Педагогические науки / 2. Проблемы подготовки специалистов
К.т.н.
Кожевников Г.К., асс. Бондаренко Т.С.
Украинская
инженерно-педагогическая академия
Экспериментальные исследования параметров экранного изображения в
мультимедийных технологиях
Исходные предпосылки. Мультимедийные технологии являются на сегодняшний
день наиболее широко распространенным направлением использования
информационно-компьютерных технологий в образовании. Однако высокая
эффективность использования мультимедийных средств в учебном процессе может
быть обеспечена только при соблюдении инженерно-психологических требований к
передаче и восприятию информации в процессе их применения.
В технических описаниях
мультимедийных проекторов приводятся рекомендации по установке проекторов в
помещении, а также рекомендации по максимально допустимым размерам аудитории и
количеству зрителей, для которых допускается их использование. Но необходимо
учитывать, что данные рекомендации приведены для общего случая демонстрации информации
широкого назначения. При этом предполагается, что информация представлена в
виде законченных образов и для ее восприятия существенное значение имеет
зрительное восприятие очертания, формы, цвета, движения объекта [1].
В учебном процессе информация
представляет собой чаще всего описание процесса: вывод теоремы, описание
технологического процесса, изобретения и т.п., а для описания процесса
используются текстовая информация, формулы, схемы, чертежи и т.п. При этом для
восприятия информации в учебном процессе в первую очередь имеет значение
восприятие символьной информации, поскольку символьная информация сопровождает
практически все перечисленные выше формы представления информации в учебном
процессе.
Постановка
проблемы. В технических описаниях мультимедийных
проекторов содержатся общие рекомендации по размещению проекторов в аудиториях,
а также максимально допустимые размеры аудиторий, в которых допускается
использование данных проекторов. Однако при этом отсутствуют пояснения и ссылки
на исходные данные, для которых были выполнены расчеты и получены указанные
результаты.
В связи с этим необходимо
провести расчеты параметров экранного изображения мультимедийного проектора с
использованием методики, принятой для выполнения данных расчетов в учебном
процессе, и сравнить полученные результаты с параметрами, приведенными в
технических описаниях мультимедийных проекторов.
Результаты. Основными
характеристиками мультимедийного проектора являются: разрешающая способность
(разрешение) и световой поток (яркость).
Разрешающая способность характеризует дробность видео
картинки, создаваемой проектором, и определяется числом светящихся элементов -
пикселей ЖКД или микрозеркал. По разрешающей способности проекторы обычно соответствуют
видеокартам, используемым в персональных компьютерах и рабочих станциях: VGA
(640х480), SVGA (800х600), XGA (1024х780), SXGA (1280х1024), UXGA (1600x1200).
В каждой паре чисел первое показывает число пикселей по горизонтали, а второе -
по вертикали изображения. Рекомендуемое разрешение
для демонстрации презентаций, подготовленных с помощью Power Point, а также простой
графики и крупных текстов - SVGA (800x600).
В качестве образца для
исследования был выбран проектор Epson EMP-S50.
Световой поток проектора равен 1000 лм, размер матрицы по диагонали 0,55 дюйма,
формат изображения 3:4, фокусное расстояние 16,6 мм.
В соответствии с
рекомендациями, приведенными в техническом описании, данный проектор может быть
использован в незатемненной аудитории площадью до 100 кв. м и в затемненной
аудитории площадью до 500 кв. м. При этом в описании отсутствуют рекомендации
по расчету параметров экранного изображения. Авторами были проведены расчеты
параметров экранного изображения в соответствии с методиками, изложенными в
[2].
Мультимедийные проекторы относятся к техническим средствам
статической проекции и являются наиболее используемыми из всех технических
средств обучения [3]. Это объясняется
простотой эксплуатации, высокой наглядностью представляемой информации, а также
широким спектром возможностей демонстрации информации (статическая,
динамическая, аудиовизуальная). Вместе с тем, для нормальной эксплуатации мультимедийных
проекторов, а также для разработки материалов для презентации следует учитывать
основные требования, предъявляемые к параметрам экранных изображений.
К нормативным параметрам экранных изображений относятся:
Нормативная
величина ширины экранного изображения (Шн):
|
|
(1) |
где L – зрительная часть аудитории
(расстояние от экрана до последнего ряда зрителей).
Нормативная величина высоты экранного изображения (Нн):
|
|
(2) |
.Нормативная величина полезного светового потока
проектора (Фн):
|
|
(3) |
.где Вн – нормативная
яркость экранного изображения, равная:
для незатемненного помещения, имеющего на рабочих местах студентов освещенность не
менее 20 лк (люкс), Вн = 300 апостильб (асб);
для затемненного помещения Вн =150 асб.
r - коэффициент отражения экрана, соответственно равный:
0.7 – 0.8 для диффузионных
экранов;
0.6 – 0.75 для
направленно отражающих экранов.
При проведении расчетов рекомендуется принимать r = 0,75.
Для ясного видения символа на экране, меловой доске,
плакате и т.п. носителях информации нормативная величина высоты символа (Нэн) определяется по формуле:
|
|
(4) |
.Нормативная величина высоты символа на дидактическом
материале:
|
|
(5) |
,где f
– величина фокусного расстояния объектива проектора;
l
– расстояние от экрана до
проектора.
Из формулы (3) можно найти площадь экранного
изображения для незатемненного помещения (нормативная яркость экранного
изображения 
апостильб):
, 
;
Для затемненного помещения (
апостильб):
Зная значение размера матрицы по диагонали
и формат изображения, находим ширину и высоту кадрового окна мультимедийного
проектора:
, (0,55 дюйма=1,32 см)
Отсюда 1,32=5х, х=0,26 см.
Соответственно ширина и высота кадрового окна мультимедийного проектора равна ш=0,26*4=1,04 см, h=0,26*3=0,78 см.
Имея соотношение ширины и высоты кадрового
окна, находим ширину экранного изображения и высоту экранного изображения.
; (1,3*Нн)*Нн=S; 
;
, Шн=1,3*Нн=1,82 м – для
незатемненного помещения.
, Шн=1,3*Нн=2,6 м – для затемненного
помещения.
Из найденных
значений ширины и высоты экранного изображения можно найти максимальную длину аудитории L: L=Шн/0,2=9 м [2].
Принимаем отношение ширины и длины
аудитории: 2:3=0,66. Тогда ширина аудитории В=9*0,66=6
м, площадь незатемненной аудитории должна быть не больше 54 
.
Площадь затемненной аудитории – не более
112 
( L=13, В=8,6 м).
Оптимальное расстояние установки
мультимедиапроектора:
- в незатемненном помещении;
- в затемненном
помещении.
При этом
максимальная высота символа на экране в незатемненном помещении
Высота символа на дидактическом материале
Высота
символа на экране в затемненном помещении
Высота символа на дидактическом материале
В соответствии с расчетами было установлено:
ü максимальная площадь незатемненной
аудитории, в которой может быть использован данный проектор, равна 54 кв. м;
ü максимальная площадь затемненной аудитории
— 112 кв. м;
ü максимальный размер экранного изображения
для незатемненной аудитории 1,4 х 1,82 м;
ü максимальный размер экранного изображения
для затемненной аудитории 2 х 2,6 м.
Также были проведены расчеты параметров
текстового изображения, обеспечивающие эффективное восприятие информации с
экрана, и расчет параметров аудиоустройств, используемых в комплекте с
мультимедийным проектором.
Выводы. В
целом, мультимедийные технологии являются исключительно эффективными
компьютерными технологиями, используемыми в учебном процессе. Вместе с тем,
используя мультимедийные технологии в учебном процессе необходимо учитывать
рекомендации, связанные с расчетом параметров экранных изображений, учитывающие
такой аспект, как восприятие информации. Так, проведенные расчеты показали, что
сведения, приведенные в технических описания мультимедийных проекторов, не отвечают
требованиям, связанным с учетом условий визуального восприятия информации. Для
учета этих требований следует использовать рекомендации, приведенные в данной
статье.
Литература:
1.
Арнхейм А. Искусство и визуальное
восприятие. – М.: Мир, 1996. – 312 с. 2. Коджаспирова
Г.М., Петров К.В. Технические средства обучения и методика их использования:
Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. - М.: Издательский центр
«Академия», 2003. - 256с. 3. Урванцева С.Е., Горбунова Н.Т., Сапогова
Н.И. Технологии мультимедиа в образовании: возможности и направления
развития. / http://www.nsu.ru/archive/conf