţi de căi prestabilite;

- Structura mixtă, unde utilizatorii pot naviga liber (neliniar), dar uneori sunt limitaţi la prezentări liniare de secvenţe video sau informaţii critice care sunt organizate cât mai logic într-o ierarhie.

Specificarea metodei de navigare face parte din proiectarea interfeţei cu utilizatorul. În general proiectarea interfeţei cu utilizatorul trebuie să ţină cont de: forma generală a acesteia, modalitatea de implementare a elementelor grafice, alte detalii cum ar fi: poziţia butoanelor interactive, activarea sau nu a acestor butoane, utilizarea sau nu a meniurilor standard, etc. Cu cât interfaţa cu utilizatorul este mai bine proiectată cu atât calitatea produsului final este mai mare. Practica în domeniu a arătat că la proiectarea unei aplicaţii multimedia trebuie lucrat cu două tipuri de structuri: structura în adâncime şi structura de suprafaţă. Structura în adâncime reprezintă harta de navigare completă şi descrie toate legăturile dintre componentele proiectului. Structura de suprafaţă reprezintă, pe de altă parte, structurile parcurse de un utilizator în timp ce navighează în adâncime prin structură. Structurile de suprafaţă ajută în analiza produsului final din perspectiva unui utilizator.



Structură in adâncime

a

b

d

c

a d c a b

Structură de suprafaţă

Figura. 4.8. O structură de suprafaţă pentru o structură de adâncime dată.

Structura în adâncime

explicaţie semnal sonor

întrebare

răspuns 1

răspuns 2

răspuns 3

reacţie 1

reacţie 2

reacţie 3

punctaj

Structura secvenţială cu căi opţionale

Structura secvenţială cu

căi alternative

Structura secvenţială cu paşi laterali

Figura 4.9. Exemplu de structuri pentru un chestionar.

Exemplu: Structura în adâncime pentru un chestionar constă din trei posibile structuri de suprafaţă: structura secvenţială cu căi opţionale, structura secvenţială cu căi alternative şi structura secvenţială cu paşi laterali. Figura 4.9. descrie aceste structuri.



4.2.2. Panourile de prezentare Panourile de prezentare sunt desene care ilustrează structura aplicaţiei, fiind asociate cu hărţile de navigare. Un set de panouri de prezentare pentru acelaşi proiect are o organizare secvenţială, ecran cu ecran, şi fiecare ecran este însoţit de observaţii şi specificaţii de proiectare necesare înainte de realizarea practică a aplicaţiei (Figura 4.10.). Specificaţia unui panou de prezentare poate include descrierea articolelor meniului pentru navigaţie sau a butoanelor de interacţiune (Figura 4.11.).

Titlu (se utilizeaza un degrade) fără serife, caractere vizibile

Meniu, trei butoane

Bară de navigare, Ieşire, Sunet

Figura 4.10. Schiţa unui panou de prezentare.

Figura. 4.11. Panou de prezentare.

Meniuri pentru navigaţie. În mod caracteristic, un proiect multimedia este alcătuit dintr-un volum de informaţii (sau conţinut) prin care utilizatorul navighează prin: • apăsarea pe o tastă, • execuţia unui clic cu mouse sau • apelarea la un ecran tactil. Cele mai simple meniuri sunt alcătuite din liste de articole în format text. Utilizatorii aleg un articol din listă, execută clic pe el şi sunt transportaţi la destinaţie. Pe măsură ce multimedia şi interfeţele grafice pătrund tot mai profund în comunitatea utilizatorilor de calculatoare, anumite acţiuni intuitive încep să fie asimilate pe scară largă. De exemplu, dacă pe ecranul unui calculator se află trei cuvinte, răspunsul caracteristic al utilizatorului fără nici un fel de altă indicaţie constă în a executa clic cu mouse pe unul dintre aceste cuvinte pentru a declanşa un eveniment. Uneori articolele unui meniu pot avea forma unor butoane pe care se poate apăsa.



Din punct de vedere al navigaţiei printre ramurile unui arbore, utilizatorii au nevoie de indicii clare şi consistente care să le arate unde se găsesc şi unde pot merge la următorul pas. Aceste indicii pot fi repere sau hărţi. De exemplu, dacă se afişează în permanenţă o listă interactivă cu texte sau simboluri ale ramurilor parcurse (de la rădăcină) utilizatorul poate reveni în orice moment la una din locaţiile anterioare ale listei. Cu cât meniul include un număr mai mare de niveluri cu atât opţiunile pentru navigaţie sunt mai numeroase. Utilizatorul trebuie să aibă posibilitatea de control şi de revenire la început. Când se proiectează sistemul de navigaţie se ţine cont că utilizatorul vrea să ajungă la destinaţie cu un număr cât mai redus de acţiuni şi cu un interval de aşteptare cât mai scurt posibil. Butoane pentru interacţiune. În multimedia, orice obiect grafic sau entitate de pe ecran poate să determine anumite acţiuni când se execută clic pe ele. Prin acţionarea acestora pot apărea anumite efecte vizuale sau sunete pentru a demonstra utilizatorului că şi-a atins obiectivul. Structura de navigare trebuie să prevadă butoane sugestive pentru ca acţiunea acestora să fie intuitivă. Butoane care efectuează operaţii elementare, de natură administrativă, cum ar fi ieşirea din proiect în orice moment sau anularea unei activităţi, trebuie incluse în orice prezentare. Pot exista trei categorii de butoane: • Butoane text. Din punct de vedere al stilului acestea pot fi clasificate

în butoane radio, căsuţe de validare, butoane de apăsat, butoane animate şi butoane de incrementare valorică. Majoritatea sistemelor de creaţie furnizează un instrument pentru realizarea acestora.

• Butoane imagine. Acestea conţin imagini, iar un clic cu mouse pe suprafaţa acelei imagini determină o acţiune.

• Pictograme. Acestea sunt în esenţă obiecte grafice care simbolizează o activitate sau un concept.

Test de autoevaluare 4.2. Alegeţi varianta corectă pentru următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 Adevărat / Fals A/F 1. Structura în adâncime şi structura de suprafaţa sunt stabilitate la proiectarea unei aplicaţii multimedia. A/F 2. Meniurile de navigaţie se proiectează astfel încât să conţină un număr cât mai mare de niveluri.

A/F 3. Orice panou de prezentare trebuie să conţină butoane pentru ieşirea din prezentare şi pentru anularea unei acţiuni.



A/F 4. Navigarea după o structură neliniară nu trebuie limitată prin combinarea cu o structură liniară în acelaşi document.

A/F 5. Hărţile de navigare şi panourile de prezentare definesc structura unei prezentări multimedia.

Răspunsurile se găsesc la sfârşitul unităţii.

4.3. Proiectarea interfeţei cu utilizatorul

Interfaţa cu utilizatorul este rezultatul combinării elementelor media cu sistemul de navigare. De aceea, trebuie acordată atenţie ambelor la crearea unei interfeţe.

4.3.1. Sistemul de navigaţie

Moduri de realizare. Practica arată că există două tipuri de utilizatori, cei care sunt cunoscători în domeniu şi cei care sunt începători. Din acest punct de vedere există două posibile strategii pentru realizarea unei interfeţe grafice care să se adreseze utilizatorilor cu diferite niveluri de experienţă:

• O soluţie este realizarea unei interfeţe modale. Interfaţa modală are

un buton Expert/Începător prin apăsare căruia, se schimbă abordarea întregii prezentări, aceasta, fiind mai mult sau mai puţin detaliată sau complexă. Dezavantajul acestei soluţii este că poate să dezorienteze utilizatorul. În mod caracteristic, doar o minoritate a utilizatorilor sunt experţi, aşa că majoritatea se simt frustraţi.

• A doua soluţie recomandată de practica din prezent este construirea

proiectului multimedia cu un sistem de navigare complex care să permită accesul la conţinut tuturor nivelurilor de utilizatori, dar care să includă şi un sistem de Help prin care se oferă îndrumare şi se conferă siguranţă utilizatorului.

Proiectarea aspectului şi comportamentului interfeţei. Principiul de consecvenţă trebuie urmat prin aplicarea unor strategii precum: • stabilirea de convenţii şi principii de proiectare recunoscute şi

dovedite prin practică, • gruparea butoanelor după funcţiile logice pe care le realizează, • reacţia de natură vizuală şi audio • structura de navigare. Cea mai bună interfaţă cu utilizatorul solicită cel mai mic efort de învăţare.



Din punct de vedere grafic, principiile ce se aplică sunt: • Contraste îngrijit realizate: mic/mare, greu/uşor, luminos/întunecos,

gros/subţire, ieftin/scump; • Ecrane simple şi curate care conţin mult spaţiu liber; • Elementele care atrag privirile să fie intens colorate într-un ecran care

nu are decât nuanţe de gri; • Umbre simple şi proiectate de nuanţe diferite; • Degradeuri • Imagini cu culori inversate cu scopul evidenţierii textelor sau imaginilor

importante; • Obiecte umbrite şi text bidimensional sau tridimensional. Dintre greşelile care se recomandă a fi evitate se identifică: nepotriviri de culori; ecrane aglomerate, necesitatea unui număr mai mare de două click-uri pentru părăsirea programului; prea multe cifre (diagramele să aibă maxim 25 de cifre).

4.3.2. Utilizarea textului în interfeţele cu utilizatorul

Textul se foloseşte pentru: • titluri - esenţa proiectului, • meniuri - unde trebuie să se deplaseze utilizatorul, • navigaţie - metode de a ajunge acolo • conţinut - ce trebuie văzut după ce s-a ajuns acolo. Din perspectiva proiectării, dimensiunea fontului şi numărul de titluri ce se plasează pe un anumit ecran trebuie să fie direct corelate atât cu gradul de complexitate al mesajului de transmis, cât şi cu destinaţia acestuia. Alegerea fontului pentru texte ţine cont de reacţia potenţială a utilizatorului la conţinutul afişat pe ecran. Dimensiunea fontului este proporţională cu importanţa mesajului prezentat. Din punct de vedere al destinaţiei, proiectul poate fi folosit din două perspective:

• Ca sursă de informaţii pentru utilizatorul care parcurge textele

relevante şi caută detalii. Aici se poate insera pe ecran o mare cantitate de informaţii fără a da o tentă supraaglomerată şi neplăcută.

• Ca prezentare într-o conferinţă publică, unde textul este asociat cu o prezentare în direct şi accentuează mesajul principal. Aici se recomandă fonturi mari şi cuvinte puţine.



4.3.3. Utilizarea sunetului în interfeţele cu utilizatorul

Criterii de proiectare. În dezvoltarea aplicaţiilor multimedia este recomandat să se ţină cont de următoarele criterii de proiectare pentru sunet: 1. Sunetele se deosebesc în primul rând prin lărgimea de bandă a

semnalului audio. Există astfel audio cu lărgime de bandă mică (vorbirea, sunete şi muzica de fidelitate scăzută) şi audio cu lărgime de bandă mare (muzică de fidelitate mare).

2. După forma de stocarea şi (ca o consecinţă) cerinţele de compresie, există elemente audio digitizate şi sintetizate.

3. În domeniul video/film elementele audio se deosebesc prin caracteristicile narative. Există astfel dialogul, muzica şi efecte sonore.

Toate aceste criterii sunt importante pentru proiectarea, dezvoltarea şi alocarea resurselor fizice aplicaţiilor multimedia, totuşi primele două sunt cele mai frecvent utilizate. Importanţa primelor două criterii rezultă din necesităţile de disponibilitate de lărgime de bandă şi spaţiu de stocare. Al treilea criteriu contează foarte mult atunci când se doreşte obţinerea unui anumit efect sonor. Proiectarea trebuie să ţină cont de toate aceste trei criterii. Pe baza acestor criterii, se poate organiza o taxonomie a elementelor audio din multimedia ca în figura de mai jos (Figura 4.12.). Această taxonomie este mai mult un instrument de expunere a ideilor, şi nu o clasificare formală. Ea ajută în evaluarea tipurilor de sunete ce pot fi încorporate într-un proiect multimedia.

Digitizat(mai scump)

Sintetizat

Fidelitate mica (LoFi)Efecte narative

Dialog Efecte sonore Muzica

Fidelitate mare (HiFi)(mai scump)

Figura 4.12. Taxonomia elementelor audio din aplicaţiile multimedia.

Din punct de vedere al proiectării, problemele ce pot apărea se referă la întrebări precum: Când şi cum trebuie utilizat sunetul într-o prezentare? Care este efectul sunetelor din punct de vedere al procesului de învăţare? Iată câteva exemple:

• Utilizarea sunetului pentru citirea cu voce tare a unui text poate aduce confuzie si, în acest caz, are numai efecte negative din punct de vedere al procesului de învăţare/cunoaştere. Excepţie de la această regulă este în cazul exerciţiilor pentru citire sau dicţie, intonaţie, etc.



• Elementul audio poate fi (şi trebuie) utilizat în exemplificări de sunete – în

reproducerea unor sunete din natură sau în exerciţii de pronunţie în cazul învăţării unor limbi străine.

• Efectele audio şi muzica au o largă utilizare în domenii precum video sau

film pentru a accentua mesajul ce se doreşte a fi transmis. Sunetul trebuie utilizat atunci când în mod natural se aude un sunet. Pentru a fi mai clar, exemplificăm prin: • O secvenţă video este întotdeauna însoţită de sunet; • Cazul unei secvenţe animate ce arată două bile utilizate pentru a

exemplifica elasticitatea ciocnirii. Utilizarea unor efecte sonore pentru diferitele tipuri de ciocniri pare mai natural şi va transmite mai multă informaţie pentru înţelegerea fenomenului fizic.

Ori de câte ori este prezent sunetul într-o aplicaţie multimedia, utilizatorul trebuie să aibă posibilitatea anulării acestuia, deoarece nu se ştie în ce împrejurări se va desfăşura prezentarea aplicaţiei. Totuşi, sunetul poate fi util în aplicaţiile destinate utilizatorilor cu deficienţe vizuale sau atunci când atenţia vizuală este angajată în altă activitate (ex. conducerea unei maşini). Ataşarea unei înregistrări audio la un proiect multimedia. Din punct de vedere audio, interfaţa multimedia poate să includă elemente ce sunt importante şi care reflectă ritmul unui proiect şi ar putea afecta atitudinea publicului. Sunetele pot fi muzică de fond, efecte speciale pentru executarea click-urilor pe butoane, voci, efecte sincronizate cu animaţia sau pot fi coloana audio a unui clip video. Efectele speciale trebuie utilizate cu măsură şi chiar un buton pentru dezactivarea sunetului este bine de furnizat. Ataşarea unei înregistrări audio la un proiect multimedia necesită parcurgerea următoarelor etape: 1. Stabilirea tipului de sunet cel mai adecvat şi momentele din desfăşurarea

proiectului când vor interveni aceste evenimente audio. Se poate opta astfel, fie pentru muzica de fundal, fie efecte speciale de sunet, fie voce, şi se marchează momentele de introducere a sunetului.

2. Procurarea materialului sursă prin crearea sau prin cumpărarea lui.

Fişierele audio digitale se pot obţine prin înregistrare. Înregistrarea se poate face prin cuplarea directă la calculator a unui casetofon şi folosind un program adecvat de digitizare. Pregătirea fişierelor audio digitale presupun un compromis între obţinerea unui sunet de calitate, memoria RAM şi spaţiul pe disc. De asemenea, este necesară fixarea unor niveluri de înregistrare adecvate pentru obţinerea unei înregistrări de calitate.



3. Modificarea sunetului astfel încât să devină adecvat prezentării. Modificarea înregistrărilor digitale presupune operaţii de editare precum:

• Decupare - pentru înlăturarea spaţiului gol de la începutul înregistrării şi a spaţiului inutil de la sfârşit;

• Asamblare – prin tăierea şi lipirea mai multor înregistrări scurte;

• Reglarea volumului – fiind necesară în urma asamblării mai multor înregistrări pentru ca rezultatul să aibă un volum constant. Un fişier audio asamblat se normează la 80-90 % din nivelul maxim.

• Conversia de formate – în Windows cu programele de editare se obţin fişiere wav;

• Re-eşantionare sau sub-eşantionare, pentru a reduce dimensiunea fişierului;

• Creşterea şi scăderea progresive ale volumului – pentru începerea lină şi terminarea lină a fişierelor de sunet;

• Egalizarea – care permite modificarea conţinutului de frecvenţe al unei înregistrări pentru ca aceasta să sune mai clar sau mai puţin clar;

• Comprimarea în timp – care modifica lungimea (ca timp) a unui fişier de sunet fără ca înălţimea sunetelor să se modifice.

• Prelucrarea digitală a semnalelor – care adaugă efecte speciale precum reverberaţii, ecou, cor.

4. Testarea sunetului pentru a verifica dacă se sincronizează corespunzător

cu imaginile proiectului. Dacă rezultatul nu este satisfăcător etapele 1-3 se repetă până când sincronizarea este perfectă.

Un sunet astfel pregătit poate fi importat în proiect. Fiecare mediu de programare multimedia tratează în mod diferit datele de sunet, dar asemănarea este că pe parcursul procesului de importare se identifică fişierele.



Exemplu. Procesul de importare a sunetelor în cazul aplicaţiilor de prezentare, de prelucrare a textelor şi tabelare este:

1. Se face click pe Insert -> Object.

2. Se selectează din lista de obiecte Wave Sound şi programul introduce pictograma difuzorului în proiect şi deschide fereastra de editare a sunetului. (Figura 4.13., Figura 4.14).

3. Se specifică fişierul de sunet prin click pe Edit -> Insert File şi introducerea numelui unui fişier .wav. Sunetele de sistem din Windows care sunt disponibile pentru diverse evenimente se găsesc în subdirectorul Windows/ Media.

4. După inserarea fişierului, în fereastra de editare se remarcă atributele sunetului înregistrat în fişier care pot fi configurate astfel încât să devină potrivite cu prezentarea (Figura 4.15). 5. Se revine în documentul de lucru prin click File -> Exit&Return to document Pentru redarea sunetului inserat.

1. Se selectează pictograma de sunet, 2. Se face click dreapta şi se selectează Sound Recorder Document

Option. 3. Se selectează Play.

Similar se pot efectua şi alte operaţii asupra sunetului inserat.

4.3.4. Utilizarea graficii şi animaţiei în interfeţele cu utilizatorul

Criteriul narativ. Un criteriu important de clasificare a imaginilor, ce se aplică în proiectare se referă la cât de reală poate fi o imagine. Realismul este “caracteristica narativă” a unei imagini, nu numai pentru că o imagine trebuie să fie ea însăşi cât mai reală, ci şi pentru că atunci când este creată din imaginaţie ea poate fi mai “expresivă” decât realitatea. Importanţa clasificării după caracteristici narative se vede atunci când în proiectarea aplicaţiilor multimedia se caută efectul dorit. Caracteristicile narative ale unei prezentări multimedia trebuie luate în consideraţie mai ales atunci când scopul prezentării este educaţia/învăţarea.

Figura 4.13.Pictograma

buton de sunet.

Figura 4.14. Fereastra de editare sunet

Figura 4.15. Fereastra de editare după

inserarea fisierului .wav



După acest criteriu se disting trei clase: fotografii reale, imagini grafice 3D şi imagini grafice 2D. Caracteristica narativă a unei fotografii este realismul. Cele mai bune fotografii sunt cele care reprezintă realitatea aşa cum este. Există realism credibil şi realitate uşor de reprezentat. De exemplu, dacă dorim să reprezentăm o creatură ce nu există, nu putem fotografia decât un model construit din imaginaţie. Deci nu este uşor să captăm un obiect real prin lentila fotografică pentru că este costisitor să construim fizic acel obiect. Alternativa este să creăm creatura pe calculator (utilizând instrumentele grafice ale calculatorului), dar în acest caz nu mai este realismul prin fotografiere, ci realismul imaginii create prin tehnicile de grafică 3D. Credibilitatea creaturii imaginare depinde şi de contextul în care este încadrată. Reprezentările grafice 3D modelează obiectele reale. Caracteristica narativă a acestora este că ele pot fi create si, astfel, pot fi oricât de reale, imaginare sau fantastice, după cum doreşte cel ce le creează. Problema credibilităţii imaginii este o problemă a creaţiei, iar din punct de vedere al expresivităţii, acestea pot fi uneori mai expresive decât fotografiile adevărate.

Graficele 2D sunt ilustrate ce incorporează realism suficient pentru a fi recunoscute, dar nu se compară cu realismul din graficele 3D. Graficele 2D sunt reprezentări foarte stilizate (Figura 4.16).

Din punct de vedere al caracteristicilor narative, o ilustrată este un instrument narativ mai expresiv decât o fotografie. Ilustratele tip desen animat sunt caricaturi care stilizează (prin aceasta simplifică unele trăsături şi accentuează altele) puternic. Se pot identifica mai multe motive pentru care ilustratele au un mare potenţial de a fi bune elemente narative. Cele mai evidente sunt:

- O ilustrată poate fi puternic stilizată (şi simplificată). Prin aceasta se

poate recunoaşte uşor mesajul pe care ilustrata vrea să-l transmită.

- O ilustrată este departe de a fi reală (suficient cât să fie recunoscută). În acest fel i se poate permite să distorsioneze sau să extindă realitatea astfel încât fiecare element este creat să contribuie la naraţiune şi să amplifice mesajul, indiferent de realitatea “adevărată” a lucrurilor.

Vizualizări şi simulări. Există numeroase utilizări ale graficii în aplicaţii multimedia. Un domeniu important este vizualizarea. Vizualizarea înseamnă reprezentarea grafică a datelor atunci când alt mod de interpretare este dificil (de exemplu, serii numerice de timp ca datele achiziţionate de la un sonar ce descrie relieful de pe fundul mării). Vizualizarea are multe posibilităţi de utilizare. Reprezentarea prin sectoare de cerc a unor date procentuale (pie-chart în engleză) este o formă de vizualizare. Animaţia, de asemenea, ajută la vizualizarea unui proces mai dificil. Al doilea exemplu de vizualizare este numit şi simulare.

Figura 4.16. Exemplu de ilustrată



O altă posibilă definiţie pentru vizualizare şi simulare este: Ele ajută utilizatorii să “vadă” esenţa/înţelesul datelor şi/sau informaţia grafică.

Simulatoarele sunt frecvent utilizate să explice, să experimenteze, să testeze sau ca mijloc de predicţie. Ca materiale educaţionale sunt foarte bune instrumente. De exemplu, ele ajută un student să vadă cum funcţionează un motor cu combustie internă şi să experimenteze interactiv pentru a înţelege esenţa funcţionării.

Simulatoarele ajută în procesul de învăţare despre unele echipamente ce sunt mai complexe, riscante sau scumpe. De exemplu, un simulator de zbor pentru antrenamentul piloţilor. Acestea pot fi şi instrumente pentru predicţia sau testarea comportamentului în caz de curenţi de aer simulaţi într-un tunel în care se află şi o construcţie simulată. Specialiştii pot vedea cum se va comporta construcţia în condiţii simulate de vânt fără a cheltui resurse financiare pentru o construcţie reală.

Alte exemple de vizualizări şi simulări sunt numeroase. O vizualizare este şi planul unei construcţii specificate în mai multe tabele (aplicaţii spreadsheet). Un exemplu de vizualizare mai complexă este vizualizare în 3D a datelor prin tehnologia CAVE, unde CAVE înseamnă Computer Aided Visual Enviroments. În principiu, CAVE permite reconstrucţia (pe baza datelor) a unui desen holografic tridimensional (real sau virtual). Exemple pot fi găsite pe site-ul http://www.cave.vt.edu/.

Spaţiul Web conţine numeroase lumi virtuale ce pot oferi vizualizări interactive ale unor realităţi (de obicei virtuale, dar uneori şi reale). Ele includ oraşe/societăţi 3D de care cel care navighează se poate impresiona sau poate interacţiona (ca participant în acea lume virtuală). O listă de exemple se poate găsi la http://dir.yahoo.com/Computers_and_Internet/Multimedia/ Virtual_Reality/Ehibits.

Aceste lumi nu sunt numai virtuale. Ele pot fi simulări ale unor locuri sau societăţi de pe glob. “Virtual Earth” este un exemplu ce oferă imagini digitizate ale unor parcuri (http://www.virtualearth.com). Deşi aceste lumi virtuale sau alte vizualizări/simulări 3D sunt asociate cu jocurile sau alte aplicaţii recreaţionale ele pot avea şi un rol în domeniul educaţional. De exemplu, la geologie, se pot vizualiza/simula prin aplicaţiile CAVE straturile scoarţei terestre dintr-o regiune unde are loc un cutremur. Similar, un la arhitectură se poate vizita ca turist virtual o construcţie importantă din punct de vedere arhitectural. Mai poate avea şi un ghid (text sau voce) care să-i dea explicaţii.

Reprezentările grafice sunt considerate una din cele mai răspândite forme de exprimare cu efecte narative şi pedagogice pozitive mai ales în domeniul educaţional. Chiar şi o imagine statică are o poveste de spus, iar povestea poate fi cunoscută prin citire. Dar dacă imaginea mai este şi în mişcare şi dacă este dublată şi de un dialog, efecte sonore sau muzică, ea devine un mediu ce captează atenţia (şi o menţine captată) relativ uşor. Dacă imaginea este stilizată şi animată, eliberată de restricţiile de realism, nu mai există practic limitări la ceea ce poate fi cu succes exprimat.



Rezultă astfel că imaginile grafice, în special cele animate (şi cu extindere la video) sunt cu siguranţă utile în educaţie. Există unele limitări precum costul unei producţii sau costul şi dificultatea scrierii unui scenariu cu efecte pedagogice planificate. Dacă aceste limitări pot fi depăşite, pare cu siguranţă avantajoasă utilizarea imaginilor grafice, vizualizărilor, simulărilor, animaţiilor în scop educaţional. Mai există totuşi unele probleme de considerat: - Experienţa a arătat că vizualizarea are un efect pozitiv asupra învăţării. Totuşi, nu se cunoaşte cât de bine este păstrată în timp informaţia astfel reţinută. - De asemenea, experienţa a demonstrat efectul negativ al vizualizării fără interactivitate, care este posibilă în cazul video: existenţa unei totale apatii. - Se poate critica şi prezenţa în acelaşi timp a unor prea multe elemente media. De exemplu, o secvenţă video cu un profesor ce explică şi un text ce curge într-o altă zonă a ecranului nu face decât să reducă efectul de înţelegere în loc să-l mărească. Aceasta pentru că cele două elemente media prezintă informaţii echivalente prin intermediul aceluiaşi organ perceptiv. În acest fel organul perceptiv de supraîncarcă şi procesul cognitiv de asemenea. Utilizarea imaginilor grafice, a vizualizărilor, simulărilor şi imaginilor animate poate fi un succes dacă se ţine cont de următoarele sugestii: - dacă reţinerea informaţiei se poate asigura prin exemple practice; - dacă valoarea de divertisment şi interacţiune se poate adăuga materialului didactic astfel încât să se evite apatia şi dezinteresul; - dacă elementele media sunt utilizate astfel încât să se evite supraîncărcarea şi alte discrepanţe.


Completaţi spaţiile libere pentru următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 1. Cele două soluţii posibile de realizare a sistemului de navigaţie sunt prin interfeţe de tip _________ sau prin sistem de Help. 2. Cea mai bună interfaţă cu utilizatorul solicită cel mai _______ efort de învăţare.

3. O ilustrată este un instrument narativ mai ________________ decât o fotografie.



4. Când se doreşte obţinerea unui anumit efect sonor se ţine seama de caracteristicile _____________ ale elementului audio .

5. Vizualizarea unui proces mai dificil cu ajutorul animaţiei se numeşte ___________ procesului.

Răspunsurile se găsesc la sfârşitul unităţii. 4.4. Realizarea practică a unei prezentări multimedia

Studiu de caz este un proiect multimedia ce se referă la construirea şi recepţia unei construcţii. Proiectul se poate realiza mai rapid cu Microsoft Powerpoint pe platforma Windows. După o specializare în utilizarea instrumentului Macromedia Director se poate opta şi pentru o prezentare mai avansată. Procesul de proiectare constă din 3 etape şi mai multe iteraţii. Etapele sunt de creare a setului de panouri de prezentare, asamblarea elementelor media în prezentare şi de rafinare. Asamblarea elementelor media se referă la obţinerea în formă digitizată a acestora prin prelucrarea lor primară şi gruparea în panourile de prezentare. Această etapă poate avea mai multe iteraţii până la obţinerea unor rezultate satisfăcătoare din punct de vedere al elementelor media incluse în prezentare. Rafinarea îmbunătăţeşte calitatea prezentării.

4.4.1. Crearea setului de panouri de prezentare

Se porneşte de la materialul sursă ce poate fi: mai multe fotografii, un articol de revistă, părţi decupate din ziare, desene de proiectare, documente oficiale şi un număr de casete cu sunete înregistrate. Primul set de panouri de prezentare este o structură ierarhică cu ramificaţii pentru fiecare subiect, aşa cum se vede în figura de mai jos (Figura 4.17).



Meniu principal

Fotografie 1 Desen de proiectare 1

Text articol 1

Document oficial 1

Fotografie 2 Desen de proiectare 2

Text articol 2

Document oficial 2 Sunet

Figura 4.17. Primul set de panouri de prezentare.

Meniul principal se proiectează astfel încât să conţină butoane etichetate clar, care facilitează navigarea în prezentări liniare ale fiecărui subiect. Din orice ecran al proiectului utilizatorii se pot întoarce la meniul principal. Secvenţele sonore se inserează acolo unde au sens şi se redau prin intermediul butoanelor de pe ecran, pe care utilizatorul execută clic. Din punct de vedere administrativ, este necesar şi un buton de Ieşire inclus, de asemenea, în meniul principal, astfel încât la execuţia a cel mult două click-uri utilizatorii pot părăsi aplicaţia.

4.4.2. Asamblarea prezentării

Prelucrarea primară. În această etapă: • Fotografiile sunt digitizate folosind un scanner cu pat. Fotografiile cu

contrast slab şi culori şterse se pot digitiza în nuanţe de gri, iar cu Adobe Photoshop se poate creşte contrastul. Toate imaginile tipărite sunt scanate, tăiate la aceeaşi dimensiune, optimizate şi stocate ca obiecte bitmap.

• Documentele oficiale sunt şi ele digitizate folosind scanner-ul. • Articolele din revistă şi ziare sunt şi ele scanate. Cu un program de

recunoaştere optică a caracterelor, OCR, acestea sunt convertite în format ASCII. Textele din articole sunt importate în proiect.

Conţinutul obţinut din prelucrarea primară este adunat în directorul Povestea Construcţiei (pentru Director panoul Cast).

Modificarea setului de panouri de prezentare. Procesul de dezvoltare este unul iterativ, această etapă fiind o nouă iteraţie a primei etape pentru a îmbunătăţi rezultatele obţinute din prima iteraţie. Astfel, pentru a evita o posibilă monotonie dată de gruparea tuturor fotografiilor pe un singur ecran se poate organiza o altă formă de prezentare. Imaginile captate din fotografii se combină cu textele din articole formând o naraţiune. Astfel, setul de panouri de prezentare se modifică după cum este descris în figura 4.18.



Meniu principal

Fotografie 1 Text articol 1

Desen de proiectare 1

Document oficial 1



Document oficial 2 Sunet

Figura 4.18. Prima iteraţie.

Combinaţia dintre fotografii şi text determină crearea unui număr de ecrane. Aceste fotografii sunt plasate în alt tip de panou de prezentare, iar fragmentele de text sunt adăugate prin câmpuri de text. Se lasă posibilitatea parcurgerii rapide a fotografiilor cu ignorarea textului prin crearea unui buton special care determină parcurgerea imaginilor până când se execută clic cu mouse.

Prelucrarea primară. Se revine la prelucrarea primară a restului de fotografii ce nu au fost corelate cu povestea construirii casei. Documentele oficiale şi schiţele de proiectare sunt şi ele luate în considerare.

Documentele oficiale au rolul de autentificare a proprietăţii şi autorizare a construcţiei, deci prin scanare caracterele din imaginile scanate trebuie să poată fi citite la o rezoluţie de 96dpi. Schiţele de proiectare prezintă viziuni de proiectare şi pot fi scalate astfel încât să încapă pe ecran.

Modificarea structurii de navigare. O nouă iteraţie e necesară pentru efectuarea unei noi modificări a structurii de navigare datorită existenţei unor imagini suplimentare interesante ce nu pot fi corelate cu textul. Astfel se mai adaugă ramificaţii separate accesibile prin intermediul unor butoane din meniul principal. Modificarea este posibilă deoarece ecranul nu devine prea aglomerat. În caz contrar se pot adăuga submeniuri până la epuizarea materialului obţinut din prelucrarea primară de la etapa anterioară. Al treilea set de panouri de prezentare este structurat ca în figura 4.19.



Meniu principal



Document oficial 1



Document oficial 2

Peisaje înconjurătoare

Amenajarea grădinii

Petrecere de recepţie

Sunet

Sunet

Figura 4.19. Iteraţia a doua.

Adăugarea secvenţelor sonore. Secvenţele sonore sunt înregistrate şi digitizate. Redarea acestor secvenţe sonore se face prin adăugarea unui buton special în formă de difuzor. Când se execută clic pe pictograma în formă de difuzor este redat un sunet.

4.4.3. Rafinarea prezentării

Butoanele din meniul principal se pot asorta la o culoare potrivită cu fundalul. Fundalul poate să fie o imagine sugestivă pentru tema proiectului. Textul se poate prezenta mai fantezist (scris cu caractere Helvetica) prin aplicarea unei umbre proiectate. Un buton special de salt se poate construi astfel încât să permită deplasarea directa la orice imagine din secvenţă. Se mai pot adăuga obiecte animate sugestive.


Completaţi spaţiile libere pentru următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 1. Etapa de asamblare a elementelor media poate avea mai multe _________ până la obţinerea unor rezultate satisfăcătoare. 2. Rafinarea ________________ calitatea prezentării.

3. Pentru ca utilizatorii să poată părăsi o prezentare, în panourile de prezentare se include un ___________ de ieşire.



4. Pentru obţinerea unui text în format ASCII din articole de ziare este necesar un instrument software numit _______ .

5. O pictogramă în formă de _______ permite redarea unor secvenţe sonore. Răspunsurile se găsesc la sfârşitul unităţii.

Tema de reflexie 3 Prezintă în maxim 500 de cuvinte un eseu despre un proiect multimedia pentru o disciplină care se predă elevilor. Arată ce tipuri de elemente media sunt necesare şi care sunt efectele lor şi defineşte ce calificări sunt necesare din punct de vedere al elementelor media în scopul organizării unui profil pentru o echipă de dezvoltare.

Acest eseu va fi notat cu maxim 20 de puncte. 5 puncte vor fi acordate pentru corectitudinea exprimării, 10 puncte pentru argumentare şi 5 puncte pentru inventivitate.

Am ajuns la sfârşitul unităţii de învăţare nr. 4. Vă recomand să faceţi o recapitulare a principalelor elemente prezentate în această unitate şi să revizuiţi obiectivele precizate la începutul unităţii. Este timpul pentru întocmirea Lucrării de verificare nr. 4 pe care urmează să o transmiteţi tutorelui. Conţinutul lucrării se găseşte la paginile 131, 132 şi 133.




Răspunsuri şi comentarii la întrebări Testul 4.1.: 1. a; 2. a; 3. c; 4. b; 5. d; Testul 4.2.: 1. A; 2. F; 3. A; 4. F; 5. A; Testul 4.3.: 1. modal; 2. mic; 3. expresiv; 4. narative; 5. simulare; Testul 4.4.: 1. iteraţii; 2. îmbunătăţeşte; 3. buton; 4. OCR; 5. difuzor; Tema 4.5.

Pentru fiecare tip de mediu se precizează efectul dorit şi se vor alege componentele hardware şi software necesare pentru obţinere a acestui efect. Calificările şi competenţele necesare pot include graficieni pentru realizarea elementelor grafice, producători video pentru secvenţele video, producători audio pentru editarea sunetelor sau programatori pentru implementarea programelor.






1. Enumeraţi cele trei niveluri de structurare a sistemelor multimedia şi descrieţi funcţiile fiecărui nivel.

(5 puncte)

2. Enumeraţi patru dintre clasele de aplicaţii şi descrieţi prin ce caracterizează fiecare clasă.

(5 puncte)

3. Identificaţi patru categorii de calificări şi competenţe de care se ţine seama în etapa de planificare a aplicaţiilor multimedia .

(5 puncte)

4. Care este obiectivul principal al etapei de proiectare şi ce alte trei obiective mai pot fi urmărite?

(5 puncte) 5. Enumeraţi trei repere principale în evaluarea uşurinţei în operare a interfeţei cu utilizatorul.

(5 puncte)



6. Enumeraţi 4 tehnici prin care se pot obţine instrucţiuni eficiente? (5 puncte)

7. Care sunt cele două activităţi tehnice ce se efectuează în etapa de producţie?

(5 puncte) 8. Identificaţi cele patru tipuri de activităţi organizatorice ce trebuie considerate în etapa de producţie ?

(5 puncte) 9. Identificaţi două tipuri de testări şi descrieţi care este deosebirea dintre acestea?

(5 puncte) 10. Identificaţi două cerinţe care trebuie respectate în etapa de testare?

(5 puncte) 11. Definiţi ce este un pachet de distribuţie şi exemplificaţi trei dintre tipurile de elemente incluse.

(5 puncte) 12. Enumeraţi cele patru tipuri de structuri de organizare fundamentale pentru navigaţie şi descrieţi pe scurt în ce constă fiecare.

(5 puncte) 13. Identificaţi cele două tipuri de structuri de navigaţie ce se stabilesc pentru o aplicaţie multimedia şi descrieţi pe scurt ce reprezintă fiecare.

(5 puncte) 14. Identificaţi trei categorii de butoane ce pot fi incluse într-o prezentare.

(5 puncte) 15. Daţi o soluţie în problema utilizatorilor cu diferite niveluri de experienţă şi argumentaţi avantajul acesteia.

(5 puncte)

16. Indicaţi două destinaţii ale textului din prezentările multimedia din punct de vedere al informării utilizatorilor.

(5 puncte) 17. Enumeraţi trei criterii de clasificare a elementelor audio şi indicaţi importanţa acestora în proiectarea sunetului.

(5 puncte) 18. Indicaţi un criteriu de clasificare a imaginilor şi cum se aplică el în proiectarea prezentărilor multimedia.

(5 puncte)



19. De fapt nu există un subiect 19 propriu-zis. Dar vă semnalez astfel că tutorul vă acordă o notă pentru calitatea exprimării, pentru modul de organizare şi pentru concizia cu care a fost redactată. (Vă rog să treceţi numărul aproximativ de cuvinte al lucrării dvs. pe ultima pagină a acesteia).

(10 puncte) Sinteza

• Etapele de realizare a unei aplicaţii multimedia sunt planificarea şi stabilirea costurilor, proiectarea, producţia, testarea şi depanarea şi livrarea

• Aplicaţiile multimedia se bazează pe diverse componente hardware şi software incorporate într-un sistem multimedia. Trebuie reţinut că sistemele multimedia integrează componente pentru stocarea informaţiilor, componente de intrare şi de ieşire şi componente de comunicaţie. Pe această infrastructură hardware se lucrează cu diverse instrumente software pentru editarea sau procesare textelor, instrumente grafice, instrumente de achiziţie şi editare a sunetelor, instrumente pentru achiziţie video şi procesare de filme digitale şi instrumente de creaţie a prezentărilor multimedia.

• Proiectarea structurii unei aplicaţii multimedia trebuie să ţină seama de harta de navigare şi de panourile de prezentare

• Utilizarea diverselor medii în prezentări trebuie să ţină seama de criterii specifice precum lărgimea de bandă a semnalelor digitale, forma de stocare sau compresie, criteriul narativ , etc. Vizualizările şi simulările în cazul sunt exemple de utilizare pentru grafică.

• Realizarea unei prezentări multimedia include crearea setului de panouri de prezentare, asamblarea prezentării şi rafinarea acesteia.


1. Neagu Ciprian-Daniel, Bumbaru Severin, Sisteme Multimedia – Grafică pe calculator, Ed. Matrix ROM, Bucureşti, 2001, pg. 83-122. 2. Vayghan Tay, Multimedia – Ghid Practic, Editura Teora, Bucureşti, 2002, pg. 30-128.

Tehnologii web pentru multimedia


Unitatea de învăţare Nr. 5 TEHNOLOGII WEB PENTRU MULTIMEDIA Obiectivele unităţii 5 ........................................................................................................ 134 5.1. Hipermedia ............................................................................................................... 134 5.1.1. Conceptul hipermedia............................................................................................ 134 5.1.2. Documente marcate .............................................................................................. 138 5.1.3. SGML .................................................................................................................... 139 5.2. Limbaje de marcare a documentelor ........................................................................ 141 5.2.1. HTML..................................................................................................................... 141 5.2.2. XML ....................................................................................................................... 143 5.2.3. SMIL ...................................................................................................................... 145 5.3. Multimedia pe web.................................................................................................... 147 5.3.1. Serviciul Web pentru multimedia ........................................................................... 147 5.3.2. Tipuri MIME ........................................................................................................... 150 5.3.3. Tehnologia Streaming............................................................................................ 152 5.4. Colaborarea grupurilor de utilizatori prin sisteme multimedia distribuite ................... 156 5.4.1. Clase de aplicaţii ................................................................................................... 156 5.4.2. Aspecte în realizarea aplicaţiilor de colaborare ..................................................... 158 Răspunsuri şi comentarii la întrebări .............................................................................. 162 Lucrarea de verificare nr. 5.............................................................................................. 163 Sinteza ........................................................................................................................... 165 Bibliografie selectivă ........................................................................................................ 166



În unitatea 1 am discutat despre Internet unde am explicat transferul de informaţii prin reţeaua Internet şi am analizat utilizarea protocoalelor din stivă şi a serviciilor pentru comunicarea unor informaţii variate precum text, imagini, informaţii continue în timp. Unităţile următoare au detaliat tehnologiile informaţiilor utilizate în sistemele multimedia şi au arătat cum se poate dezvolta o aplicaţie multimedia pe un sistem izolat. În această unitate vom discuta despre aplicaţii multimedia bazate pe serviciul Web al Internetului prin prezentarea structurilor hipermedia ce se pot fi obţinute pe prin utilizarea limbajelor de marcare şi a tehnologiilor de comunicare în Internet pentru medii continue. În final vom evidenţia principalele aspecte ale tendinţei actuale de colaborare a grupurilor de utilizatori prin sisteme multimedia distribuite în Internet.

Obiectivele unităţii 5 La terminarea studiului acestei unităţi de învăţare despre tehnologiile Web pentru multimedia veţi fi capabil să: • Descrieţi şi să explicaţi structurile hipermedia • Utilizaţi principalele marcaje din cele mai cunoscute limbaje de marcare. • Dezvoltaţi aplicaţii multimedia bazate pe serviciul Web şi tehnologia streaming. • Explicaţi diferite aspecte ale colaborării grupurilor de utilizatori prin sisteme multimedia

distribuite în Internet. 5.1. Hipermedia 5.1.1. Conceptul hipermedia

Istoric. Pentru a înţelege noţiunea de hipermedia, trebuie să vedem mai întâi ce înseamnă hipertextul. În anul 1965, Ted Nelson, inventează termenul hipertext (text nelinear) pe care-l defineşte ca fiind „material scris sau grafic interconectat într-o manieră complexă care, în mod convenţional, nu poate fi reprezentat pe hârtie. El poate conţine cuprinsuri ale propriului său conţinut şi relaţiile dintre diverse părţi componente; poate, de asemenea, conţine adnotări, adăugiri şi note de subsol pentru cei care doresc să-l examineze.”

Definiţiile hipertextului sunt diverse [5]. J. Smith şi S. Weiss consideră că hipertextul reprezintă:

1. o formă de document electronic;

2. o metodă de organizare a informaţiilor în care datele sunt memorate într-o reţea de noduri şi legături, ce poate fi accesată prin intermediul navigatoarelor interactive şi manipulată de un editor structural.

W. Weilland şi B. Schneiderman apreciază că hipertextul denotă o tehnică pentru organizarea informaţiei textuale printr-o metodă complexă neliniară în vederea facilitării exploatării rapide a unei cantităţi mari de cunoştinţe. Conceptual o bază de date hipertext poate fi gândită ca un digraf, unde fiecare nod poartă un fragment de text şi unde arcele grafului conectează



unele fragmente de text cu altele înrudite. Pentru a vizualiza textul dintr-o astfel de bază de date, utilizatorul se va folosi de o interfaţă, traversând legăturile.

Ted Nelson este şi creatorul unui sistem hipermedia: Xanadu („locul magic al memoriei literare” după cum îl descrie poetul Samuel Taylor Coleridge în poemul „Kubla Kahn: Or, A vision in a Dream”, scris în anul 1978). Ideea de bază a proiectului Xanadu era aceea de a concepe un sistem care să conţină întreaga literatură universală, plus alte informaţii, într-un singur depozit de date.

Prototipul lui Xanadu există într-o versiune dezvoltată de Autodesk (niciodată făcută publică, în ciuda numeroaselor anunţuri a unor variante de test) şi în 1991 permitea: stocare digitală a informaţiilor de tip text, grafică, video, etc.; legături flexibile între documente (la nivel de caracter, cuvânt, fragment de imagine etc.); ataşarea de senzori activi părţilor de documente; controlul versiunilor şi compararea lor; accesul concurent şi securizat al mai multor utilizatori.

Desigur, în prezent, Xanadu a fost depăşit de ceea ce înseamnă Web-ul, dar multe dintre ideile de pionierat ale lui Nelson se regăsesc în cadrul WWW sau al altor sisteme hipermedia actuale. Definiţii. Un document reprezintă mulţimea de informaţii structurate, preînregistrate sau generate în timpul unei prezentări, ce acoperă diferite medii destinate percepţiei umane şi accesibile procesării de către calculator. Un document multimedia este un document caracterizat prin

• cel puţin un mediu continuu (dependent de timp), • un mediu discret (independent de timp), • integrarea este definită prin relaţiile dintre mediile ce se prelucrează în

diferite moduri. Ideea de bază:

• Abstractizarea diferitelor forme de prezentare şi mijloace de manipulare face posibilă integrarea, descrierea uniformă şi prelucrarea documentelor.

Arhitectura unui document descrie legăturile dintre elementele individuale reprezentate prin următoarele modele:

• Modelul de manipulare, care descrie toate operaţiile permise a fi efectuate în acel document;

• Model de prezentare, care defineşte cum poate fi prezentat acel document, ex. Pagină de web, carte interactivă.

• Model de reprezentare care defineşte protocolul pentru schimbul de informaţii dintre diferite sisteme de calcul şi formatul acestor date.

Figura de mai jos (Figura 5.1.) ilustrează legătura dintre elementele arhitecturii unui document.



Structura documentului reprezintă organizarea logică a informaţiei, de exemplu cuprinsul. Documentele tradiţionale pot conţine doar text şi imagini statice. Ele pot fi organizate liniar. O structură logică ar fi, de exemplu, capitole, secţiuni, subsecţiuni, paragrafe. La transferul documentelor pentru schimbul de informaţii este necesar ca tot ce este legat de acel document să fie transferat. Acesta include: conţinutul, structura şi prezentarea. De aceea, apare în mod obiectiv necesitatea

descrierii structurii şi prezentării documentului odată cu conţinutul acestuia. Hipertext. În mod tradiţional formatul în care circulă un document este liniar (ex. o carte). Dar noi, oamenii, nu gândim în acest mod. Noi căutăm şi stabilim asociaţii, facem ierarhizări şi clasificări arborescente, găsim legături şi formăm reţele semantice. În concluzie, este necesar să descriem şi structura informaţiilor într-un mod corespunzător gândirii, să găsim mijloacele de prezentare adecvate prin care să transmitem sau să facem schimb de informaţii.

În mod tradiţional, procesul de producţie pentru un text se bazează pe liniarizare. Informaţiile deţinute de un autor sunt aşternute pe hârtie în mod liniar, chiar dacă ele provin dintr-un mediu altfel structurat. La schimbul de informaţii, un cititor preia forma liniară în care este scris acest

text şi de-liniarizează informaţiile prin acumularea acestora în memoria sa. Figura 5.2. descrie procesul tradiţional de creare/publicare a informaţiilor. În cazul unui hipertext, procesul este diferit. Autorul asociază o anumită structură de navigare unui conţinut. Liniarizarea are loc înaintea schimbului de informaţii. Cititorul obţine structura şi poate naviga individual.

Autor Cititor

Liniarizare De-Liniarizare

Figura 5.2. Creara si publicarea tradiţională a

informaţiilor.

Structura

Conţinut

Model de prezentare

Model de manipulare

Model de reprezentare

Figura 5.1. Arhitectura unui document.



În comparaţie cu documentele tradiţionale, hipertextul are o proprietate fundamentală, şi anume, legătura neliniară dintre informaţii (Figura 5.3.). Ordinea de obţinere a informaţiilor poate fi variabilă nu numai secvenţială, astfel încât cititorul poate să stabilească ce “cale de citire” doreşte. Asociaţiile se realizează prin referinţe (legături). Referinţele conţin informaţii şi conectează unităţi de informaţii. Producătorul stabileşte referinţele, iar cititorul le selectează.

Comparaţia dintre un text normal şi un hipertext este similară cu comparaţii între secvenţial şi ne-secvenţial; sau pentru interfaţă, cartea comparată cu mediul digital al sistemului de calcul; autorul tradiţional comparat cu ideea că cititorul poate fi autorul.

Structura unui hipertext este un graf format din noduri şi legături dintre noduri. Conceptele esenţiale din hipertext/hipermedia sunt:

• nodurile, ce reprezintă unităţi de informaţii • legăturile, permit conexiuni cu alte unităţi de informaţii • navigaţie, ce reprezintă procesul de deplasare prin baza de date a

hipertextului. Prin urmărirea legăturilor (săgeţi sau legături) se poate naviga prin document. Rădăcina săgeţilor se numeşte ancoră.

Serviciul World Wide Web este mediul documentelor

hiperconectate, reprezentând o colecţie foarte mare de documente răspândite în întreaga reţea Internet. Hipermedia. Hipertextul este un document ce conţine doar text şi uneori

imagini, dar nici un mediu continuu, cu legături neliniare. Hipermedia se referă la sisteme multimedia care includ o structură neliniară de unităţi de informaţii (Figura 5.4.). Diverse obiecte şi documente multimedia ce conţin hiperlegături definesc conceptul de hipermedia.

Figura 5.3. Hipertext.

Hipermedia = Hipertext + Multimedia

Hipertext MultimediaHipermedia

Figura 5.4 Hipermedia.



5.1.2. Documente marcate La transferul unui document este necesară transferarea nu numai a conţinutului, dar şi a structurii şi prezentării documentului. Pentru a specifica structura documentului şi cum este prezentat, trebuie să introducem comenzi în document. Aceste comenzi se numesc marcaje. Există două tipuri de marcaje, a) logice şi b) vizuale. Un marcaj logic identifică elementele documentului după funcţiile şi relaţiile cu alte elemente, ex. capitol, secţiune, paragraf. Acest tip de marcaj nu dă informaţii despre cum arată elementele. Avantajele marcajelor logice sunt: • Structura documentului devine explicită, astfel organizarea informaţiilor

este mai clară. • Devine mai uşor de păstrat în aceeaşi prezentare a documentului. Dezavantajul este că procesul de afişare a documentului este mai lung. Marcajele vizuale definesc cum se vor afişa elementele. De exemplu, titlul unui capitol se formatează cu font Arial Bold de 16 puncte, în timp ce titlul unei secţiuni se formatează cu font Times New Roman de 14 puncte. Prin aceste marcaje, efectele vizuale devin explicite, documentul fiind mai uşor de afişat. Exemple de marcaje logice şi marcaje vizuale (Tabel 5.1). Tabel 5.1. Marcaje logice şi vizuale.

Marcaje logice Marcaje vizuale \chapter { Tipuri de medii} \begin {chapsum} Acest capitol descrie tipurile de medii ce pot fi integrate într-un sistem multimedia si tehnologiile asociate acestora. \end {chapsum} \section {Audio} Asa cum s-a aratat în Capitolul ~\ref{cap-comp}, mediile \htype {:Audio} reprezinta sunetele. \begin {figura} [htbp] \includegraphics {audio.eps} \caption {Clasificarea tipurilor audio} \end {figura}

\font {Arial} {b} {16pt} {Tipuri de medii} \indent {lin}{lin} Acest capitol descrie tipurile de medii ce pot fi integrate intr-un sistem multimedia si tehnologiile asociate acestora. \endindent \font {Times New Roman}{b} {14pt}{Audio} \indentline Asa cum s-a aratat în Capitolul ~\ref{cap-comp}, mediile \text {:Audio} reprezinta sunetele. \center \includegraphics {audio.eps} \font {Roman}{b}{12pt} {Clasificarea tipurilor audio} \endcenter

Cele două tipuri de marcaje sunt utilizate, de obicei, împreună într-un singur document.



Capitol

Font capitol

bloc bloc bloc

Pagina 1 Pagina 2 Pagina 3

Sumar capitol

Secţiune 2 Secţiune 3

Sectiuni Structura logică

Conţinut

Structura de prezentare

Titlu capitol

Secţiune 1

Carte

Figura 5.5. Aspecte logice şi vizuale ale unui document Cele două aspecte ale unui document pot fi văzute în acelaşi timp în Figura 5.5. Dacă privim de sus în jos, vom vedea structura logică a documentului, iar dacă privim de jos în sus vom vedea aspecte de prezentare a documentului.

5.1.3. SGML

Încă din 1980 necesitatea de a publica documente în formă electronică a

devenit din ce în ce mai evidentă. Institutele ANSI şi ISO au specificat standarde pentru marcarea documentelor. Standardul ISO (ISO:8879,1986) specifică limbajul SGML (Standard Generalized Markup Language).

Deoarece există numeroase tipuri de documente, SGML nu specifică un singur limbaj de marcare, ci se referă la cum trebuie să fie definite limbajele de marcare (Figura 5.6.). Astfel SGML este un meta-limbaj foarte complex.

Document sursă SGML

Informaţii despre stil

Program de prezentare

Document formatat

Figura 5.6. Utilizare SGML.




Alegeţi varianta corectă pentru următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 1. La transferul unui document în reţea este necesar ca acesta să fie descris prin:

a. Conţinut, structură şi mod de prezentare b. Numai prin conţinut şi structură c. Conţinutul este suficient d. Conţinut şi mod de prezentare

2. Proprietatea fundamentală a hipertextului este:

a. Legătura liniară dintre informaţii b. Legătura neliniară dintre informaţii c. Ordinea secvenţială de obţinere a informaţiilor d. Utilizarea textului.

3. Hipermedia reprezintă:

a. Colecţia de documente hipertext dintr-o companie multimedia b. Colecţia de documente hipertext accesibile prin Internet c. Instrumentele de creaţie multimedia ce integrează documente

hipertext d. Documente multimedia ce conţin hiperlegături

4. Marcajele introduse într-un document nu dau informaţii despre:

a. Structura documentului b. Conţinutul documentului c. Prezentarea documentului d. Efecte vizuale speciale

5. SGML este un limbaj care se referă la: a. Comenzile de marcare logică a documentelor b. Comenzile de marcare vizuală a documentelor c. Cum trebuie definite limbajele de marcare d. Toate comenzile de marcare pentru un document




5.2. Limbaje de marcare a documentelor

5.2.1. HTML Evoluţia HTML. În prezent cel mai popular limbaj de marcare a documentelor este HyperText Markup Language (HTML), fiind limbajul de bază pentru World Wide Web. HTML este o aplicare a standardului SGML. Evoluţia HTML este prezentată în Tabelul 5.2. Aspecte privind HTML • Un document HTML este un fişier text. Această formă este mai

avantajoasă comparativ cu orice alt format binar, fiind mult mai uşor de transmis, de prelucrat şi de depanat.

• Instrumentele pentru editarea documentelor HTML nu sunt numeroase, Netscape Composer, Macromedia Dreamweaver, Microsoft Frontpage, etc.

• Teoretic şi în unele situaţii practice se pot edita documente HTML utilizând un simplu editor de texte.

• În prezent există numeroase convertoare şi filtre ce pot converti fişiere din alte formate în HTML. De exemplu, Microsoft Word, WordPerfect, etc.

Tabel 5.2. Evoluţia HTML HTML 1992 A început Web şi HTML HTML+ Un set de extensii modulare ale HTML HTML 2.0 Nov.1995 Standard IETF (RFC 1866) HTML 3.0 1995 Versiune draft de Internet îmbogăţită faţă de 2.0., dar

compatibilă cu aceasta. Include noi elemente precum tabele şi stiluri simplu de formatare

HTML 3.2 Jan. 1997 O versiune cu noi atribute asociate tabelelor, text în mişcare în jurul imaginilor, efecte de indici inferiori şi superiori asupra textelor, etc.

HTML 4.0 18 Dec. 1997 Include alte atribute pentru multimedia, noi atribute pentru tabele, încadrări, încastrarea de obiecte, limbaje de scripting, stiluri de paginare, facilităţi mai bune de tipărire şi internaţionalizarea documentelor.

HTML 4.01 24 Dec. 1999 O variantă ce are rezolvate o serie de erori de la HTML 4.0

XHTML1.0 26 Jan 2000 Extensible HyperText Markup Language – o reformulare a versiunii HTML 4 în XML 1.0.



Elementele de bază din HTML. Un document HTML este inclus între perechea de etichete <HTML> şi </HTML> şi trebuie să conţină cel puţin două părţi: partea head şi partea body.

Elementele din partea <HEAD> sunt utilizate pentru definirea informaţiilor despre document (Tabel 5.3). Acestea nu vor fi afişate de browser. Rolul acestor informaţii este de a fi folosite de server în operaţiile de căutare după cuvinte cheie sau alte atribute de descriere. Elementele din partea <BODY> vor fi afişate de

browser. Aceste elemente sunt marcate prin etichete de tipul, <XXXX>. Există două tipuri de etichete: • Etichete de deschidere, care necesită şi etichetele de închidere asociate,

ex. <H1> şi </H1>. • Etichete fără etichete de închidere, <BR> Tabel 5.3. Elementele din partea <HEAD>

<TITLE> specificarea titlului documentului care va fi afişat pe bara de titlu a browserului.

<BASE> specificarea explicită a adresei de bază URI a documentului

<SCRIPT> adăugarea unui script în document . <STYLE> utilizatorii pot stabili reguli privind stilul utilizat în pagină <META> identificarea proprietăţilor documentului, ex. autor, data de

expirare, lista de cuvinte cheie, şi asignarea valorilor acestor proprietăţi

<LINK> definirea unei legături în această secţiune pentru a transmite informaţii despre alte relaţii

<OBJECT> autorul poate controla dacă afişarea datei va fi bazată pe surse externe sau din alte programe

Elemente din partea <BODY>. În această secţiune a unui document HTML există numeroase elemente ce pot apărea. În specificaţia DTD a versiunii HTML 4.01 se defineşte un element din BODY astfel: <!ELEMENT BODY O O (%block;|SCRIPT)+ +(INS|DEL)>

<!ENTITY % block "P | %heading; | %list; | %preformatted; | DL | DIV | NOSCRIPT |BLOCKQUOTE | FORM | HR | TABLE | FIELDSET | ADDRESS">

<!ENTITY % heading "H1|H2|H3|H4|H5|H6">

<!ENTITY % list "UL | OL">

<!ENTITY % preformatted "PRE">

<HTML> <HEAD> <META NAME="Author" CONTENT="Liliana Dobrica"> <TITLE> document simplu </TITLE> </HEAD> <BODY> <H1>Exemplu de document HTML</H1> <HR WIDTH="100%"> <P>Text </P> <HR WIDTH="50%"> <ADDRESS> Copyright 2005 Liliana Dobrica</ADDRESS> </BODY> </HTML>

Figura 4.6. Exemplu de document HTML.



Fragmentul de mai sus defineşte elementele ce pot apărea direct în partea BODY, ele nefiind incluse în alte elemente. O descriere pe scurt a acestor elemente este listată în tabelul de următor (Tabel 5.4).

Tabel 5.4. Elemente din <BODY> <P> Paragraf. Standardul recomandă autorilor utilizarea etichetei

de închidere, cu toate că este considerată opţională. <H1> Heading. Există 6 niveluri, ex. de la <H1> la <H6> <UL> Listă neordonată. Fiecare element din listă începe cu simbolul

(●). În document fiecare element al listei este marcat prin <LI>. . .</LI>.

<OL> Listă ordonată. O listă de elemente numerotate. Fiecare listă trebuie să aibă cel puţin un element.

<DL> Listă definiţie. Fiecare element dintr-o listă definiţie constă din două părţi: termenul, care este marcat prin <DT>, şi descrierea lui marcată prin <DD>.

<PRE> Text pre-formatat. <DIV> Element de grupare pentru marcarea unui text ca un element

de nivel de bloc fără definirea altor informaţii de formatare. Acest element este utilizat împreună cu atribute de identificare şi atribute de clasă şi cu stilul paginii pentru a defini informaţiile de formatare. Reprezintă forma prin care autorii pot extinde limbajul HTML.

<BLOCKQUOTE> Elementul va fi formatat ca un bloc indentat. <FORM> Este un container de butoane de control. Mai poate conţine şi

alte texte sau marcaje. <HR> Regulă aplicată pe orizontală. <TABLE> Tabel. Tabelele sunt împărţite în linii de celule de date. Fiecare

linie este marcată prin <TR> şi fiecare celulă prin <TD> <ADDRESS> Adresa. Autorii pot da informaţii de contact despre un

document. <SCRIPT> Script. Pentru a ataşa un fragment de script în document. <NOSCRIPT> Prin acest element autorii pot stabili un conţinut alternativ dacă

scriptul nu este executat. Alte elemente ce mai pot apărea: • Stilul fontului <TT> <I> <B> se poate modifica stilul fontului la

typewriter, italic sau bold • Dimensiunea fontului <BIG> <SMALL> se poate modifica în mare sau

mic. Mai există şi alte elemente ce pot fi specificate în partea BODY a unui document HTML. Acestea pot fi studiate din standardul HTML.

5.2.2. XML

XML (Extensible Markup Language) este formatul universal pentru date şi documente structurate pentru Web. XML 1.0 a devenit recomandare de la consorţiul W3C în februarie 1998. Din momentul lansării versiunii XML1.0, un număr mare de specificaţii au mai fost lansate apoi, şi multe altele au mai fost dezvoltate. XML este o aplicaţie SGML. Obiectivul principal al XML este de a permite autorilor să pună informaţiile structurate într-un document. Informaţiile vizuale pentru afişarea documentului sunt specificate într-un obiect separat.



În acest scop se utilizează adesea CSS (Cascade Style Sheets) sau XSL (Extensible Style Language). Avantajul utilizării standardului XML este caracteristica sa extensibilă. XML are definit un număr redus de etichete, dar oferă posibilitatea autorilor sau dezvoltatorilor să-şi definească propriile etichete. Totuşi, când se definesc noi etichete, trebuie luate în considerare anumite reguli. Un document care respectă aceste reguli este bine format şi se numeşte well-formed. Regulile sunt următoarele:

1. Documentul trebuie să înceapă cu următoarea declaraţie XML:

<?xml version="1.0" standalone="yes"?>

2. Elementele care conţin date trebuie să aibă etichete de început şi sfârşit. De exemplu, un paragraf trebuie inclus între etichetele <P> şi </P>.

3. Elementele care nu conţin date şi utilizează doar o singură etichetă trebuie să se încheie cu />. De exemplu, o etichetă pentru desenarea pe orizontală va fi <hr width="50%"/>

4. Documentul trebuie să conţină un singur element care să le conţină pe toate celelalte. Acest element se numeşte element rădăcină.

5. Elementele pot fi imbricate, dar nu suprapuse.

Imbricare corectă Suprapunere incorectă <B><BIG>Large bold</BIG></B>

<BIG><B>Large bold</BIG></B>

6. Valorile atributelor trebuie introduse între ghilimele. De exemplu, este

greşit să se scrie: <hr width=50%/> 7. Caracterele < şi & se folosesc numai pentru începutul etichetelor si,

respectiv, referinţe la entităţi. 8. Singurele referinţe la entităţi ce pot apărea sunt: &, <,

>, ' şi ". XML se poate extinde prin crearea unui document DTD (Document Type Definition). Documentul DTD defineşte o listă de elemente, atribute, notaţii şi entităţi ce sunt permise într-un document XML. DTD poate fi intern, adică poate fi inclus într-un document XML, sau extern, ceea ce înseamnă într-un fişier separat.

Documentul XML este valid dacă satisface toate restricţiile specificate de documentul DTD.



5.2.3. SMIL

SMIL (Synchronized Multimedia Integration Language) este un nou limbaj de marcare ce a devenit recomandare a consorţiului W3C în 15 iunie 1998. Există un număr mic de aplicaţii care pot prezenta documente SMIL. Real Player G2 este unul dintre acestea. SMIL se caracterizează prin: • Este capabil să lucreze cu diferite tipuri de medii discrete sau continue,

precum sunet, imagine, video, etc. • Autorul poate specifica unde se vor afla elementele în cadrul prezentării

SMIL. • Autorul poate specifica şi când se vor prezenta elementele. • Permite ca alegerea dintr-un număr de elemente alternative să se facă în

funcţie de starea de execuţie a sistemului. Versiunea SMIL-Boston a adoptat o mai bună definire a modelului documentului DOM (Document Object Model) şi convenţia de sintaxe XML. Un document scris în acest limbaj este împărţit în module şi fiecare modul poate fi reutilizat în alte aplicaţii XML, precum XHTML. Structura fişierelor SMIL. Ca şi orice fişier HTML, un fişier SMIL începe cu eticheta <smil>, şi este împărţit în două părţi, <head> şi <body>. Partea <head> conţine informaţii referitoare la întreg fişierul SMIL. Partea <body> conţine instrucţiuni despre cum se prezintă elementele multimedia.

<smil> <head> <!— partea head --> </head> <body> <!— partea body --> </body> </smil>

Singurul element obligatoriu din partea <head> este elementul <layout>. Acesta stabileşte cum se vor poziţiona elementele din partea <body> a documentului într-o o suprafaţă abstractă de prezentare. Mai poate conţine elemente ca <root-layout> sau <region>. Elementul <root-layout> specifică spaţiul rădăcină de prezentare vizuală pentru întregul fişier SMIL. Elementul <region> specifică un spaţiu de prezentare abstract ce poate avea un nume şi reprezintă zona de prezentare a anumitor elemente. De exemplu, poate specifica ca anumite elemente să fie afişate în anumite regiuni.



Exemplu de layout pentru SMIL <layout> <root-layout height="425" width="450" background-color="black"/> <region id="Titlu1" left="50" top="150" width="350" height="200"/> <region id="Ocupat" left="0" top="0" height="425" width="450" background-color="#602030"/> <region id="Video" left="200" top="200" height="180" width="240" z-index="1"/> </layout> Exemplul de mai sus va fi afişat ca în Figura 5.7.

Root

Ocupat Titlu1

Video

Figura 5.7. Prezentarea specificată în exemplul SMIL. Partea body conţine informaţii care se referă la comportamente în timp şi legături între acestea. Cele mai importante elemente ce pot apărea în această parte sunt: <seq> - ceea ce este conţinut în acest element formează o secvenţă temporală, adică se vor prezenta una după alta. <seq>

<video src="slide_video1.rm" region="video"/> <audio src="slide_audio1.ra"/> <video src="slide_video2.rm" region="video"/>

</seq> <par> - ceea ce este conţinut în acest element se poate suprapune. Ordinea în care se specifică nu are importanţă din punct de vedere al desfăşurării în timp a prezentării lor. <par>

<audio src="map.ra"/> <img src="map.rp" region="Ocupat" fill="freeze" dur="20s"/>

</par> Celelalte elemente ce sunt incluse în partea <body> sunt obiecte media. Acestea permit includerea diferitelor tipuri de medii în prezentări SMIL. Obiectele media sunt incluse după referinţă (prin folosirea adresei URI).




Completaţi spaţiile libere din următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 1. Un document HTML este inclus între perechea de etichete <HTML> şi _____________. 2. Elementele din partea _________ a unui document HTML sunt afişate de către browser.

3. Pentru operaţiile de căutare după cuvinte cheie, sunt utilizate informaţiile din partea _____________ a unui document HTML.

4. Eticheta ______ marchează o listă neordonată de elemente.

5. Limbajul XML se poate extinde prin crearea unui document ________________


5.3. Multimedia pe web 5.3.1. Serviciul Web pentru multimedia

În prima unitate de învăţare s-a descris cum funcţionează serviciul Web pe infrastructura asigurată de reţeaua Internet. S-a exemplificat, de asemenea, cum ajunge o pagină de Web pe ecran. HTTP (Hypertext Transfer Protocol) este protocolul original pentru comunicaţiile prin serviciul Web. În general, HTTP operează astfel: 1. Clientul deschide o conexiune cu serverul de Web şi trimite un header

HTTP. Headerul conţine o comandă HTTP, precum get, put sau post şi porţiunea de cale specificată prin URL. În header se mai pot include informaţii de autentificare, formate acceptate, etc.

2. După ce serverul prelucrează cererea, el transmite înapoi clientului headerul de răspuns urmat de pagina de afişat. Unul din câmpurile headerului specifică formatul datelor ce se returnează (text, imagini, etc.).

3. Odată ce resursa solicitată (pagina html, rezultatul unei interogări, etc.) a fost transmisă, HTTP închide conexiunea.

Cele mai importante comenzi HTTP sunt: - Get – utilizată pentru obţinerea documentelor; - Put – încărcă fişierele de pe server; - Post – este utilizată de client pentru a trimite unele rezultate înapoi

serverului.



HTTP este un protocol care nu păstrează nici o informaţie despre conexiuni între tranzacţii. Se spune ca este un protocol fără stare (în engleză stateless). Pe scurt, browserele, care sunt clienţi HTTP şi serverele de Web comunică prin protocolul HTTP. a. Browserul iniţiază o conexiune prin trimiterea unei comenzi GET. Comanda poate specifica opţional şi alte informaţii care să-i spună serverului cum trebuie returnat răspunsul. b. Serverul procesează cererea şi trimite înapoi documentul solicitat. c. Browserul prelucrează documentul şi-l afişează pe ecran. d. Se vor trimite şi alte cereri la un alt server dacă documentul primit include alte elemente legate.

Documente HTML Documente HTML

Server HTTP

Server HTTP

Hiperlegături

Browser

Reţea

Figura 5.8. Serviciul Web.

Figura 5.8. oferă o imagine de ansamblu asupra elementelor ce sunt implicate în realizarea serviciului Web. Se pot identifica aplicaţiile Server HTTP ce conţin documentele HTML asociate prin hiperlegături. Aplicaţia browser prezintă pe ecranul utilizatorului informaţiile descrise în documentele HTML. Aplicaţiile server şi browser comunică prin intermediul reţelei. Web se bazează pe protocolul HTTP care are două tipuri de mesaje, cereri şi răspunsuri. Structura acestora este prezentată comparativ (Tabel 5.5).



Tabel 5.5. Cereri şi răspunsuri HTTP. Cererile sunt trimise de clienţi serverului.

Răspunsurile sunt trimise de server ca urmare a cererilor de la clienţi.

Formatul unui mesaj de cerere este: linie cerere headere (0 sau mai multe) linie liberă corpul cererii (numai pentru cererea POST)

Formatul unui mesaj de răspuns este: linie de stare headere (0 sau mai multe) linie liberă corpul răspunsului

Linia cererii are trei părţi: cerere, adresa URI a cererii şi versiunea HTTP. Există numai trei tipuri de cereri: GET, PUT şi POST. De exemplu, o cerere simplă este: GET / HTTP/1.0

Linia de stare are trei părţi: versiunea HTTP, codul răspunsului şi expresia răspunsului. Ea indică dacă cererea a fost rezolvată cu succes. Corpul răspunsului conţine datele solicitate. Un exemplu de linie de stare este: HTTP/1.0 200 OK

Creşterea spectaculoasă a WWW se explică prin următoarele: • Oferă utilizatorului o interfaţă grafică uniformă pentru accesul la multe

servicii ale Internetului, precum e-mail, ftp, telnet, etc. • Oferă o modalitate universală de a găsi informaţiile. • Oferă o modalitate flexibilă de organizare şi legare de informaţii. URL (Uniform Resourse Locator). Locatorul universal pentru resurse, URL, este adresa universală de localizare a informaţiilor pe Internet. Specificaţia sa este dată în documentul RFC1738, din Dec. 1994.

http://www.aii.pub.ro/~multimedia/index.html

hostschema cale/date

Forma generală pentru URL este:

<schem•>: <partea_specific•_a_schemei>



Cele mai frecvent utilizate scheme sunt prezentate în tabelul 5.6. Tabel 5.6. Scheme URL.

Schema Tip de date Exemplu URL file Fişiere de

date file:/user/home/doc/undoc.txt

http Fişier HTML http://www.pub.ro/index.html news Grup de ştiri news: comp. multimedia telnet Conexiune

telnet telnet:// argus.aii.pub.ro

mailto Adresa de e-mail

mailto:[email protected]

În documentele HTML, legăturile sunt definite ca ancore astfel: <A HREF="http://www.ciid.pub.ro/index.html" > Pagina principala a catedrei < /A> URN şi URI. URL specifică doar locaţia resurselor. Deoarece acestea se pot muta sau modifica, resursele trebuie să aibă asociate nume. Numele unei resurse este cunoscut ca URN (Universal Resource Name) şi are rolul de a fi un identificator permanent şi independent de locaţia resursei. Toate URN-urile au următoarea sintaxă:

<URN> ::= urn : <NID> : <NSS> unde <NID> este Namespace Identifier - identificatorul spaţiului, iar <NSS> este Namespace Specific String – numele spaţiului. Prima parte “urn : “ este insensibila la majuscule. În funcţie de identificator se realizează interpretarea sintactică a expresiei ce reprezintă numele spaţiului. URL şi URN sunt cunoscute ca URI (Uniform Resource Identifier). De aceea, în specificaţiile HTML, legăturile sau ancorele sunt numite URI.

5.3.2. Tipuri MIME Un document HTML poate include sau lega diferite tipuri de informaţii, ex. imagini, sunete, animaţii, etc. Browserele le recunosc folosind o schemă numită tipuri MIME. MIME este acronimul de la Multipurpose Internet Mail Extension. MIME a fost primul mecanism de transfer în Internet pentru informaţii multimedia. Această schemă lucrează astfel: 1. Fiecare document poate fi de un tip recunoscut de schema de tipuri MIME 2. Tipul este recunoscut de browser pe baza extensiei din numele fişierului. 3. Tipurile sunt specificate într-un fişier .mime.type



Un exemplu de astfel de fişier este:

#mime types added by Netscape Helper type=image/gif desc="gif image" exts="gif" type=audio/x-pn-realaudio desc="RealAudio" exts="ra,ram" type=audio/midi desc="midi" exts=".mid,.midi" type=audio/x-wav desc="WAV Audio" exts="wav" type=application/postscript desc="Postscript Document" exts="ai,eps,ps" type=application/pdf desc="Portable Document Format" exts="pdf"

Lucrul cu diferite tipuri de medii. Dintre numeroasele tipuri de medii, browserele obişnuite pot lucra numai cu un număr redus. De exemplu, numai imaginile JPEG şi GIF pot fi accesate prin browsere.

Eticheta pentru o imagine este: <IMG SRC="imagini/MODEL.gif" ALT="MULTIMEDIA home" HSPACE="10" VSPACE="10" HEIGHT="400" WIDTH="600"> • Atributul SRC indică unde este fişierul cu imaginea; • Atributul ALT indică textul ce se afişează dacă browserul nu poate lucra cu

această imagine. • Atributele HSPACE şi VSPACE specifică distanţa pe orizontală şi verticală

între imagine şi elementele înconjurătoare. • Atributele HEIGHT şi WIDTH specifică dimensiunile imaginii prin înălţime,

respectiv lăţime. Browserul procesează această etichetă astfel: • Citeşte numele fişierului imaginii imagini/MODEL.gif • Solicită fişierul serverului. • Caută în fişierul .mime.type şi găseşte sufixul .gif ce corespunde

tipului image/gif • Fiind un tip de mediu cu care browserul poate lucra, acesta afişează

imaginea în pagina de web.

Pentru alte tipuri de medii există două tehnici de lucru: • Tehnica plug-ins prin care browserul se extinde cu noi componente funcţionale. Mediul care este procesat de componenta plug-in va fi prezentat prin fereastra browserului. Când se primeşte un document al cărui tip este procesat de componenta plug-in, browserul porneşte automat această componentă.

• Aplicaţiile Helper sunt programe separate executate separat. O aplicaţie helper creează şi prezintă elementul tipului de mediu într-o fereastră separată. Există şi unele aplicaţii de acest tip ce pot prezenta tipul mediului în fereastra browserului. Browserul utilizează un fişier .mailcap pentru a configura aplicaţiile helper cu tipurile de medii.



Un exemplu de fişier .mailcap

#mailcap entry added by Netscape Helper audio/x-pn-realaudio;raplayer %s #mailcap entry added by Netscape Helper audio/midi;playmidi %s #mailcap entry added by Netscape Helper application/postscript;ghostview %s #mailcap entry added by Netscape Helper application/pdf;acroread %s

5.3.3. Tehnologia Streaming Deoarece serviciul web devine din ce în ce mai popular, documentele hipermedia se pot livra şi pe Web. Majoritatea documentelor hipermedia sunt foarte mari iar, pentru a descărca întreg documentul înainte de prezentarea elementelor media, va fi necesară o perioadă mai lungă de timp. Streaming este metoda de prezentare a elementelor multimedia fără o întârziere iniţială prea lungă. Ea se aplică astfel: • Browserul solicită documentul. • După primirea şi memorarea temporară a unei părţi iniţiale din document,

browserul începe prezentarea documentului fără a mai aştepta terminarea transferului.

Această tehnologie necesită următoarele: • O componentă plug-in sau o aplicaţie helper pentru prelucrarea tipului

de mediu; • O aplicaţie media player care să pregătească tipul media pentru

prezentare; • Serverul de Web să fie configurat să recunoască şi să servească tipul

de mediu. Numeroase medii continue pot fi prezentate în acest fel prin instrumente media player. Se pot exemplifica: • Sunet — RealAudio (RealPlayer) • Muzică (MIDI) — LiveUpdate’s Crescedo, Yamaha’s MidiPlug • Video — RealVideo (RealPlayer) • Animaţii — Macromedia’s Shockwave • Realitate Virtuală — VRML player

Browser

Media player

Server Web cu fisiere audio

Client Server

Figura 5.9. Prezentarea audio prin intermediul browserului



Informaţiile audio se pot transmite în fişiere ca obiecte HTTP. Informaţiile video pot fi transmise fie sub formă de audio şi video combinate în acelaşi fişier, fie ca două fişiere separate şi aplicaţia client se ocupă de sincronizarea audio/video în prezentare. De asemenea, acestea sunt trimise tot ca obiecte HTTP. Cea mai simplă arhitectură este ca browserul să solicite aceste obiecte serverului de Web. După primirea lor, le transferă unei aplicaţii media player pentru prezentare (Figura 5.9.). Dezavantajul acestei scheme este că aplicaţia media player interacţionează cu Serverul de Web prin intermediul browserului.

Soluţia este stabilirea unei conexiuni între server şi player. Două dintre posibilele realizări ale acestei soluţii sunt arătate în figurile 5.10. şi 5.11. O posibilă realizare de stabilire a unei conexiuni dintre server şi media player este următoarea:

Browserul cere şi primeşte un fişier ce descrie prezentarea. Browserul porneşte aplicaţia media player căreia îi transmite şi acest fişier. Aplicaţia media player stabileşte la rândul său o conexiune TCP cu serverul de Web şi trimite o cerere HTTP, apoi descarcă fişierul cu datele media (Figura 5.10).

O astfel de realizare trebuie să ţină seama că protocolul HTTP nu oferă comenzi specifice datelor continue multimedia precum comenzile de pauză, derulare sau rulare rapidă înainte. De asemenea, nu permite alegerea UDP ca protocol de transport. O soluţie mai bună este utilizarea unui server de streaming (Figura 5.11).

Avantajul acesteia este că permite alegerea protocolului de transport între UDP şi TCP, iar protocolul de pe nivelul aplicaţiilor se poate defini mai bine. Posibilităţile de opţiuni se pot deduce din figura 5.12. Cu UDP serverul trimite datele la o rată de umplere potrivită pentru client. Aplicaţia player memorează temporar datele (2-5 sec.) şi apoi începe prezentarea. Cu TCP, serverul trebuie să transmită la o rată maximă de umplere sau să retransmită în caz de apariţii de erori. Aplicaţia player utilizează o memorie temporară mai mare pentru a avea o rată de consum constantă.

(1)HTTP Cerere/Răspuns pentru fişier de descriere a prezentării Browser

Media player


Client Server

(2) Fişier de descriere a prezentării

(3) Fişier audio/video solicitat si transmis prin HTTP

Figura 5.10. Media player comunică cu Serverul

de Web prin HTTP.

Browser

Media player


Client Servere

(2) Fişier de descriere a prezentării

(3) Fişier audio/video solicitat si transmis

(1) HTTP cerere/raspuns Fişier de descriere a prezentarii

Streaming Server

Figura 5.11. Media player comunică direct cu Streaming Server



O altă realizare posibilă pentru soluţia cu server de streaming este utilizarea unui alt protocol care să înlocuiască HTTP. Protocolul RTSP (Real Time Streaming Protocol) de pe nivelul aplicaţiilor este proiectat pentru medii continue astfel încât utilizatorul să poată controla prezentarea acestor medii prin comenzi precum: pauză şi continuare, derulare, rulare rapidă înainte sau repoziţionare. Acest protocol nu condiţionează tipul protocolului de transport care poate fi TCP sau UDP. De asemenea, nu defineşte nici încapsularea datelor audio/video pentru transmiterea în reţea şi nici condiţiile de stocare pentru player. Serverul şi playerul comunică prin RTSP informaţiile de control. RTSP iniţiază şi controlează transferul datelor audio/video. Asemănător cu FTP, mesajele de control ale protocolului RTSP utilizează numere de porturi diferite faţă de numerele de porturi stabilite pentru transferul datelor audio/video. Se spune că aceste mesaje de control sunt trimise out-of-band, iar datele audio/video sunt transferate pe altă conexiune TCP considerată conexiune in-band. Fragmente Shockwave. Există trei tipuri de fragmente Shockwave în funcţie de instrumentul de creaţie: Shockwave pentru Authorware, Shockwave pentru Director şi Shockwave pentru Flash. Procedura de creare a fragmentelor constă din următorii paşi: 1. Se utilizează instrumentele software de creaţie, de exemplu Authorware. Pentru crearea fragmentelor este necesară acordarea unei atenţii deosebite cerinţelor pentru Web. 2. Se creează fragmentul “shocked’. Se utilizează tehnicile oferite de aplicaţie, ex. Authorware Afterburner, pentru a crea fragmentul. 3. Se ataşează fragmentul în documentul HTML utilizând următoarea etichetă: <EMBED SRC="exemplu.aam" WIDTH=640 HEIGHT=480 TYPE="application/x-authorware-map" PULGINPAGE="http://www.macromedia.com/shockwave/download/alternates/ WINDOW=onTop PALETTE=Background> 4. Se descarcă toate fişierele pe server şi se configurează serverul astfel încât acesta să recunoască tipul de mediu.

Video extras

Rata de umplere

=x(t)

Memorare temporara

De la reţea Decompresie

si prezentare

Rata de consum

=c

Figura 5.12. Elemente variabile la memorarea temporară




Alegeţi varianta corectă pentru următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 1. Corpul răspunsului din protocolul HTTP conţine:

a. codul răspunsului b. datele solicitate c. versiunea de HTTP d. expresia răspunsului

2. URL specifică:

a. Locaţia resurselor în Internet; b. Numele resursei independent de locaţie; c. Identificatorul spaţiului; d. Numele resursei ca identificator permanent.

3. MIME sunt tipuri de informaţii recunoscute de browser pe baza:

a. Componentelor plug-in cu care trebuie extins; b. Aplicaţiilor Helper ; c. Informaţiilor din fişierul .mailcap; d. Extensiei numelui fişierului inclus în documentul HTML;

4. Streaming este tehnologia ce permite

a. Identificarea tipurilor MIME; b. Prezentarea elementelor multimedia fără întârzieri; c. Codificarea datelor multimedia dependente de timp d. Comunicarea la mai mulţi utilizatori a datelor independente de

timp.

5. Serverul de streaming are avantajul că: a. Poate comunica browserului fişierul audio/video solicitat b. Poate comunica playerului fişierul de descriere a prezentării c. Aplicaţia media player poate fi pornită automat de către

server. d. Permite alegerea şi definirea unor protocoale diferite de

HTTP. Răspunsurile le veţi găsi la sfârşitul acestei unităţi.



5.4. Colaborarea grupurilor de utilizatori prin sisteme multimedia distribuite 5.4.1. Clase de aplicaţii

Clasele de aplicaţii multimedia prin care grupuri de utilizatori pot colabora prin intermediul sistemelor distribuite de calcul au ca obiective educaţia la distanţă, video conferinţe, tele-medicină, sisteme de monitorizare, şi transmisiuni TV. Se sintetizează astfel domenii ale aplicaţiilor precum conferenţiere, comunicaţii broadcast şi video la cerere. Acestea diferă prin tipul informaţiilor comunicate (audio, video sau date), dimensiunea reţelei de comunicaţie (locală - LAN sau globală -WAN), sensul comunicaţiei (unidirecţională sau bidirecţională), dependenţa de timp (în timp real sau înregistrat) şi numărul de destinaţii (o singură destinaţie sau mai multe destinaţii). Tabelul de mai jos (Tabel 5.7) sintetizează aplicarea acestor criterii comparativ între cele trei domenii ale aplicaţiilor. Tabel 5.7. Criterii de comparaţie.

Audio Video Date LAN WAN Uni Dir.

Bi Dir.

Timp real

Înre-gistrat

1 dest.

M.multe dest.

Conferen-ţiere

√ √ √ √ √ √ √ √ √

Broadcast √ √ √ √ √ √ √ √ Video la cerere

√ √ √ √ √ √ √

Conferenţiere. În practică se pot identifica mai multe posibilităţi de realizare a conferinţelor. Aplicaţiile din acest domeniu pot fi:

• Aplicaţii pentru săli de conferinţe, • Aplicaţii pentru birouri si, • Aplicaţii combinate pentru săli de conferinţe şi birouri, executate în mai

multe puncte geografice diferite; În funcţie de tipul datelor vehiculate se deosebesc, audioconferinţe, conferinţe de date şi videoconferinţe. Valoare şi costul obţinerii informaţiei diferă de la un tip la altul (Tabelul 5.8). Calitatea audio este considerată cea mai importantă componentă într-o conferinţă. Costul Tabel 5.8. Valoarea informaţiei

Video Atractiv Videoconferinţe Suport vizual De valoare Conferinţe de

date Voce Foarte importantă Audioconferinţe



Broadcast. Aplicaţiile de tip broadcast se pot clasifica în: • Aplicaţii ce realizează comunicaţii broadcast în direct – semnalul video

este transmis direct participanţilor din diferite locuri geografice. • Aplicaţii ce realizează comunicaţii broadcast preînregistrate – prezentările

multimedia sunt produse şi livrate pe diferite suporturi de stocare: CD-ROM, DVD sau prin Internet. La distribuţia prin intermediul Internetului prezentarea multimedia este stocată pe un server de unde este apoi distribuită.

• Aplicaţii ce realizează broadcast combinat, în direct şi preînregistrat. Video la cerere. Sunt aplicaţii ce oferă date diferite de pe un server video utilizatorilor aflaţi în diverse puncte geografice prin intermediul reţelelor de comunicaţii prin tehnologia streaming prezentată în secţiunea precedentă. Reguli. Pentru toate aceste clase de aplicaţii se definesc două reguli şi anume: 1. Colaborarea la distanţă prin intermediul sistemelor de calcul nu poate înlocui colaborarea directă între participanţi. Este posibil ca în viitor, această regulă să se transforme ţinând cont de aplicaţiile de realitate virtuală care în prezent sunt utilizate doar pentru jocuri. 2. Calculatorul nu trebuie văzut ca pe un înlocuitor al omului. El este doar un instrument, iar educaţia la distanţă sau bazată pe calculator nu va substitui niciodată complet rolul profesorului. Dintre avantajele utilizării acestor clase de aplicaţii se remarcă: • Creşte eficienţa de coordonare a echipelor şi de colaborare între diferite

organizaţii; • Există posibilitatea de a controla sau influenţa informaţiile şi resursele

umane din interiorul organizaţiilor sau între organizaţii; • Reprezintă un mijloc de comunicare între echipe dispersate geografic sau

temporar. • Creşte flexibilitatea şi responsabilitatea echipelor din diverse companii în

scopul unei colaborări mai bune cu clienţii. Sistemele de poştă electronică şi Instant Messaging oferă posibilitatea comunicării între 2 sau mai mulţi utilizatori ai calculatoarelor. Utilizatorii pot comunica în timp real sau întârziat. • Comunicarea în timp real (sincronă) oferă participanţilor posibilitatea de a

interacţiona în timp real. Aceştia pot vedea mesajele tipărite pe măsură ce sunt introduse de către ceilalţi participanţi. Exemplu: aplicaţiile de chat.

• Comunicarea cu întârziere (asincronă, offline) permite ca participanţii să introducă mesajele, să le transmită şi să le poată citi la un anumit moment de timp după primire. În acest scop, participanţii dintr-un grup pot folosi în comun o cutie poştală electronică. Exemplu: aplicaţii de email, newsgroups.



Modele şi tehnologii asociate grupurilor. Aplicaţiile destinate grupurilor de utilizatori se deosebesc prin distribuţia în spaţiu şi timp. Membrii grupurilor se pot afla în acelaşi loc sau în diferite locuri geografice şi pot comunica în acelaşi timp sau la diferite momente de timp. O sinteză a modelelor de grupuri şi tehnologiile asociate acestor modele este prezentată în Tabelul 5.9.

Tabel 5.9. Modele şi tehnologii asociate grupurilor

Sincrone Asincrone Acelaşi

loc

Interacţiunile locale

- Ecrane publice - Săli de şedinţe - Discuţii

Activitatea continuă - Birouri - Afişare pentru un grup - Gestiunea proiectelor

Locuri diferite

Interacţiunile la distanţă - Videoconferinţe în săli - Videoconferinţe de birou - Ecrane comune - Aplicaţii comune

Comunicare+Coordonare

- Email - Buletine informative - Conferinţe înregistrate

În prezent predomină colaborarea asincronă între grupurile de utilizatori caracterizată prin coordonare şi punere în comun de informaţii. Aplicaţiile de Internet cu aceste funcţii sunt Email, grupuri de discuţii, agende comune de lucru. Tehnologia în acest domeniu este stabilă şi matură, scalabilă la nivelul companiilor. Există standarde de interoperabilitate şi de securitate în operare. Colaborarea sincronă este în curs de dezvoltare. Grupurile pot stabili şi discuta în şedinţe virtuale sau pot colabora în procese de producţie software interactive.

5.4.2. Aspecte în realizarea aplicaţiilor de colaborare Pentru realizarea aplicaţiilor de colaborare prin Internet se pot distinge trei categorii de probleme:

• Probleme ce ţin de infrastructură: reţele, sisteme, suport. Acestea sunt cel mai uşor de rezolvat.

• Probleme ce ţin de securitatea informaţiilor. • Probleme asociate culturii şi deprinderii de adaptare la o nouă formă de

colaborare. Acestea sunt cele mai dificile. Infrastructura. Se referă la aspecte ce ţin de reţele, sisteme şi suport. Pentru reţele, lărgimea de bandă şi gestiunea acesteia sunt problemele ce trebuie rezolvate pentru execuţia corectă a unor astfel de aplicaţii. Se disting tehnicile de măsurare a calităţii serviciilor şi rezervarea unei lărgimi de bandă suficiente. Alegerea unor protocoale de reţea corespunzătoare depinde de cerinţele aplicaţiilor.

Client la distanţă

Client

Internet

Firewall

Server de Extranet

Servere Interne

Firewall

Client



În general, problema sistemelor trebuie să ţină seama de proprietăţile de integrare şi de interoperabilitate ale sistemelor şi aplicaţiilor sau ale mediilor asociate participanţilor din aplicaţia de colaborare. Alte probleme precum întreţinerea şi evoluţia sistemelor sunt de luat în considerare, de asemenea. Suportul se referă la instrumentele şi tehnicile ce permit o funcţionare corectă şi fără erori a aplicaţiilor. Securitate. Din punct de vedere al securităţii, obiectivele sunt direcţionate spre activităţi de gestiune a riscurilor sau activităţi de evitare a riscurilor. Instrumentele software de colaborare nu oferă un sistem de securitate puternic. Funcţiile din aceasta categorie sunt: autentificare pentru verificarea identităţii participanţilor, controlul accesului la instrumentele de colaborare, criptarea datelor pentru a oferi o protecţie a datelor private şi suport firewall pentru siguranţa colaborării între parteneri. Soluţiile ce permit obţinerea acestor funcţii sunt de integrare a unor servicii de securitate. Se utilizează mecanisme externe care asigură securitatea reţelelor şi/sau oferă acces autentificat. Reţelele virtuale private VPN şi reţele Extranet sunt două tehnologii pe care se bazează aceste aplicaţii. Cele două tehnologii se caracterizează prin:

VPN

VPN

VPN

Internet

Access la distanţă

Participant din organizaţie parteneră

Participant din filiala Intranet

Participant din organizaţia Intranet

Figura 5.13. Tehnologia VPN.

• VPN (Virtual Private Network) oferă un canal de comunicaţii sigur între

două entităţi conectate la Internet. Canalul de comunicaţii format este ca un tunel prin care circulă informaţii codificate. (Figura 5.13).

• O reţea Extranet este un segment din reţeaua unei organizaţii ce poate fi utilizat în comun cu mai mulţi parteneri. Prin accesul autentificat se permite prezentarea datelor solicitate de diferiţi participanţi. O reţea de tip Extranet se poate combina cu tehnologia VPN.



Client la distanţă

Client

Internet

Firewall Server de ExtranetServere

Interne

Firewall

Client Figura 5.14. Tehnologia Extranet.

În favoarea utilizării acestor tehnologii se poate argumenta prin următoarele:

• Tehnicile de autentificare şi criptare pe care le includ aplicaţiile de colaborare oferă utilizatorilor servicii de autentificare, protecţie a datelor private şi integritate a datelor.

• Aceste tehnologii reprezintă mijloace eficiente de eliminare a unor costuri datorate închirierii unor linii de reţea între locuri geografice diferite sau pentru convorbiri telefonice între utilizatori aflaţi la distanţă sau mobili.

• Utilizatorii pot avea acces direct de oriunde la orice resursă conectată la Internet datorită proprietăţilor reţelei Internet.

• Facilitează distribuţia compartimentată a informaţiilor între diferite grupuri selectate sau organizaţii.

Cultura. Obiectivele culturale se referă la puterea de adaptare într-o nouă formă de colaborare. Modificarea structurii organizatorice de lucru şi obţinerea de beneficii bazate pe contribuţiile echipei sunt aspecte noi ce trebuie considerate la astfel de aplicaţii. De asemenea, mai trebuie remarcate obţinerea unor rezultate în termene bine stabilite şi cu divizarea efortului între participanţi într-o formă explicită a expunerii volumului de lucru. Participanţii pot fi din organizaţii diferite. Ei trebuie să cunoască procesul tehnologic astfel încât să poată realiza rezultate mai bune. Din punct de vedere social este necesară înţelegerea conceptului de comunităţi virtuale, şedinţe virtuale şi echipe virtuale. În prezent, două dintre dezavantajele în atingerea obiectivelor culturale sunt lipsa unei literaturi de îndrumare în operare, precum şi faptul că procesul de adaptare se desfăşoară în acelaşi timp cu celelalte activităţi obligatorii şi responsabilităţi asociate locului de muncă.




Alegeţi varianta corectă pentru următoarele întrebări. Fiecare întrebare valorează 20 de puncte. Punctaj minim: 80 Adevărat / Fals A/F 1. Colaborarea asincronă între grupuri de utilizatori se poate realiza prin videoconferinţe. A/F 2. Comunicaţiile broadcast sunt unidirecţionale. A/F 3. Tehnologia VPN stabileşte un canal de comunicaţii între două entităţi conectate la Internet.

A/F 4. Reţeaua Extranet este un segment din reţeaua unei organizaţii ce poate fi folosită de toţi utilizatorii Internetului fără autentificare.

A/F 5. Aplicaţiile pentru colaborarea grupurilor de utilizatori se bazează pe mecanisme externe de securitate. Răspunsurile le veţi găsi la sfârşitul acestei unităţi.

Temă de reflexie 5.5. Prezintă în maxim 500 de cuvinte un eseu despre modul în care presupuneţi că vor colabora elevii şi profesorii în procesul de învăţământ. Acest eseu va fi notat cu maxim 20 de puncte. 5 puncte vor fi acordate pentru corectitudinea exprimării, 10 puncte pentru argumentare şi 5 puncte pentru inventivitate.

Am ajuns la sfârşitul unităţii de învăţare nr. 5. Vă recomand să faceţi o recapitulare a principalelor elemente prezentate în această unitate şi să revizuiţi obiectivele precizate la începutul unităţii. Este timpul pentru întocmirea Lucrării de verificare nr. 5 pe care urmează să o transmiteţi tutorelui. Conţinutul lucrării se găseşte la paginile 164 şi 165.




Răspunsuri şi comentarii la întrebări Testul 5.1.: 1. a; 2. b; 3. d; 4. b; 5. c; Testul 5.2.: 1. </HTML>; 2. body; 3. head; 4. <UL>; 5. DTD; Testul 5.3.: 1. b; 2. a; 3. d; 4. b; 5. d; Testul 5.4.: 1. F; 2. A; 3. A; 4. F; 5. A; Tema 5.5

Se au în vedere aspectele referitoare la aplicaţiile multimedia distribuite pe Web pentru colaborarea grupurilor de utilizatori în timp real sau cu întârziere. Se va preciza structura informaţiilor şi securizarea accesului la aceste informaţii, infrastructura de comunicare, modalităţi de formare a unei culturi pentru utilizatorii unui astfel de sistem.






1. Identificaţi ce modele conceptuale sunt utilizate în definirea arhitecturii unui document electronic.

(5 puncte) 2. Identificaţi care sunt conceptele esenţiale din structura unui hipertext şi descrieţi ce reprezintă fiecare.

(5 puncte) 3. Cum se specifică în SMIL o secvenţă temporală compusă din două secvenţe video urmate de două secvenţe audio.

(10 puncte) 4. Care este URL pentru o schemă de conexiune telnet de pe maşina host argus.aii.pub.ro?

(10 puncte) 5. Cum se defineşte în HTML o ancoră la pagina principală a UPB care are adresa URL http://www.pub.ro/index.html .

(15 puncte)



6. Care este eticheta HTML pentru o imagine aflată în multimedia/animatie.gif de dimensiuni înălţime 400 şi lăţime 300, iar distanţa între imagine şi restul paginii să fie de 15?

(15 puncte) 7. Ce sunt tipurile MIME şi cum lucrează browserele cu aceste tipuri ?

(5 puncte) 8. Ce este protocolul RTSP ?

(5 puncte) 9. Cum se clasifică sistemele de conferinţe în funcţie de tipul datelor şi cum diferă valoarea şi costul tipului de informaţie?

(5 puncte) 10. Care sunt caracteristicile aplicaţiilor de colaborare asincronă la distanţă între grupurile de utilizatori?

(5 puncte) 11. Ce aspecte trebuie rezolvate pentru a asigura infrastructura aplicaţiilor de colaborare la distanţă a grupurilor de utilizatori.

(5 puncte) 12. Descrieţi tehnologiile care asigură securitatea datelor în aplicaţiile de colaborare la distanţă a grupurilor de utilizatori.


(10 puncte)



Sinteza

În această unitate s-a explicat ce înseamnă modelul unui document şi care este structura sa. Trebuie reţinut că proprietatea fundamentală a hipertextului este legătura neliniară dintre informaţii şi hipermedia reprezintă documente multimedia ce conţin hiperlegături. Structura şi prezentarea unui document se pot specifica prin inserarea unor marcaje. Există limbaje standardizate de descriere a marcajelor precum HTML, XML sau SMIL. Prezentările multimedia pot fi accesate prin intermediul serviciului Web din reţeaua Internet prin protocolul HTTP. Diferitele tipuri de medii sunt recunoscute de browserul de afişare dacă respectă formatul MIME. Tehnicile plug-ins sau aplicaţiile helper pot extinde browserul din punct de vedere al prezentării tipurilor continue precum audio sau video. De asemenea, tehnologia streaming permite prezentarea tipurilor continue transmise prin Internet fără întârzieri. O tendinţa actuală importantă este colaborarea grupurilor de utilizatori prin aplicaţii multimedia distribuite. Aspectele de luat în considerare la realizarea şi utilizarea acestor tipuri de aplicaţii se referă la infrastructura de comunicare, securitatea informaţiilor şi cultură.


1. Buraga Sabin Corneliu, Tehnologii Web, Ed. Matrix Rom Bucureşti, 2001, pg. 28-132 2. Vayghan Tay, Multimedia – Ghid Practic, Editura Teora, Bucureşti, 2002, pg. 351- 435.



Bibliografie

1. Muller Nathan, Enciclopedia Internet, Editura Tehnică, 2002. 2. Kraynak Joe, Internet în Imagini, Editura Teora, 2000. 3. Vayghan Tay, Multimedia – Ghid Practic, Editura Teora, 2002. 4. Neagu Ciprian-Daniel, Bumbaru Severin, Sisteme Multimedia – Grafică

pe calculator, Ed. Matrix ROM, Bucureşti, 2001. 5. Buraga Sabin Corneliu, Tehnologii Web, Ed. Matrix Rom Bucureşti, 2001. 6. Chapman Nigel, Chapman Jenny, Digital Multimedia, Ed. John Wiley and Sons, 1998. 7. Furht Borko, Multimedia Tools and Applications, Ed, Kluwer, 1996. 8. Furht Borko, Milenkovich Milan (eds), A guided Tour of Multimedia Systems and Applications, IEEE, 1995. 9. IEEE Trans on Multimedia, 2002-2004. 10. Miano John, Compressed Image File Formats, ACM, 1999. 11. Welch Terry, A technique for High Performance Data Compression, IEEE Computer, Vol. 17, No.6, 1984, pp. 8-19. 12. Watt Alan, Policarpo Fabio, The Computer Image, ACM, 1998. 13. Wu Jian Kang, Kankanhalli Mohan, Lim Joo-Hwee, Hong Dezhong, Perspectives on Content-Based Multimedia Systems, Kluwer, 2000. 14. Richardson Malcom, Practical Computer Graphics, McGraw Hill, 1999.

sisteme multimedia

Documents