Multimedia

Tài liệu tham khảo công nghệ thông tin Multimedia

Greg Kearsley, 1996Ngày nay, chúng ta rất may mắn có được mạng toàn cầu như là một trong những phương tiện dạy và học từ xa kinh tế nhất, dân chủ nhất Với sự xuất hiện nhanh chóng của Internet, Web càng ngày càng trở thành một phương tiện mang tính toàn cầu, mang tính tương tác, đầy tiềm lực và năng động cho việc chia sẻ thông tin Web cung cấp cơ hội phát triển những kiến thức mới cho sinh viên mà trước đây họ không làm sao có được Kết quả là sinh viên ở mọi nơi trên thế giới đều có khả năng khai thác nhiều nguồn kiến thức phong phú có trên Web nếu có thể truy cập được vào mạng Internet.

Các trường từ phổ thông đến đại học hiện nay đều có những phòng máy tính tương đối hiện đại, song việc khai thác nó đôi khi lại là một vấn đề Đối với các trường đại học, những phòng máy tính này được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau, song chủ yếu vẫn là để cho giảng viên,

sinh viên thực tập, học ngoại ngữ và nghiên cứu khoa học Đối với các trường phổ thông, chúng chỉ được sử dụng như là một căn phòng mẫu, trưng bày để học sinh tham quan và phục vụ cho việc phổ cập tin học cho học sinh Giá trị của một phòng máy tính là rất cao song với cách sử dụng và khai thác như vậy không đem lại hiệu quả như mong muốn.

Trước sự phát triển mạnh mẽ của cách mạng khoa học kỹ thuật và công nghệ, sản phẩm của công nghệ Multimedia đã và đang xâm nhập ngày càng sâu, rộng vào mọi lĩnh vực của đời sống xã hội Có thể nói các sản phẩm của công nghệ này có mặt ở khắp mọi nơi, từ công sở đến gia đình Nó xuất hiện trong nhiều lĩnh vực từ giáo dục, y tế, đến vui chơi giải trí, nghiên cứu khoa học v.v

Sức mạnh của các sản phẩm do công nghệ Multimedia mang lại là sự đa dạng phong phú của các dạng thông tin Người ta có thể thu nhận, sử lý thông tin thông qua thị giác, thính giác nhờ âm thanh, hình ảnh, văn bản mà công nghệ Multimedia mang lại và điều này làm cho hiệu quả thu nhận, xử lý thông tin cao hơn so với các nguồn tin chỉ là văn bản.

Với việc áp dụng công nghệ Multimedia trong công tác giáo dục, Multimedia đã gần gũi với người học hơn thông qua hệ thống âm thanh, hình ảnh đã làm những bài giảng phong phú hơn, gần gũi hơn khiến cho người dạy truyền đạt kiến thức đến người học một cách khách quan sinh động còn người học sẽ dễ hiểu, tiếp thu nhanh bài học hơn thông qua hệ thống giao diện thân thiện gần gũi mà mạng máy tính với sự hỗ trợ của Multimedia đem lại.

Với những mục đích trên, nội dung của luận văn được chia làm 6 chương như sau:

Chương I Giới thiệu chung

Gồm các khía cạnh sau:• Đặt vấn đề

• Đánh giá các phần mềm dạy học hiện có

Chương II Các khái niệm

Chương này trình bày khái quát về Multimedia như: khái niệm về đào tạo dựa trên mạng, Multimedia, các đặc điểm của cơ sở dữ liệu Multimedia, so sánh Multimedia tập trung với Multimedia trên mạng, mục đích của việc sử dụng Multimedia.

• Đào tạo dựa trên mạng (Web Based Instruction - WBI)• Công nghệ Internet và mạng máy tính

• Âm thanh số• Hình ảnh số• Video số• CD ROM

Chương III Lý luận chung về phương pháp dạy học và phần mềm dạy học Multimedia

Chương này nghiên cứu các khái niệm phương pháp dạy học và việc xây dựng phần mềm dạy học Multimedia, ưu nhược điểm của phương pháp dạy học trên mạng với công cụ Multimedia.

• Khái niệm về phương pháp dạy học

• Phương pháp xây dựng phần mềm dạy học Multimedia trên mạng máy tính

Chương IV Công cụ xây dựng chương trình Multimedia - Director 7.0 và Flash 3.0

Chương này đi sâu nghiên cứu khai thác công cụ lập trình Multimedia - Director 7.0 và Flash 3.0 của Macromedia làm cơ sở cho

việc xây dựng chương trình ứng dụng Multimedia trong đào tạo trên mạng.

• Nhận xét, đánh giá và hướng phát triển

Chương VI Phụ lục

• Tài liệu tham khảo• Thuật ngữ được sử dụng

• Các công cụ sử dụng thiết kế chương trình

Đề tài của luận văn là vấn đề mới và do những hạn chế nhất định về thời gian, chắc rằng luận văn không thể tránh khỏi có những thiếu sót Rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo và góp ý của các bạn để em có thể hoàn thiện về mặt kiến thức và tiếp tục nghiên cứu và phát triển chương trình.

1.2 ĐÁNH GIÁ CÁC PHẦN MỀM DẠY HỌC HIỆN CÓ

Nhu cầu về phần mềm dạy học của Việt Nam là rất lớn, đứng trước điều đó một số công ty trong nước đã tìm cách phát triển và xây dựng các phần mềm loại này Song do không có những công cụ đủ mạnh, không có được sự hỗ trợ của các chuyên gia ngành giáo dục nên đã không đem lại hiệu quả cao Một số công ty và cá nhân khác cũng đưa vào thị trường Việt Nam nhiều phần mềm dạy học của nước ngoài Các phần mềm này bao gồm rất nhiều loại, phổ biến nhất là các chương trình dạy toán cho học sinh tiểu học và trung học cơ sở, các chương trình dạy vật lý, hoá học, y học, địa lý, sinh học và các chương trình dạy ngoại ngữ Một số trong các chương trình này, chủ yếu là chương trình dạy ngoại ngữ, đã được sử dụng ở nước ta tuy nhiên với mức độ tham khảo và không rộng rãi Ví dụ như các chương trình dạy ngoại ngữ: “Let’s go”, “Dynamic English” của hãng DynEd hay chương trình “Class Room Studio”, “Learn To Speak English” Các chương trình do nước ngoài viết là những chương trình khá công phu, thiết kế có tính sư phạm và mỹ thuật cao song nó cũng không đáp ứng được nhu cầu của chúng ta Do đó dưới đây ta sẽ đánh giá, xem xét các mặt mạnh, yếu của những chương trình này.

1.2.1 Ưu điểm của các phần mềm dạy học hiện có

Xem xét qua khá nhiều phần mềm dạy học của nước ngoài, như các chương trình “Learn To Speak English”, “Toefl Dflofr”, “Chemistry”, “Test your child” và nhiều chương trình khác nữa ta thấy rằng các chương trình này được thiết kế có tính sư phạm, mỹ thuật khá cao Các sản phẩm của họ thực sự là những sảm phẩm thương mại, hướng tới người sử dụng Ngoài những phần dành cho học sinh nâng cao kiến thức, các chương trình này còn được bổ sung thêm phần kiểm tra, đánh giá kiến thức của học sinh bằng hình thức trắc nghiệm, phần trợ giúp người sử dụng với thiết kế đẹp mắt, thuận lợi Các ví dụ minh hoạ, hình ảnh, âm thanh được lựa chọn và thiết kế rất công phu.

Một số phần mềm của nước ngoài được làm ra với mục đích dành cho nhiều đối tượng, nhiều trình độ khác nhau do đó nó cho phép người sử dụng ở nhiều trình độ đều sử dụng được Ưu điểm của những bộ phần

mềm như vậy là kiến thức tổng quát, phong phú và đầy đủ, ngoài mục đích dạy học nó còn có thể được sử dụng vào mục đích tra cứu rất tiện lợi.

Nhiều chương trình dạy học cho trẻ em được tổ chức dưới dạng các trò chơi, thực hiện theo phương châm “học mà chơi, chơi mà học” Với phương pháp này các chương trình được xây dựng rất sống động, làm cho người sử dụng bị cuốn hút vào cho chơi để thông qua đó cung cấp kiến thức cho người sử dụng.

1.2.2 Nhược điểm của các phần mềm dạy học hiện có

Nhược điểm lớn nhất của các chương trình này đối với người Việt Nam là ngôn ngữ sử dụng không phải tiếng Việt (Anh hoặc Pháp), do đó nó chỉ phục vụ được một số rất ít người dùng Đối với các chương trình dành cho tiểu học và trung học cơ sở hay mẫu giáo thì hầu như các chương trình loại này không thể sử dụng được Các chương trình dạy ngoại ngữ cũng rơi vào tình trạng tương tự, do ngôn ngữ sử dụng là ngoại ngữ nên chỉ những ai thành thạo ngoại ngữ đó mới có khả năng sử dụng nó vào mục đích học tập.

Nhược điểm thứ hai, cũng đóng một vai trò không kém quan trọng, là do người nước ngoài thiết kế và được thiết kế cho người nước ngoài sử dụng nên hầu hết những chương trình đó đều tỏ ra không phù hợp với người Việt Nam Một chương trình dạy học của nước ngoài chứa đựng những kiến thức cơ bản tương đương với một cấp học của ta song thêm vào đó nó chứa đựng khá nhiều kiến thức mở rộng ở mức độ cao hơn rất nhiều hoặc những kiến thức đã được đưa vào ở lớp học thấp hơn, so với bậc học tương ứng của Việt Nam.

Với những nhược điểm như trên ta nhận thấy một điều rằng việc áp dụng các phần mềm dạy học của nước ngoài vào nước ta là một điều không nên làm và không thực hiện được Phát triển và xây dựng những phần mềm dạy học của Việt Nam và dành cho người Việt Nam mới là giải pháp tốt nhất đối với chúng ta.

CHƯƠNG IICÁC KHÁI NIỆM

2.1 ĐÀO TẠO DỰA TRÊN MẠNG

Đào tạo dựa trên mạng (Web Based Instruction - WBI) có thể được xem như một phương thức sáng tạo cung cấp những chỉ dẫn học tập cho một người học từ xa dùng Web làm phương tiện Theo Smith và Ragan (1993), “Dạy học là đưa ra các thông tin và các hoạt động tạo điều kiện cho người học đạt được những mục đích cụ thể mà họ mong đợi”, và qua trung gian là những phương tiện vật lý dùng để truyền đạt những thông tin hướng dẫn Việc thiết kế và đưa ra các hướng dẫn trên Web đòi hỏi phải có các phân tích kỹ càng và nghiên cứu việc sử dụng tiềm năng của Web như thế nào cho phù hợp với các nguyên tắc xây dựng các chương trình dạy học Định nghĩa WBI sau đây thoả mãn được các yêu cầu nêu trên:

Đào tạo dựa trên mạng (WBI) là một chương trình dạy học dựa trên một siêu phương tiện có sử dụng các thuộc tính và các nguồn tài liệu của WWW nhằm tạo ra một môi trường học tập rất có ý nghĩa trong đó việc học được khuyến khích và trợ giúp.

Một môi trường truyền đạt kiến thức của WBI có thể bao gồm rất nhiều nguồn tài nguyên, mà Multimedia với các dạng cấu trúc dữ liệu âm

thanh, hình ảnh, text của mình đã tạo nên một môi trường học tập hoàn toàn mới cho mọi người Tiếp theo đây, chúng ta sẽ tìm hiểu các thành phần của WBI mà Multimedia là một trong số đó:

2.1.1 Các thành phần của WBI

• Phát triển nội dung

- Các lý thuyết dạy và học.- Xây dựng thiết kế dạy học.

- Phát triển chương trình giảng dạy.• Thành phần đa phương tiện

- Công nghệ nén (ví dụ Shock Wave).• Các công cụ Internet

- Các công cụ truyền thông

Không đồng bộ: Thư tín điện tử, listservs, nhóm tin

Đồng bộ: Các công cụ dựa trên văn bản (text-based, ví dụ Trao đổi thông tin trên mạng (Chat) .) và nghe nhìn (audio video, ví dụ Internet Phone ), các công cụ hội nghị.

- Các công cụ truy nhập từ xa.

Telnet (mạng từ xa), File Transfer Protocol (truyền tệp tin) - Các công cụ làm việc trên Internet.

Truy nhập vào các cơ sở dữ liệu và các tài liệu Web

- Các công cụ tìm kiếm và các dạng công cụ khác.Công cụ tìm kiếm trên Web (Search Engines).

Công cụ đếm số lần truy nhập vào trang Web (Counter Tool).• Máy tính và các thiết bị lưu trữ

- Các hệ máy tính chạy Unix, Dos, Windows, Linux và các hệ điều hành Macintosh.

- Các máy chủ, các ổ đĩa cứng, CD ROM • Kết nối và các nhà cung cấp dịch vụ

- Các công cụ quy tắc (dễ sử dụng hơn các ngôn ngữ lập trình).- Các công cụ soạn, biên tập và chuyển đổi thành HTML • Các máy chủ

- Các máy chủ HTML, các trang Web (Web site)

- Giao diện cổng vào chung (CGI) một cách tương tác với giao thức truyền siêu văn bản hay các máy chủ mạng CGI cho phép chạy những bản đồ hình ảnh và các mẫu phiếu điền.

• Các trình duyệt và các ứng dụng khác

Trình duyệt văn bản, trình duyệt đồ hoạ, trình duyệt VRML

Các kết nối (ví dụ kết nối siêu văn bản – Hypertext Links, kết nối siêu phương tiện – Hypermedia Links ).

2.1.2 Các đặc tính của WBI

Một chương trình WBI được xây dựng tốt có thể có rất nhiều các đặc tính có ích cho việc dạy và học Những đặc tính này có thể chứa đựng các vấn đề sư phạm, công nghệ, tổ chức có liên quan tới giáo dục từ xa trên WWW Một chương trình WBI càng có nhiều thành phần thì nó càng có nhiều đặc tính.

Các đặc tính của WBI có thể chia thành 2 loại: (1) các đặc tính chủ

chốt và (2) các đặc tính bổ trợ Các đặc tính chủ chốt là các đặc tính vốn

có của Web và cần cho việc thiết kế WBI Chúng có sẵn cho các nhà

thiết kế đưa vào trong các bài học WBI Ngược lại, các đặc tính bổ trợ

phụ thuộc vào chất lượng và độ phức tạp của chương trình WBI Hiệu quả của các đặc tính bổ trợ phụ thuộc nhiều vào việc các đặc tính chủ chốt được đưa vào chương trình WBI hợp lý tới mức nào Dưới đây là các ví dụ về một số đặc tính chủ chốt và các đặc tính bổ trợ.

• Các đặc tính chủ chốt

Tương tác, đa phương tiện, hệ thống mở, tìm kiếm trực tuyến, không phụ thuộc vào thiết bị, khoảng cách và thời gian, có thể truy cập từ bất cứ nơi nào trên thế giới, xuất bản điện tử, đồng nhất trên

toàn thế giới, các nguồn tài nguyên trực tuyến, phân bố tương tác, hỗ trợ người học một cách chủ động

• Các đặc tính bổ trợ

Tiện lợi, dễ sử dụng, trợ giúp trực tuyến, xác thực, an toàn, tiện lợi về môi trường, chi phí có hiệu quả, dễ dàng duy trì và phát triển các chương trình học, mang tính hợp tác, các môi trường chính thức và không chính thức, đánh giá trực tuyến

Các đặc tính này được bàn luận trong mối liên quan với các thành phần của chúng và tầm quan trọng của chúng đối với môi trường WBI Mỗi một đặc tính cũng được mô tả theo khả năng cũng như các hạn chế có thể của nó.

Sự phát triển của thời đại thông tin và các tiến bộ kỹ thuật đã khiến cho các nguồn tài nguyên kiến thức ngày càng dễ tiếp nhận Web sẽ trở thành một phương tiện đầy tiềm năng trợ giúp cho việc học tập WBI có khả năng cung cấp môi trường học tập rất phong phú theo một cách thức rộng dãi, dân chủ và tương tác Việc xây dựng WBI đòi hỏi phải xem xét kỹ lưỡng tiềm lực của Web trong mối quan hệ với các nguyên tắc thiết kế chương trình dạy học Kiến thức hiểu biết về khả năng của các thành phần và các đặc tính của Web có thể giúp rất nhiều cho việc xây dựng những môi trường kiến thức có ý nghĩa và các cơ hội học tập thích hợp.

2.1.3 Các đặc tính cơ bản và những thành phần kết hợp với các môi trường học tập WBI

Dưới đây là các đặc tính cơ bản và những thành phần kết hợp với các môi trường học tập WBI

o Sinh viên có thể ghi tên vào một khoá WBI từ bất kỳ nơi nào trên

thế giới (không phụ thuộc vào khoảng cách) dùng bất kỳ hệ máy tính nào (không phụ thuộc vào thiết bị) vào bất kỳ thời gian nào, ban ngày hay ban đêm (không phụ thuộc thời gian).

o Một khoá học có thể được thiết kế cho mọi phương thức học của

sinh viên bằng cách đưa vào các yếu tố đa phương tiện, ví dụ như

văn bản, đồ hoạ, audio, video, hình ảnh động Tuy nhiên kích thước tệp và tốc độ truyền là những yếu tố giới hạn Dải tần hạn chế đồng nghĩa với chất lượng âm thanh, hình ảnh đồ hoạ kém hơn Vấn đề tốc độ có thể làm cho WBI kém năng suất và kém hiệu quả.

o Các sinh viên học theo kiểu WBI có thể tương tác với nhau, với

người hướng dẫn, với các nguồn tài nguyên trực tuyến Với việc sử dụng Web và ngôn ngữ HTML, một ngôn ngữ rất linh hoạt và hoạt động trên mọi hệ máy tính HTML và cấu trúc địa chỉ URL đã khiến cho Web duyệt qua dễ dàng hơn cho mọi sinh viên WBI Tiêu chuẩn mở này giúp cho mọi người có nhiều khả năng lựa chọn những khoá học họ muốn Trước khi theo một khoá WBI, sinh viên có thể xem xét cả chương trình học và các thông tin của người dạy (nếu khoá học cung cấp những thông tin này).

o Các sinh viên WBI, những người dạy và các chuyên gia đều có thể đưa các tư liệu đã viết trước đây thành những tư liệu lưu trữ của mình trong khoá WBI làm cho chúng có thể được sử dụng rộng rãi

trên thế giới (đặc tính phân bố).

o Ngoài ra WBI còn có các đặc tính dễ sử dụng, có tính xác thực, chi phí hiệu quả, dễ phát triển và duy trì các chương trình học Theo Kearsley điều có ý nghĩa nhất của Web đối với giáo dục ở các cấp là nó phá vỡ được bức tường nhân tạo giữa phòng học và “thế giới thực”.

Chính từ những đặc tính đó đã làm cho WBI đã từng bước được ứng dụng và khẳng định trong hệ thống giáo dục Việt Nam Bước đầu bằng việc ứng dụng trong việc học ngoại ngữ, WBI đã khẳng định được lợi thế của giáo dục trên mạng thông qua lượng thông tin mà WBI cung cấp cho người học cao hơn hẳn so với giáo dục truyền thống.

2.2 CÔNG NGHỆ INTERNET VÀ MẠNG MÁY TÍNH

2.2.1 Lịch sử phát triển

Từ một dự án nghiên cứu, phát triển mạng thông tin máy tính dựa trên công nghệ chuyển mạch gói phục vụ nghiên cứu, phát triển của Bộ quốc phòng Mỹ giữa những năm 1960, Internet ngày nay đã trở thành mạng của các mạng thông tin máy tính toàn cầu, được kết nối với nhau dựa trên cơ sở bộ giao thức trao đổi dữ liệu TCP/IP, đáp ứng ngày càng phong phú hầu hết các dịch vụ thông tin liên lạc của xã hội, tiến tới trở thành hạ tầng thông tin liên lạc duy nhất của xã hội thông tin tương lai.

Hình 1: Mô hình mạng Internet

Sở dĩ Internet được phát triển hết sức mạnh mẽ như vậy chính bởi kiến trúc đơn giản và linh hoạt của mạng Với các giao thức hỗ trợ ứng dụng phổ biến như truy nhập từ xa (Telnet), chuyển tệp (FTP), dịch vụ World Wide Web (HTTP), thư điện tử (SMTP)

RH

mà tiền thân là mạng ARPAnet do bộ quốc phòng Mỹ tạo ra.Đây là bộ giao thức được dùng rộng rãi nhất vì tính "mở" của nó Điều đó có nghĩa là bất cứ máy nào dùng bộ giao thức TCP/IP đều có thể nối được vào Internet Hai giao thức đuợc dùng chủ yếu ở đây là TCP và IP.

- Cấu trúc phân lớp trong TCP/IP

Nếu mô tả TCP/IP theo mô hình các lớp ta có hình vẽ sau

Hình 2: Mô hình TCP/IP

• Lớp truy nhập mạng:

Network Access Layer là lớp thấp nhất trong cấu trúc phân bậc của TCP/IP Những giao thức ở lớp này cung cấp cho hệ thống phương thức để truyền dữ liệu trên các tầng vật lý khác nhau của mạng Nó định nghĩa cách thức truyền các khối dữ liệu (datagram) IP Các giao thức ở lớp này phải biết chi tiết các phần cấu trúc vật lý mạng

Application Layer

Bao gồm các ứng dụng và các tiến trình sử dụng trên mạng

Host to Host Transport Layer

Cung cấp các dịch vụ truyền số liệu liên tục

Internet Layer

Định nghĩa đơn vị truyền và có nhiệm vụ tìm dòng

Network Access Layer

Bao gồm các công việc cần thiết để truy nhập tới mạng

ở dưới nó để định dạng được chính xác các gói dữ liệu sẽ được truyền trong từng loại mạng cụ thể.

• Lớp liên mạng:

Internet Layer là lớp ở ngay trên lớp Network Access trong cấu trúc phân lớp của TCP/IP Internet Protocol là giao thức trung tâm của TCP/IP và là phần quan trọng nhất của lớp Internet Tầng Internet định nghĩa một định dạng gói tin chính thức và một giao thức gọi lag IP (Internet Protocol - giao thức liên mạng) Nhiệm vụ của tầng Internet là phân phát các gói tin theo chuẩn IP tới đúng nơi mà chúng cần đến Việc dẫn đường cho các gói tin là một vấn đề lớn ở đây nhất là tránh tình trạng tắc ngẽn.

• Lớp vận chuyển:

Lớp giao thức nằm ngay trên lớp IP lag lớp giao thức vận chuyển Hai giao thức quan trọng nhất trong lớp này là TCP (Transmission Control Protocol) và UDP (User Datagram Protocol).

Giao thức thứ nhất: TCP cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu tin cậy cho phép truyền một dòng byte từ một máy tính tới bất kỳ một máy nào khác trên mạng đảm bảo không có lỗi Nó chia nhỏ dòng byte đó thành các bản tin rời rạc và truyền từng mảnh đó tới tầng Internet Tại máy tính đích, TCP nơi nhận sẽ ghép các bản tin đó lại với nhau để trở thành một dòng byte như ban đầu.

Giao thức thứ hai: UDP là một giao thức kiểu không liên kết với độ tin cậy thấp dành cho các ứng dụng không muốn sử dụng khả năng hỗ trợ và điều khiển dòng của TCP mà muốn tự mình làm việc đó chẳng hạn như việc truyền đi dọng nói hoặc hình ảnh video.

• Lớp ứng dụng:

Lớp ứng dụng là lớp giao thức nằm trên cùng trong cấu trúc phân lớp của bộ giao thức TCP/IP Lớp này bao gồm tất cả các tiến trình

dùng các giao thức của hệ thống truyền dẫn để truyền dữ liệu Có nhiều giao thức hỗ trợ ứng dụng ở lớp này Các dịch vụ thông dụng tương ứng trên lớp này là:

• Telnet: cung cấp khả năng truy nhập từ xa, • FTP: dùng để truyền tệp trên mạng,

2.2.3.2 FTP

FTP là một dịch vụ tốt và có hiệu quả để lấy tệp từ các máy tính khác trên mạng Việc này cũng giống như việc đăng nhập vào một máy tính nhưng nó giới hạn người sử dụng bằng một số lệnh giới hạn đối với những người sử dụng nặc danh Ứng dụng khách FTP đã làm cho máy tính trở nên hữu ích hơn.

FTP hỗ trợ tất cả các dạng tệp, chính vì vậy mà nó không cần để ý đến các dạng của tệp Song điểm yếu của FTP chính là quá trình hiển thị

các thư mục và các tệp không thân thiện cụ thể nó không cung cấp giao diện đồ hoạ và những chỉ dẫn cần thiết về tệp hay thư mục.

2.2.3.3 Telnet và Finger

Telnet và Finger là hai dịch vụ có trong bất cứ hệ điều hành nào do vậy chúng được sử dụng ngay lúc chúng ra đời Telnet cho phép bạn đăng nhập vào hệ thống từ một thiết bị đầu cuối nào trên mạng Nó sử dụng để cung cấp các dịch vụ của Internet hoàn toàn giống như bạn quay số để nối trực tiếp vào Internet bằng modem.

Finger được thiết kế để cung cấp thông tin của người dùng từ một hệ thống ở xa (như các thông tin về thư điện tử của người sử dụng) Nó còn được sử dụng để cung cấp các mẩu thông tin như ngoại hối, bản tin thời tiết

2.2.3.4 World Wide Web

World Wide Web (WWW hay Web) là một dịch vụ mới nhất và có hiệu quả nhất trên Internet WWW với những đặc trưng của riêng nó cùng với tổ hợp các dịch vụ thông tin đã biến nó trở thành một dịch vụ rất hữu ích và dễ hiểu Nếu khi bạn cần FTP thì client FTP sẽ cho phép bạn có thể truy nhập vào tài nguyên của FTP, Nếu bạn cần WAIS sẽ cho phép bạn truy nhập vào WAIS server Còn trình duyệt Web có thể cho phép bạn truy nhập vào tất cả các dịch vụ trên và còn hơn thế nữa.

Tài liệu WWW được viết bằng ngôn ngữ HTML, dưới dạng nguyên thuỷ nó giống như một văn bản bình thường nhưng có thêm một số lệnh định dạng HTML bao gồm nhiều danh sách liên kết với các tài nguyên FTP, WAIS Server và Web Server Tài liệu HTML có khả năng cung cấp các nội dung có giá trị và các thông tin bổ ích, đơn giản chỉ cần một lần kích chuột ta có thể truy nhập vào các Server thông tin ở bất cứ đâu.

2.2.3.5 WAIS

WAIS làm nhiệm vụ tìm kiếm dữ liệu Nó thường xuyên bắt đầu việc tìm kiếm dữ liệu tại thư mục của máy chủ nơi chứa toàn bộ danh

mục của các máy chủ khác Sau đó nó tìm kiếm tại máy chủ thích hợp nhất.

WAIS sẽ tìm kiếm tài liệu trong danh sách trên server bởi một hay vài từ và sau đó thông báo kết quả phù hợp với những tài liệu để ta có thể quyết định WAIS có thể thực hiện công việc của mình với rất nhiều loại dữ liệu khác nhau như văn bản ASCII, tệp GIF và TIFF, thư điện tử, tài nguyên Netnews trên Internet.

2.3 ÂM THANH SỐ

2.3.1 Các khái niệm về âm thanh số

Với sự ra đời của đĩa CD âm thanh và sự phát triển nhanh chóng của các vỉ mạch âm thanh cho các máy PC, các kỹ thuật xử lý tín hiệu mới nhất được áp dụng với âm thanh số Với một khái niệm đơn giản là sự số hoá các tín hiệu tương tự, ví dụ như âm thanh đã có một loạt các vấn đề đặt ra cần phải giải quyết.

Âm thanh số có nhiều điểm thuận lợi hơn so với âm thanh tương tự:• Khi ghi âm thanh dưới dạng số, các giá trị không bị thay đổi khi

sao chép hoặc khi ghi lại Mỗi bản sao của nó là một bản chính xác hoàn toàn với bản gốc vì các thông tin số có thể đem so sánh với bản sao và từ đó có thể phát hiện ra các lỗi, và có khả năng sửa được các lỗi.

• Phép ghi độc lập với phương tiện ghi Âm thanh số là một dòng bít từ CD-ROM hay đĩa cứng cũng đều giống nhau vì dòng bít này là các bản sao chính xác của nhau Điều này không đúng với âm thanh tương tự, vì đặc tính của phương tiện ghi có thể làm thay đổi đặc tính của âm thanh.

• Âm thanh số dễ dàng xử lý vì xử lý tín hiệu số có thể thực hiện được bằng các thuật toán toán học Các hiệu ứng khác nhau như

hiệu ứng về pha, tạo tiếng vang cũng có thể được sinh ra bằng các phép tính toán toán học trên tín hiệu âm thanh số Các phép xử lý đó còn có thể cho phép ta lọc nhiễu hoặc sửa lỗi

Tuy thế âm thanh số cũng có nhiều điểm bất lợi so với âm thanh tương tự:

• Nó yêu cầu hai lần chuyển đổi tín hiệu, một lần từ dạng tín hiệu tương tự sang dạng tín hiệu số (AD - Analog to Digital), một lần từ dạng tín hiệu số sang tín hiệu tương tự (DA - Digital to Analog).

• Các phép chuyển đổi trên có thể sinh ra méo và mất mát thông tin.

• Dữ liệu số yêu cầu mật độ lưu trữ cao hơn so với dữ liệu tương tự Một hệ thống ghi dạng tương tự như máy ghi âm cassette không thể lưu trữ được dữ liệu số để có được âm thanh chất lượng như lưu trữ dưới dạng tương tự.

• Các hiệu ứng đơn giản có thể sinh ra bằng cách sử dụng các thuật toán, chúng yêu cầu một bộ xử lý cực nhanh chính vì thế nó đắt hơn so với các thiết bị tương tự mặc dù chúng kém linh hoạt hơn

2.3.1.1 Kỹ thuật chuyển đổi tương tự - số

Nguyên lý cơ bản để chuyển đổi tín hiệu tương tự - số đơn giản là: Tín hiệu tương tự được lấy mẫu sau các khoảng thời gian bằng nhau, và mỗi mẫu được lượng tử và lấy xấp xỉ với giá trị số tương ứng Giá trị này là tín hiệu số tương ứng với tín hiệu tương tự.

2.3.1.2 Các lỗi lượng tử hoá

Hiện tượng các giá trị tín hiệu sau khi lượng tử hoá không đúng với giá trị của tín hiệu tương tự trong quá trình chuyển đổi AD được gọi là lỗi lượng tử hoá (Quantisation Errors) Các tín hiệu tương tự có khoảng

giá trị không xác định, sự khác nhau giữa giá trị tương tự và giá trị số mà quá trình chuyển đổi gây nên chính là lỗi lượng tử hoá.

Kích thước của lỗi lượng tử hoá phụ thuộc vào số các bít sử dụng để biểu diễn giá trị tương tự Vì vậy nếu sử dụng độ phân giải cao hay nói cách khác sử dụng nhiều bit để biểu diễn giá trị số thì lỗi lượng tử sẽ nhỏ hơn nhưng chính vì thế mà kích thước cần thiết để lưu trữ âm thanh số đó cũng tăng lên Giả sử tần số lấy mẫu là 44.1 KHz - tần số tương ứng với đĩa CD âm thanh Để lưu trữ 5 phút âm thanh 16 bit thì phải cần 16Mbyte bộ nhớ Với tín hiệu stereo thì phải cần kích thước lưu trữ gấp đôi.

2.3.1.3 Các tần số lấy mẫu và kích thước

Một tham số quan trọng khác có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của âm thanh là tần số lấy mẫu Tần số lấy mẫu là tần số mà ta lấy từ tín hiệu tương tự trong một đơn vị thời gian, thông thường là một giây, và thường đo bằng Hz, giống như đơn vị đo các tần số khác Tần số lấy mẫu xác định nhiều khía cạnh trong quá trình chuyển đổi:

• Nó tự xác định tốc độ của thiết bị chuyển đổi Tất cả các thiết bị chuyển đổi đều cần một khoảng thời gian để chuyển đổi và chính thời gian này xác định tần số lớn nhất mà ta có thể dùng thiết bị đó lấy mẫu (CD-ROM 44KHz, băng cassette 22KHz và Radio 11KHz).

• Tần số lấy mẫu xác định tần số lớn nhất của tín hiệu có thể được chuyển đổi Điều này sẽ giải thích ở phần sau về định lý Nyquist.

• Quá trình lấy mẫu phải được thực hiện theo cách thông thường với các khoảng thời gian bằng nhau một cách chính xác giữa các lần lấy mẫu Điều này rất quan trọng khi loại bỏ các lỗi của quá trình chuyển đổi dựa trên các mẫu không bình thường.

2.3.1.4 Các lỗi lấy mẫu không đúng quy cách

Các lỗi lấy mẫu không đúng quy cách là do thời điểm lấy mẫu không phù hợp hay không chính xác như vậy sẽ làm cho các mẫu không đúng với giá trị của tín hiệu tương tự tương ứng Các nguyên nhân chính có thể là:

• Nếu như lấy mẫu sớm hơn so với quy định, giá trị được chuyển đổi sẽ nhỏ hơn giá trị thật Khi đó sẽ xảy ra lỗi lượng tử hoá.• Nếu lấy mẫu muộn hơn quy định, giá trị được chuyển đổi sẽ lớn

hơn giá trị thật Nếu như toàn bộ hoặc một phần của tín hiệu trước đó mà lấy mẫu muộn thì hình dạng của tín hiệu sinh ra sẽ không đổi nhưng với biên độ nhỏ hơn Một điểm quan trọng là đường cong lấy mẫu sẽ không phản ánh được đường cong gốc.• Nếu như lỗi thời gian ngẫu nhiên xảy ra, thường gọi là hiện

tượng Jitter, khi đó đường cong kết quả sẽ méo đi rất nhiều.Các lỗi về tần số lấy mẫu khác có thể xảy ra nếu khi lấy mẫu có trễ Nếu độ trễ là hằng số, đặc tính của đường cong vẫn giữ nguyên nhưng sẽ lệch pha Một điều rất thú vị là bộ chuyển đổi luôn sinh ra lỗi pha do thời gian chuyển đổi của thiết bị Thời gian chuyển đổi làm trễ tại đầu ra và vì thế sinh ra lỗi pha, nhưng thường là rất nhỏ và ta có thể bỏ qua.

Vì các lý do này, nhiều bộ vi xử lý thực hiện lấy mẫu bằng cách dựa trên kỹ thuật ngắt và bộ định thời Bộ định thời được thiết lập để sinh ra các ngắt có tốc độ bằng tần số lấp mẫu đối với bộ xử lý Mỗi khi ngắt xuất hiện, thường trình phục vụ ngắt đọc giá trị tại bộ chuyển đổi, ra lệnh cho nó bắt đầu thực hiện quá trình chuyển đổi mới trước khi nó tiếp tục thực hiện bình thường Các câu lệnh này luôn chiếm những khoảng thời gian như nhau vì vậy quá trình lấy mẫu toàn vẹn được duy trì.

Định lý Nyquist

Tần số lấy mẫu phải được chọn cẩn thận để chuyển đổi được tín hiệu tương tự có tần số lớn nhất theo mong muốn Định lý Nyquist chỉ ra rằng tần số lấy mẫu nhỏ nhất phải gấp đôi tần số lớn nhất của tín hiệu

tương tự thì mới có khả năng khôi phục lại được tín hiệu tương tự từ các mẫu Ví dụ, một tín hiệu tương tự có tần số 4KHz phải được lấy mẫu với tần số nhỏ nhất là gấp đôi - 8KHz để chuyển đổi nó thành tín hiệu số Hay đối với âm thanh Hi-Fi với tần số trong khoảng 20Hz đến 20KHz phải được lấy mẫu với tần số nhỏ nhất là 40KHz.

Các tần số cao có thể được lọc bởi các bộ lọc tương tự trước khi đưa vào chuyển đổi.

2.3.2 Các phương pháp mã hoá âm thanh số

2.3.2.1 Mã hoá và giải mã

Khi một bộ chuyển đổi có cả hai chức năng AD và DA, chúng được gọi là các bộ mã hoá và giải mã (Codec) Các tín hiệu số sau khi chuyển đổi có thể được mã hoá bằng nhiều công nghệ khác nhau, vì thế Codec chỉ là bước mã ban đầu.

2.3.2.2 Mã hoá tuyến tính

Bộ mã hoá và giải mã tuyến tính (linear coding) là một bộ mã mã hoá và giải mã chuẩn giống như ta đã mô tả ở phần trên Quan hệ giữa tín hiệu vào tương tự và tín hiệu số ra là quan hệ tuyến tính Các thay đổi về giá trị của tín hiệu tương tự cũng tương ứng với các thay đổi giá trị của tín hiệu số, không phụ thuộc đó là tín hiệu số hay tương tự Mã hoá và giải mã tuyến tính thường được sử dụng trong các tín hiệu âm thanh.

2.3.3 Các kỹ thuật nén âm thanh số

Âm thanh số yêu cầu rất nhiều không gian lưu trữ - đặc biệt là khi sử dụng tần số lấy mẫu cao và kích thước mẫu lớn Để giảm yâu cầu này, các kỹ thuật nén được sử dụng làm giảm số lượng dữ liệu cần thiết để mã hoá âm thanh.

2.3.3.1 Mã RLL và Huffman

Các dòng dữ liệu âm thanh số hoá giống như bất cứ dữ liệu số nào và có thể được nén bằng các kỹ thuật nén dữ liệu khác như nén dữ liệu

đồ hoạ, nén dữ liệu văn bản Nhưng hiệu quả của các thuật nén này phụ thuộc nhiều vào nội dung của dữ liệu, đối với âm thanh thường có nhiều khoảng lặng - vì vậy nhiều mẫu liên tục có giá trị giống nhau nên nó sẽ được nén tốt hơn so với những đoạn âm có ít hoặc không có các khoảng lặng.

2.3.3.2 Mã GSM toàn phần và bán phần

Các thuật toán nén âm thanh được sử dụng cho các máy điện thoại di động trong mạng GSM có những thành công đáng kể khi nén dữ liệu Nó sinh ra dữ liệu nén bằng cách chuyển đổi tiếng nói thành một dãy các hệ số, các hệ số này được đưa vào bộ dẫn âm mô phỏng bộ dẫn âm của con người Những hệ số này được bên nhận sử dụng trong bộ tổng hợp tiếng nói, hoàn thiện với âm chuẩn và ngữ điệu Kết quả là kênh tiếng nói điện thoại thông thường có thể được nén từ 64Kbit/s theo PCM yêu cầu giảm xuống 16Kbit/s khi mã toàn phần và 8Knit/s khi mã bán phần.

2.4 HÌNH ẢNH SỐ

Cũng tương tự như âm thanh số, ảnh số được tạo ra từ ảnh tương tự bằng cách lấy mẫu trong không gian ảnh, sau đó lượng tử hoá các mẫu Khác với âm thanh số, việc lấy ảnh phải được thực hiện trong không gian hai chiều: chiều rộng và chiều cao, các giá trị mẫu là giá trị về độ sáng hay màu của ảnh Sau khi lấy mẫu, ta được ma trận các mẫu của ảnh Lượng tử hoá ma trận này ta được ảnh số Trong chương này, chúng ta xem xét về các phương pháp nén ảnh số khác nhau.

2.4.1 Nén ảnh số - các khái niệm, nguyên lý

Khi nói đến Multimedia, ta chú ý đến chất lượng hình ảnh của phim trên PC và các công nghệ kèm theo để cung cấp các phương tiện điện tử và các phương tiện viễn thông Vấn đề cơ bản là rất nhiều dữ liệu được chuyển tải trên một dải thông hẹp do sự giới hạn về chất lượng đường truyền trên mạng Vì vậy, khả năng nén một ảnh sốlà bước cơ sở để tạo ra các hình ảnh chuyển động Các kỹ thuật nén được sử dụng để nén một

ảnh màu cũng làm cơ sở để nén phim Phần này sẽ giới thiệu các kỹ thuật cơ bản để nén một ảnh số đơn.

2.4.1.1 Nén dữ liệu thông qua mã hoá

Ngoài cách sử dụng các ký hiệu để biểu diễn dữ liệu nén, ta còn có cách khác để nén dữ liệu, đó là việc xem xét nội dung của dữ liệu và thay đổi mã của nó để làm giảm khoảng không gian lưu trữ cần thiết Ví

(0011001100220120012000000000222222222) Nó chứa nhiều số khác nhau nhưng một số số được lặp lại, chúng có thể được mã hoá khác nhau để cho số xuất hiện một lần và tiếp theo là số lần được lặp lại Để đánh dấu là dạng mã này được sử dụng, một ký tự đặc biệt được sử dụng, trong trường hợp này là *, chỉ ra rằng số tiếp theo nó là số được lặp lại và số sau đó nữa là số lần lặp lại của số Theo cách này, 00 thành *02 và làm tăng kích thước của mã Tuy nhiên, 000000 trở thành *06 sẽ làm giảm dữ liệu.

Với ví dụ trên 0011001100220120012000000000222222222*02*12*02*12*02*22012*0012*09*29

Kiểu này chỉ phù hợp cho chuỗi có đến 9 ký tự hoặc 10 ký tự nếu sử dụng số 0 cho các giá trị lặp và nó nó có thể được mở rộng khi cần thiết Kỹ thuật này được gọi là mã chuỗi, thường được sử dụng để nén dữ liệu mà nó có số lượng lặp lại nhiều.

2.4.1.2 Sử dụng các đặc tính đáp ứng của mắt người

Một thuận lợi lớn nhất đối với mắt người so với màn hình máy tính hay camera điện tử là phổ của màu đáp ứng có giới hạn Không giống như các màn hình PC - sử dụng số các bit RGB như nhau trên ảnh, sự cảm nhận của mắt có trọng lượng khác nhau với các màu khác nhau và

vì thế nó trở nên khó cho việc phân biệt giữa các màu mà máy tính có thể biểu diễn Nếu như mắt không thể phân biệt được tất cả các màu, dữ liệu có thể được lưu trữ theo các luật nhân tạo mà máy tính hiển thị Hay nói cách khác, nếu mắt người không thể phân biệt được 16 hay 24 bit đối với một điểm ảnh, vậy thì tại sao ta phải lãng phí dải thông đó để truyền dữ liệu ?

2.4.1.3 Mô hình không gian màu RGB

Như đã nêu ở phần trên, các thiết bị thu thập và hiển thị của máy tính đều sử dụng mô hình không gian màu RGB mà mỗi màu của một điểm ảnh được biểu diễn bằng một số bit nào đó Với điểm ảnh được biểu diễn bởi 24 bit, mỗi màu được phân chia là 8 bit Tuy nhiên, nếu số bit để biểu diễn điểm ảnh không phân chia đều được cho ba màu thì ảnh có xu hướng bị lệch về một màu nào đó Độ lệch này phụ thuộc vào cách phân chia các bit cho các màu.

2.4.1.4 Cách biểu diễn Luma/Chroma

Ta sẽ xem xét cách chuyển một điểm ảnh RGB sang các thành phần Luma và Chroma Luma (γ) là độ sáng cảm nhận được của ảnh từ biên độ của RGB và nó được sinh theo công thức sau:

γ = 0.299R + 0.587G + 0.114B

Chroma là màu cảm nhận được của ảnh và có ba thành phần được tính như sau:

R - γ = -1.72(G-γ) - 0.678(B-γ)B - γ = -2.53(G-γ) - 1.47(R-γ)G - γ = -0.581(R-γ) - 0.394(B-γ)

Chỉ có hai thành phần đầu tiên của Chroma thường được sử dụng bởi vì thành phần thứ ba thành phần thứ ba được tính toán từ hai thành phần trên Mối quan hệ này đã được xử lý sâu hơn trong mẫu YUV mà màu khác nhau của tín hiệu (R-γ) và (B-γ) có thể được chuẩn hoá thành dạng của một màu YUV như sau:

V = (R-γ)/1.14 = 0.877(R-γ)U = (B-γ)/2.03 = 0.493(B-γ)

2.4.2 Các chuẩn nén ảnh

2.4.2.1 JPEG và Monitor JPEG

JPEG là một chuẩn được nhóm Joint Photographic Experts Group định nghĩa để xác định một phương pháp nén các ảnh chụp Mục tiêu là cung cấp một tỷ lệ nén cao và vì thế sẽ loại bỏ được các trở ngại đối với ảnh số chất lượng cao.

Đây là một kỹ thuật nén có mất mát thông tin dữ liệu vì dữ liệu có thể bị bỏ qua để tăng tỷ lệ nén Số lượng dữ liệu mất được xác định bằng tập các tham số cung cấp cho bộ mã hoá khi nén ảnh Trong nhiều chương trình, người sử dụng dùng một thanh cuộn để xác định phần trăm dữ liệu mất mát Sau đó chương trình sẽ tính toán các tham số tương ứng dựa trên sự lựa chọn này.

Chúng ta biết rằng mã JPEG được thiết kế để nén ảnh số, nhưng các kỹ thuật mà nó sử dụng có dạng cơ bản như MPEG - kỹ thuật dùng để nén video Hơn nữa, Monotor JPEG cũng là một chuẩn để nén video mà nó đơn giản dựa vào chuẩn mã JPEG để xử lý mỗi khung hình trong phim và truyền nó thành dòng bit liên tục.

2.4.2.2 Lượng tử hoá

Lượng tử hoá là sự phân chia của thành phần tần số bằng một hệ số lượng tử và làm tròn kết quả thành một số nguyên gần nhất Kết quả là một tập các thành phần phù hợp hơn cho cách nén dữ liệu Lại một lần nữa các thành phần tần số cao được giảm đi nhiều hơn so với các thành

phần tần số thấp, và kết quả là dữ liệu mất đi cũng không làm ảnh hưởng đến chất lượng của ảnh với độ cảm nhận cuả mắt.

Sự lựa chọn các hệ số rất quan trọng để thu được chất lượng hình ảnh tốt nhất với một tỉ số nén cho trước Phần lớn các công cụ nén JPEG đơn giản chỉ sử dụng các bảng xác định trong chuẩn JPEG hoặc các giá trị bội của chúng.

2.4.2.3 Mã hoá

Trong bước này, lấy các khối 8x8 và mã hoá chúng bằng mã Huffman hay mã hoá số học khác Mã Huffman được sử dụng rất nhiều vì mã số học là một tuỳ chọn và cho tỉ lệ nén tốt hơn khoảng 5-10% Điểm bất lợi chính đối với mã số học là nó là một công nghệ đã được sáng chế và yêu cầu đăng ký bản quyền để sử dụng nó Trong cả hai trường hợp, mã hoá và nén đều duy trì dữ liệu gốc và vì thế không làm giảm chất lượng ảnh đi thêm nữa Tại điểm này thuật toán và quá trình nén hoàn thành Toàn bộ các công việc còn lại là chuyển dòng bit JPEG thành một file có định dạng.

2.4.2.4 Dạng file

Nói chung, có hai kiểu định dạng, các kiểu này chứa các tham số để bộ giải mã có thể sử dụng để giải mã được hình ảnh mà không cần biết ảnh đã được mã hoá như thế nào và chỉ ra cho bộ giải mã biết cách giải mã hay lấy thông tin từ bảng tra cứu.

Trong thế giới PC, có hai kiểu định dạng được sử dụng rộng rãi đó là JFIF (JPEG File Interchange Format) được xây dựng như một dạng

chuẩn phụ (chuẩn de facto, đặc biệt hay dùng với Internet) và dạng JPEG

PICT cho máy Apple Macintosh Các dạng này có các điểm giống nhau và có nhiều tiện ích có sẵn để chuyển đổi giữa chúng.

Ngoài ra còn có các dạng khác như TIFF và HSI của Handmade Software and Image Alchemy, chúng có các lợi điểm cũng như các giới hạn tương ứng.

Dạng file và cấu trúc

• JFIF: Bắt đầu bởi 4 byte FF D8 FF E0 tiếp theo là hai biến byte

- thông thường là 00 01, rồi đến “JFIF”

• Raw JPEG: Bắt đầu bằng hai byte FF D8 và thường được giải

mã bằng bộ giải mã tương thích với JFIF.

• HSI: Bắt đầu với đoạn văn bản “hsi1” Yêu cầu các phần mềm

tương thích HSI để giải mã nó.

• Storm: Bắt đầu với đoạn văn bản “strm” Yêu cầu các phần mềm

của Storm Technology để giải mã.

• PICT-JPEG: Bắt đầu với tiêu đề của Apple Macintosh PICT

(thông thường 726 byte) và thường chứa đoạn văn bản JPEG” và “IFIF” hoặc “AppleMark” Dữ liệu JPEG thực sự bắt đầu với 3 byte có thứ tự là FF D8 FF Loại bỏ các phần tiêu đề trước 3 byte này thì các bộ giải mã tương thích JFIF có thể sử dụng được file này.

“Photo-• PhotoCD: Tương tự với dạng Apple Macintosh PICT-JPEG

nhưng có chứa đoạn văn bản “PhotoCD” Các file này thường được dùng trong các chương trình xem của PhotoCD.

2.4.2.5 Giải mã JPEG

Quá trình giải mã file JPEG là quá trình ngược lại với quá trình mã hoá Các dòng bit được giải mã và các hệ số được lấy ra cùng với các thông tin về lượng tử hoá dùng để tạo ra chúng Quá trình lượng tử hoá đảo được thực hiện để xây dựng lại các kết quả của DCT Quá trình DCT đảo cũng được thực hiện để tạo ra các khối vĩ mô và tạo ra ảnh ở đầu.

2.5 VIDEO SỐ

Trong vài năm gần đây, khả năng cung cấp video số từ CDROM, từ một đường điện thoại, từ vệ tinh hay các trạm phát mặt đất đã đưa khoa học phim số từ viễn tưởng trở thành thực tế Đã có công nghệ để cung cấp một tỉ lệ nén cần thiết và vì thế khả năng cung cấp video số chất lượng tốt đã được đưa ra.

Video số có nhiều điểm thuận lợi so với video tương tự:

• Nó dễ dàng sao chép và tái sinh lại mà không mất mát hay làm giảm chất lượng của hình ảnh Sự suy thoái về chất lượng với việc ghi video tương tự như VCR sẽ không xuất hiện - nhưng nó dễ dàng tạo ra các bản sao không hợp lệ, không cho phép Với kết quả trên, trong các công nghệ video số thông thường người ta kết hợp thêm mã hoá để tránh được các bản sao không cho phép.

• Nó yêu cầu ít dải thông để truyền dữ liệu Nó đã làm tăng tầm quan trọng để các đài phát sóng và vệ tinh dựa trên đó truyền dữ liệu mà một dải thông RF cần thiết để truyền một kênh TV tương tự có thể được sử dụng cho nhiều kênh số sử dụng các công nghệ nén video số.

Tuy nhiên, video số có nhiều điểm bất lợi

• Nó yêu cầu rất nhiều phép xử lý để mã hoá và giải mã video.• Nó yêu cầu thiết bị và các công nghệ để mã hoá khác nhau.

• Nhiều tài liệu video có sẵn hiện tại vẫn đang ở dạng tương tự, chưa được chuyển đổi thành dạng số.

2.5.1 Nguyên lý nén video số

Trong chương trước đã mô tả phương pháp cơ bản được chuẩn JPEG sử dụng để mã hoá và nén ảnh Có thể sử dụng các chuẩn cơ sở

này để thực hiện đối với video đơn giản như áp dụng đối với nhiều ảnh Ý tưởng này có trong monitor JPEG nhưng nó không cung cấp các phương pháp nén tốt hay các phương pháp mã hoá âm thanh cần thiết cùng với hình ảnh để tạo thành phim Trong nhiều trường hợp thực tế, thuật ngữ video số cũng có bao gồm có cả âm thanh số trong đó Để cải thiện độ nén khi chuyển đổi không gian màu, sử dụng DCT với lượng tử hoá và mã Huffman, các hình ảnh di chuyển trong mỗi khung hình được phân tích và được sử dụng để lấy ra các thông tin cho phép ta xây dựng lại ảnh.

2.5.1.1 Gửi đi các điểm khác nhau

Nếu như xem xét từng khung hình riêng biệt trong phim, chúng ta thấy có rất ít khác nhau giữa nội dung các ảnh Các khác nhau nhỏ này cộng với lưu ảnh của mắt, đã tạo ra hình ảnh chuyển động Chính vì thế, thay vì phải lưu trữ hay truyền cả khung hình, ta chỉ cần lưu trữ hay truyền đi các điểm khác nhau giữa các khung hình kế cận Ta thấy rằng có thể tạo được khung hình sau chỉ bằng cách lấy khung hình trước cùng với sự khác nhau giữa chúng Trong các trường hợp này, dữ liệu giảm đi một cách đáng kể.

2.5.1.2 Ước lượng về hình động

Kỹ thuật khác được sử dụng đối với video làm giảm rất nhiều lượng thồn tin cần lưu trữ và giải mã là một số dạng của ước lượng về hình động (motion estimation) Trong dạng đơn giản nhất của nó, ước lượng về hình động phân tích các khung video và tính toán nơi đối tượng sẽ chuyển đến Thay cho việc phải chuyển đổi toàn bộ các thông tin cần thiết để tạo lập một khung hình mới ta chỉ chuyển đổi các thông tin của đối tượng di chuyển.

2.5.1.3 So sánh các véc tơ gần giống nhau

Điểm khó khăn của ước lượng về hình động là việc xác định đối tượng Điều đó rõ ràng nếu như trong các trường hợp có độ tương phản cao như khi có một đối tượng đen di chuyển qua một nền sáng Trong

trường hợp độ tương phản không rõ ràng, quá trình xử lý cần thiết để chỉ ra đối tượng là rất lớn Và nó cũng phức tạp nếu như đối tượng tách ra hay hợp với đối tượng khác.

Một phương pháp để giải quyết ước lượng về hình động là phân chia ảnh thành các khối thay cho việc chỉ ra các đối tượng và so sánh các khối với các khối lân cận Các kết quả về sự khác nhau được mã hoá để cho phép bộ giải mã có thể xây dựng lại được ảnh.

2.5.2 Các chuẩn nén video

2.5.2.1 Chuẩn MPEG1

Chuẩn về nén âm thanh và video MPEG1 là một chuẩn quốc tế mở do Motion Picture Expert Gróup phát triển cung cấp các phương pháp nén chất lượng cao cho âm thanh và video Giống như Indeo - chuẩn của Intel, nó sử dụng cách lấy mẫu màu con nhưng giảm 25% về mức trong khi đó Indeo là 6,25% Tuy nhiên, nó không sử dụng kỹ thuật mất mát lượng tử hoá vecto nhưng số lượng motion estimation và kỹ thuật biến đổi rời rạc cosin để cải thiện chất lượng, đặc biệt khi sử dụng với đối tượng di chuyển nhanh và các ảnh.

Kỹ thuật thứ hai mà MPEG1 sử dụng là biến đổi rời rạc cosin (DCT) Quá trình xử lý này được thực hiện sau khi lấy mẫu màu Nó lấy một khối các điểm ảnh và chuyển nó từ dạng thường sang dạng tần số Sự chuyển đổi này cho phép các thành phần tần số cao hơn được giảm đi vì sự cảm nhận kém của mắt người đối với chúng, và vì thế cài thiện được hiệu quả của thuật toán nén RLE Theo kết quả của các phương pháp này chất lượng hình ảnh tốt hơn so với nén video bằng Indeo.

2.5.2.2 Các tham số bắt buộc trong nén video bằng MPEG1

Giống như chuẩn JPEG, chuẩn MPEG1 cho phép người sử dụng có thể thiết lập thông số để kiểm soát kích thước của ảnh, tốc độ dòng bit Tuy nhiên để cung cấp một mức chung, bộ các tham số bắt buộc được

định nghĩa và phần lớn các bộ giải mã MPEG1 đều tuân theo chúng Cũng có nghĩa là với bộ tham số mà nằm ngoài bộ các tahm số bắt buộc, thì khả năng tương thích giữa các bộ mã hoá và giải mã khác nhau là kém.

• Độ phân giải chiều ngang <=768 điểm.• Độ phân giải chiều dọc <=576 điểm.• Số các khối cho mỗi ảnh <=396.

• Số các khối được xử lý trong một giây <=99000.• Số khung hình trên giây <=30.

• Dải thông <=1.86Mbps.

• Kích thước bộ đệm giải mã <=376832 điểm.

2.5.2.3 Quá trình nén video với MPEG1

• Chuyển đổi không gian màu.

• Phân chia ảnh thành các phần và các khối.• Motion estimation.

mà nó được tạo ra là chất lượng của video và âm thanh có thể bị ảnh hưởng bởi quá trình mã hoá Nếu như mã hoá không được thực hiện thích hợp và nhanh thì chất lượng ảnh khi giải mã cũng không được tốt.

2.5.4 Indeo

Công nghệ nén Indeo của Intel là một tập các thuật toán độc quyền nén âm thanh và hình ảnh được ur dụng trong môi trường Windows Nó không tương thích với các chuẩn MPEG1 và MPEG2 Indeo sử dụng kỹ thuật lấy mẫu con thành phần chroma giống như các cơ số được sử dụng trong MPEG nhưng nó bỏ đi nhiều dữ liệu trong công đoạn này Với các thuật toán MPEG, sau khi lấy mẫu con, nội dung gốc giảm xuống 25% Còn với Indeo nó giảm xuống 6,25%.

2.6 CD-ROM

CD-ROM là một phần của công nghệ đĩa CD - nó đã làm một cuộc cách mạng trong thế giới âm thanh Để lưu trữ các dữ liệu âm thanh số, các file âm thanh được mã hoá và lưu trữ khoảng 600MB dữ liệu trên một đĩa CD đơn Các ổ CD-ROM cũng sử dụng nguyên lý giống như các bộ chơi đĩa CD – một bộ sinh tia laser sinh ra ánh sáng tập trung trên các track chứa dữ liệu Bề mặt của đĩa phản xạ lại các tia sáng và các điểm lõm (pit) trên bề mặt làm phân tán tia sáng chiếu đến - cho phép ghi và đọc lại các giá trị nhị phân trên đĩa.

Công nghệ CD âm thanh được Philip và Sony phát triển vào cuối những năm 1970 và được đăng ký trong chuẩn RedBook cho CD âm thanh năm 1982 Điểm mạnh của công nghệ ứng dụng CD là dung lượng lưu trữ cao, giá thấp đối với dữ liệu được lưu trữ chỉ đọc đã được tổng kết trong CD-ROM YellowBook năm 1983 Công nghệ cơ bản của CD-ROM cũng giống như công nghệ đối với CD âm thanh, một bit sai thì không đáng kể gì đối với việc thể hiện âm thanh, nhưng nó lại hết sức quan trọng đối với các dữ liệu máy tính Phụ thêm vào chuẩn RedBook CIRC cho các đĩa CD âm thanh, chuẩn YellowBook xác định mật độ dữ

liệu được ghi, đưa thêm vào đó nhiều bit để phát hiện và sửa lỗi (EDC - Error Detection Code, ECC - Error Correction Code).

2.6.1 Công nghệ CD-ROM

Một CD chuẩn được tạo ra từ một đĩa tròn polycarbonate trong suốt, có một loạt các điểm lõm trên bề mặt của nó Các điểm lõm trên bề mặt mã hoá dữ liệu trên đĩa Sau đó nó được bao phủ một lớp nhôm hoặc một hợp chất tương tự để tạo ra bề mặt phản xạ Một lớp sơn được sử dụng để bảo vệ sau đó là đến nhãn CD Dữ liệu được đọc từ đĩa bằng cách chiếu một tia sáng vào và hứng tia phản xạ lại nếu như tia sáng gặp vùng phẳng - nó phản xạ lại nguyên vẹn hoặc là nó bị khuếch tán nếu như nó gặp các điểm lõm có độ sâu khoảng 120nm Theo cách này, dữ liệu số có thể được lưu trữ bằng cách sử dụng các vùng phẳng và các điểm lõm trên đĩa.

Dữ liệu được lưu trữ trên một đường xoáy ốc có độ rộng khoảng 600nm và cách nhau khoảng 1.6µm Nó tương tự như đĩa từ nhưng có khác là điểm bắt đầu của đường xoáy ốc tại tâm của đĩa Với phần lớn các đĩa CD, điều này khá thuận lợi bởi vì khoảng 5mm rìa ngoài đĩa là khoảng trắng còn lại và được sử dụng để làm vùng điều khiển.

Với các đĩa 120mm, đường xoáy ốc dài khoảng 5km Rãnh ghi được chia thành các sector có độ dài bằng nhau có thể lưu trữ 2048 byte dữ liệu Đĩa được quay với tốc độ tuyến tính không đổi vì vậy các điểm lõm và các vùng phẳng đi qua bộ cảm nhận với cùng một tốc độ, không phụ thuộc vào vị trí trên vòng xoắn Vì vậy tốc độ quay đĩa sẽ thay đổi tuỳ theo vị trí mà dữ liệu được đọc Như vậy nếu như đầu đọc đang ở rìa ngoài thì tốc độ đĩa sẽ thấp hơn so với khi đọc dữ liệu tại các điểm gần tâm đĩa.

2.6.1.1 Tổ chức một sector của CD-ROM

CD-ROM sử dụng sector 2352 byte mà có tổ chức thay đổi phụ thuộc vào mục đích sử dụng đĩa Một CD-ROM chuẩn có 3 chế độ cho cấu trúc cơ sở như trong hình vẽ:

Chế độ 2 cho phép nhiều dữ liệu được lưu trữ nhưng nó không phát hiện được lỗi Nó thường được sử dụng cho CD âm thanh hay video số khi các bit hay các byte bị lỗi không đáng chú ý lắm.

Chế độ 1 thường được sử dụng cho các dữ liệu máy tính, ở đây một bit hay một byte bị lỗi cũng rất quan trọng Một vài bộ lưu trữ dữ liệu có kèm theo mã kiểm tra và sửa lỗi (ECC - Error Correction Code) có thể giúp cho bộ giải mã phát hiện và sửa lỗi.

Chế độ 0 là chế độ đặc biệt thứ 3 mà toàn bộ dữ liệu được đặt là 0 Nó thường được sử dụng trong đồ hoạ số không nén với ảnh có vùng trắng lớn sẽ dễ dàng được điền đầy với số 0 Chế độ này không quan trọng vì phần lớn các ảnh đồ hoạ được lưu trữ dưới dạng nén mà nó làm giảm kích thước của vùng trống bằng các mã khác.

Mode 1Mode 0

Data-All zeros

12 bytes4 bytes2336 bytes

SynchronisationHeader12 bytes4 bytes

trên CD ROM

Với các chế độ có hay không có kiểm soát lỗi, CD-ROM có dung lượng chứa dữ liệu khác nhau Sự khác nhau sẽ tăng lên nếu đĩa CD sử dụng 5mm rìa ngoài để lưu trữ dữ liệu bình thường Bằng cách sử dụng toàn bộ diện tích và phần kiểm soát lỗi, đĩa có thể lưu được 742 MB tương ứng với thời gian thể hiện nhạc là 74 phút Đối với các đĩa CD 60 phút, nó lưu trữ khoảng 527-540 MB dữ liệu với các thông tin kiểm soát lỗi hay 580-601 MB phụ thuộc vào MB được định nghĩa là 1024 hay 1000 byte.

CHƯƠNG III

LÝ LUẬN CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌCVÀ ỨNG DỤNG MULTIMEDIA TRONG DẠY HỌC

3.1 MỘT SỐ QUAN ĐIỂM SƯ PHẠM, SO SÁNH GIỮA ĐÀO TẠO DỰA TRÊN MẠNG VÀ PHÒNG HỌC TRUYỀN THỐNG

Gần đây, “đào tạo truyền thống” đã bị coi là một nguyên nhân chính của một hệ thống giáo dục phản chức năng, thậm chí đã lỗi thời tại nhiều nước Những lời chỉ chích như vậy ngày càng tăng khi công nghệ viễn thông và đa phương tiện tiếp tục phát triển, hứa hẹn tạo cho người học một nền giáo dục phong phú và có ý nghĩa hơn, thích hợp cho môi trường học tập và làm việc trong tương lai Trong cuộc cách mạng công nghệ này, một phương tiện mới mẻ đã ra đời và tiếp tục phát triển với một tốc độ chưa từng thấy, lôi cuốn những người sử dụng, trẻ em cũng như người lớn: đó là WWW Trong các tài liệu giáo dục, thuật ngữ “đào tạo dựa trên mạng Web” đã xuất hiện thường xuyên, và do tính mới mẻ của mình, thuật ngữ này được hiểu rộng rãi như bất kỳ dạng truyền đạt đào tạo nào mà trong đó dùng WWW như là một công cụ Theo cách tương tự, “đào tạo truyền thống”, theo thuật ngữ thông thường, được xem như là một môi trường đào tạo mà một trong các đặc tính của nó là tạo ra cách học thụ động, không chú ý đến nhu cầu cá nhân của sinh viên, và đáp ứng không đúng mức sự phát triển khả năng giải quyết vấn đề và các kỹ năng trí tuệ ở mức cao hơn.

“Đào tạo trên mạng” và cách “đào tạo truyền thống” thường hay được để gần nhau để làm nổi bật tính có vẻ như không tương hợp cố hữu của chúng Chúng ta sẽ tìm hiểu dựa trên hai môi trường sư phạm để thấy được và làm nổi bật những điểm khác nhau và giống nhau của chúng thông qua việc bàn luận về chiến lược đào tạo của mỗi loại.

3.1.1 Đào tạo truyền thống

Theo một số phân tích và nghiên cứu có hệ thống về hoạt động giáo dục trong phòng học trong hơn một thế kỷ, người ta đã mô tả đào tạo truyền thống như là một mô hình trải dài từ chương trình lấy giáo viên làm trung tâm tới chương trình lấy sinh viên làm trung tâm Tác giả quan sát thấy trong một chương trình lấy giáo viên làm trung tâm thì:

• Giáo viên nói nhiều hơn sinh viên.

• Đào tạo thường là trong phạm vi cả lớp học; đào tạo theo nhóm nhỏ hay từng cá nhân ít thấy hơn;

• Thường là giáo viên quyết định thời gian trên lớp như thế nào.• Giáo viên dựa vào sách giáo khoa để xây dựng chương trình và

• Sinh viên nói bằng hoặc nhiều hơn giáo viên.• Hầu hết các hoạt động diễn ra trong nhóm nhỏ.• Sinh viên giúp đỡ trong việc trọn nội dung học.

• Giáo viên cho phép sinh viên quyết định một phần hoặc toàn bộ các quy định cư xử, thưởng và phạt trong lớp học.

• Các tư liệu đào tạo được sử dụng một cách độc lập hoặc trong các nhóm nhỏ do các nhóm hoặc cá nhân quyết định.

• Đồ gỗ được sắp xếp sao cho sinh viên có thể làm việc theo nhóm hay theo từng cá nhân.

3.1.2 Đào tạo WBI

Chúng ta có một số ví dụ về các loại chương trình có thể bao gồm trong WBI, trong khi đặt nó tương phản với đào tạo truyền thống, và rút ra kết luận bằng các đặc tính chung dựa trên các chiến lược được sử dụng trong các ví dụ.

• Các phòng học truyền thống bị giới hạn về mặt không gian; việc học tập diễn ra trong một giới hạn vật lý - ví dụ, một phòng học, một trường học, một chuyến thực địa, và các địa điểm khác nhau WBI mở rộng biên giới của việc học tập, như thế nó có thể diễn ra trong phòng học, ở nhà, và ở nơi làm việc Việc có một đường truy cập lâu dài với các nguồn kiến thức bất kể vị trí về mặt địa lý ở đâu cho phép một sự liên tục trong học tập và khuyến khích những suy nghĩ không bị gián đoạn về một đề tài và cho phép việc xem sửa luận án.

• WBI có thể được sử dụng để thúc đẩy việc học theo kinh nghiệm hay học “tại chỗ”, như vậy quá trình học tập được kết hợp với thế giới thực Một số cuộc thám hiểm của các nhà khoa học và các nhà chuyên môn đã lôi kéo được sự tham gia của học sinh các trường Các học sinh đã trải qua cuộc dã ngoại, thám hiểm thông qua các bức ảnh, các hoạt động trên mạng, tương tác với các thành viên và các hoạt động trong lớp học dựa trên chủ đề này.

• WBI tạo ra một chi giác mới và các phương tiện tương tác xã hội hướng tới việc học tập Học tập hợp tác với tư cách là một chiến lược học hiệu quả đã được nghiên cứu và thực hiện rộng khắp Với WBI học tập hợp tác đã vượt ra khỏi một phòng học tới tất cả mọi phòng học được nối với Internet Sinh viên có thể bàn luận, giải quyết vấn đề, chất vấn, trao đổi kinh nghiệm với các bạn khắp nơi trên thế giới Trong khi đào tạo truyền thống ngăn cản sự tương tác xã hội, WBI được thiết kế cho sự hợp tác và tương tác, các yếu tố có thể được sử dụng rất hữu hiệu trong học tập Dạng tương tác xã hội này khuyến khích ý thức trách nhiệm trong sinh viên.

• Nguồn nội dung ưu thế chuyển từ sách giáo khoa và giáo viên sang một nguồn thông tin nhiều vẻ hơn Hơn nữa, bản chất của nguồn nội dung trở nên năng động, khác với những nội dung tĩnh được xuất bản trong một thời kỳ nào đó Những sinh viên có

thể nghiên cứu sâu rộng về các chủ đề cũng có thể đóng góp cho nội dung của chủ đề Cuối cùng, tác động của một nguồn tài nguyên thông tin đa dạng như vậy không thể bị coi nhẹ về khả năng thúc đẩy người học dùng các kỹ năng nhận thức phát triển cao để thu nhặt, xem xét, đánh giá lựa chọn và kết hợp các thông tin này một cách có ý nghĩa, với điều kiện thuận lợi của các bài viết hợp tác, đồng bộ hoặc không đồng bộ, cùng có trên WWW.• Một đóng góp rất đáng chú ý của WWW là trình bày nội dung

theo định dạng siêu văn bản cho phép người sử dụng theo đuổi một cách liên tục toàn bộ các thông tin theo ý mình Điều này thể hiện sự chuyển biến lớn về phía sinh viên trong việc giành quyền chủ động trong học tập, điều mà trước đây không hề có trong phòng học truyền thống đặc trưng WBI không chỉ cho phép người học chia sẻ các thông tin vô tận trên WWW mà còn cho phép họ đóng góp vào đó và thể hiện những hiểu biết của bản thân Chúng ta có thể tìm thấy rất nhiều ví dụ về các chương trình của sinh viên trên các trang Web cuả trường học.

• Mạng toàn cầu đang ngày càng thúc đẩy khái niệm giáo dục từ xa, một quá trình mà cho tới nay vẫn còn cồng kềnh và tốn kém Nhiều khoá học được đào tạo từ xa, như thế người học có thể tận dụng được tính linh hoạt về thời gian và nội dung, và có thể có được các phản hồi cá nhân về các bài tập Khả năng liên lạc một cách riêng tư và chung của giáo viên và sinh viên theo cách đồng bộ hoặc không đồng bộ tạo ra một chiều hướng mới cho việc thiết kế các chiến lược đào tạo.

• Với WWW, sự cá nhân hoá và sự lựa chọn của sinh viên cũng thu được một loạt các chiều hướng khác nhau Sinh viên có thể lựa chọn nội dung, thời gian, nguồn thông tin, phản hồi, và các phương tiện khác nhau để thể hiện hiểu biết của họ Ví dụ trong