Мультимедиа технологии. Часть 1. Основы Мультимедиа технологий

Восприятие пространства – чувственно-наглядное отражение пространственных свойств объектов (их величины и формы), их пространственных отношений (расположения относительно друг друга и воспринимающего субъекта и плоскости и в глубину) и движений. В восприятии участвуют все органы чувств человека [1].

Первичное возникновение ощущений обеспечивают рецепторы – молекулярные или клеточные структуры, воспринимающие действие факторов внешней или внутренней среды и передающие информацию о сигнальном значении раздражителя на следующие уровни обработки.

Сенсорные рецепторы воспринимают действие раздражителей и обеспечивают возникновение возбуждения в нервных волокнах.

Искусственно создаваемые средствами виртуальной реальности воздействия на сенсорные рецепторы как раз и создают упомянутые выше сенсорные впечатления.

Физиологические системы человека, обеспечивающие восприятие, проведение и анализ информации о состоянии внешней и внутренней среды и формирующие специфические ощущения, называются анализаторами.

По характеру ощущений, возникающих в результате воздействия на соответствующие рецепторы, выделяют анализаторы: слуховой, зрительный, осязательный (тактильный), обонятельный, вкусовой, вестибулярный, температурный, болевой и другие.

По анатомическому расположению рецепторов выделяют три основных класса ощущений.

1. Экстеро(ре)цептивные ощущения, возникающие при действии на рецепторы, расположенные на поверхности тела. Они, в свою очередь, подразделяются на

◆ дистанционные (зрительные, слуховые и обонятельные);

◆ контактные (осязательные или тактильные, вкусовые).

2. Проприоцептивные (кинестезические) ощущения, возникающие при действии на рецепторы, расположенные в мышцах, сухожилиях, суставных сумках и свидетельствующие о движении и относительном положении частей тела. Сюда же относятся и ощущения при работе органа равновесия и пространственной ориентации – вестибулярного аппарата.

3. Интероцептивные (органические) ощущения, обусловленные обменными процессами внутри организма.

Функциональные способности органов чувств лежат в определенных пределах. Для измерения их характеристик рассмотрим следующие понятия.

Возбудимость – свойство нервных и мышечных клеток отвечать на действие раздражителя возбуждением. Возбуждение – ответная реакция высокоспециализированных (рецепторных) клеток на действие раздражителей, характеризующаяся проявлением специфической функции и потенциала действия. Возбудимость при эволюции рецепторных клеток развилась из свойства раздражимости. Раздражимость – универсальное свойство всех клеточных структур отвечать на действие раздражителя изменением своей жизнедеятельности.

По признаку биологического соответствия раздражители делятся на

◆ адекватные (к восприятию которых чувствительные структуры приспособлены и отвечают возбуждением на малую силу раздражителя);

◆ неадекватные (не вызывают возбуждения даже при значительной силе возбуждения, а вызывают только при чрезмерной).

При разработке ММ оборудования важно учитывать допустимое влияние проектируемых раздражителей – будет ли оно адекватным и пороговым.

Порог чувствительности (интенсивности) раздражителя – минимальная величина интенсивности раздражителя, достаточная для вызова возбуждения. Предполагается, что сила воздействия лежит в адекватных пределах от минимального порога чувствительности до болевого порога для данного органа чувств. Величина порогового значения обратно пропорциональна времени действия раздражителя.

Порог времени раздражения – минимальное время действия раздражителя для вызова возбуждения. На акустические и оптические сигналы время реакции человека составляет 100-250 мс (из этого на глаз приходится 20-40 мс, срабатывание мышц руки – 30-50 мс), на более сложные задания: прочитать слово – 350-550 мс, назвать предмет – 600-800 мс.

Для большинства органов человека сила воздействия может меняться в широких пределах. Тем не менее, число интенсивностей раздражения, которые пользователь способен уловить одновременно, невелико. Например, зрение в среднем способно отследить всего лишь 100-150 различных цветов.

При проектировании различных ММ устройств можно избежать сильных болевых и шоковых воздействий раздражителя, меняя скорость нарастания силы и время воздействия. В первую очередь это касается яркости изображения и громкости звука [1].

Каналы восприятия. В целом восприятие информации человеком проходит по 5 основным каналам, в число которых входят [7-8]:

1) зрительный – восприятие цветных изображений в трехмерном пространстве и на плоскости. Зрительный аппарат человека является важнейшим источником получения информации о внешнем мире (до 70-80 %);

2) слуховой – восприятие звуков в трехмерном пространстве. Звук представляет второй по значимости после зрения источник информации, но, как и цвет, требуется не всегда;

3) осязательный (тактильный) – восприятие прикосновения телом, рукой, пальцами, а также ощупывания. Это сенсорное (чувствующее) восприятие. В его основе лежит раздражение различных рецепторов кожи, некоторых слизистых оболочек (язык, губы). Осязание включает различные виды восприятия: тактильное – восприятие прикосновения и давления, а также восприятие боли, тепла и холода;

4) обонятельный – восприятие запахов. Обоняние – вид чувствительности, порождающий специфические ощущения запаха.

5) вкусовой – восприятие вкуса пищи. Вкусовые ощущения имеют 4 основные модальности: сладкое, соленое, кислое и горькое. Все остальные ощущения вкуса представляют собой разнообразные сочетания упомянутых основных.

Кроме того, часто обсуждается интуиция и некий шестой интегральный канал – экстрасенсорный – обостренное комплексное восприятие (биополя, или чего-то еще), всевидение.

В дополнение к основным каналам, используются еще два канала восприятия:

1) мышечный – восприятие силы и сопротивления (например, сопротивления повороту), веса и давления, сжатия и растяжения;

2) вестибулярный – восприятие положения в трехмерном пространстве.

3) Некоторые ученые утверждают, что при наличии звукового сопровождения уровень запоминания информации составляет около 20 %, при наличии звука и видео – 30 %, а при использовании интерактивных презентаций с обратной связью – 60 % [1, 3].

1.1.3. Оцифровка информации мультимедиа

Чтобы речь, музыка, видеокадры и анимации могли быть использованы компьютером, они должны быть представлены в цифровой форме, допускающей компьютерную обработку. Для хранения подобной информации в цифровой форме требуется довольно много места.

Так, одна минута музыки даже при 8-битном формате занимает до 0,645 Мбайт (а в стереозвучании – 1,29 Мбайт). При переходе к 16-битному формату объемы удваиваются.

Видеоинформация требует для хранения еще больше места, чем звуковая. Специфической особенностью телевизионного (TV-) приемника является то, что при приеме изображения от передатчика он не запоминает полученного изображения, а сразу воспроизводит его на экране способом «точка за точкой». ПК же наоборот выдает на экран дисплея изображение в виде прямоугольной сетки элементов рисунка (точек), называемых пикселами (picture element – элемент картины, сокращенно – pixel). Изображение хранится в памяти ПК как яркость и цвет для каждой точки экрана. Изображение сохраняется в оцифрованном виде [5].

Подсчитаем затраты памяти для хранения одной неподвижной картинки экрана. Экран (VGA) содержит 640×480=307200 пикселов. Если используется 256 цветов, то для хранения пиксела потребуется 8 бит. Значит, всего потребуется 0,29 Мбайт. А при высококачественной передаче цветовой палитры (24-битный цвет) потребуется в 3 раза больше – 0,87 Мбайт. Данные для мониторов с разным разрешением приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Телевизионный стандарт предполагает представление изображений последовательностью кадров, сменяющихся 25 раз в секунду. Для хранения секундного видеоролика в этом случае может потребоваться (из табл. 1) при 24 бит/пиксел скорость 21,75-93,75 Мбайт/с, а при 32 бит/пиксел – соответственно 29-125 Мбайт/с.

При этом видеофильм длительностью, например, 1 час 33 мин 50 с займет, как минимум, 119,58 Гбайт при 24 бит/пиксел и частоте 25 кадров/c или 191,33 Гбайт при 32 бит/пиксел и частоте 30 кадров/c. Столько не вместит и самый емкий цифровой многофункциональный диск (Digital Versatile Disk, DVD) [9, 10], а самые быстрые каналы Internet не обеспечат передачу таких объемов информации.

Скорость передачи неподвижного изображения объемом в 1 Мб из видеопамяти ПК на экран при частоте регенерации 60-100 Гц составляет 60-100 Мбайт/c, а объемом 3,75 Мбайт (24 бит/пиксел), как следует из табл. 1.1, – соответственно 225-375 Мбайт/с.

Такими объемами памяти, а также требуемыми для передачи изображений в режиме РВ высокоскоростными каналами современные ПК пока не обладают. На преодоление именно трудностей хранения и воспроизведения в режиме РВ звуковой и видеоинформации как раз и направлены в настоящее время усилия многих разработчиков средств ММ. Проанализируем типовые варианты решения этой проблемы.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.