Создание картографических мультимедиа-продуктов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.24.03, кандидат технических наук Лапина, Елена Николаевна

• Лапина, Елена Николаевна
• кандидат технических наук
• 1997

Оглавление диссертации кандидат технических наук Лапина, Елена Николаевна

Введение

Глава 1. Анализ компонентов и устройств мультимедиа

1.1 Оптические устройства массовой памяти

1.2 Приводы CD-ROM

1.3 Аудиоадаптер

1.4 Видеоадаптер

1.5 Графические карты

1.6 Интерфейс управления мультимедиа

Глава 2. Анализ аппаратных средств, используемых при создании мультимедиа-продуктов

2.1 Сканеры

2.2 Цифровые камеры

2.3 Дисковод CD-R

Глава 3. Анализ программного обеспечения для создания мультимедиа-продуктов

Глава 4. Выбор аппаратных и программных средств для создания КМП

4.1 Аппаратное обеспечение

4.2 Программное обеспечение';66

Глава 5. Разработка методики и технологии создания картографического мультимедиа-продукта на примере проекта "Движение континентов"

5.1 Определение параметров графических файлов

5.1.1 Разрешение изображения

5.1.2 Глубина цвета изображения

5.2 Определение параметров звуковых файлов

5.3 Подготовительный период

5.3.1 Планирование проекта

5.3.2 Общий план / блок-схема

5.3.3 Работа над прототипом и сценарием

5.4 Подготовка медиа-данных

5.4.1 Разработка интерфейса

5.4.2 Подготовка графических файлов

5.4.3 Подготовка видео для CD-ROM

5.4.4 Подготовка аудио для CD-ROM'

5.5 Авторинг - соединение всех элементов

5.5.1 Импортирование элементов проекта в файл Директора

5.5.2 Составление кадров проекта согласно сценарию

5.5.3 Программирование

5.5.4 Проверка и отладка

5.6 Изготовление мастер-диска и тиражирование

5.7 Технологическая схема создания КМП

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Создание картографических мультимедиа-продуктов»

Автоматизация картографических работ по созданию различного рода картографической продукции получила в последнее десятилетие значительное развитие как в научном, так и в практическом отношении. Этому способствовало бурное развитие компьютерных технологий во всех сферах человеческой деятельности, в том числе и в картографии.

В результате научно-технической революции увеличивается сложность технических и программных средств автоматизации в картографии.

Одним из основных путей автоматизации в создании карт, благодаря развитию вычислительной техники, явится внедрение в практику интегральных картографических систем, предназначенных для сбора, аналитико-синтетической обработки, хранения, поиска и распространения картографической информации. Интегральная картографическая система представляет собой единый автоматизированный комплекс из нескольких систем - банка картографических данных (БКД), автоматизированной системы управления производством и автоматизированной картографической системой (АКС) (рис.1). [1]

Внедрение электронных технологий создания карт обеспечит многократную выдачу картографической продукции в форме, заказанной потребителем, как в цифровой, так и в традиционной графической. Картографическое производство, ориентированное на аналоговые методы составления и издания карт, устарело и должно быть переведено на полностью автоматизированные электронные технологии [2].

Создание БКД образует важную составную часть генеральной проблемы автоматизации в картографии. Следует отметить, что этим банкам в настоящее время принадлежит одно из ведущих мест в решении проблем, связанных с внедрением достижений научно-технического прогресса в картографическое производство. БКД являются тем звеном, которое интегрирует в единое целое результаты процессов цифрования, автоматизированного составления, обновления и изготовления оригиналов карт, цифровых карт, определяет эффективность картографического обеспечения в целом.

В широком понимании банк данных можно определить как систему информационных, математических, программных, языковых, организационных и технических средств ( включая хранимые данные, а также персонал, занятый в технологическом процессе), предназначенную для централизованного накопления и коллективного многоаспектного использования данных с целью получения необходимой информации. Характерной отличительной особенностью БКД является то, что он оперирует с пространственно-координируемыми данными. рис. 1 Обобщенная структурная схема автоматизированной картографической системы.

Из приведенного выше определения следует, что БКД представляет собой автоматизированную систему. БКД реализует следующие основные функции: сбор и учет цифровых данных, накопление данных, хранение их, непрерывное обновление данных, выдачу запрашиваемой информации. [3]

В области записи и хранения цифровой картографической информации в БКД наиболее перспективным техническим решением следует считать создание архивов на магнитооптических дисках. Основными преимуществами их являются: большая емкость памяти (до 2,6 Гбайт), продолжительный срок службы (до 50 лет), гораздо более высокая надежность, по сравнению с ленточными носителями (в 5 раз), быстрый доступ к информации (до Юме), контроль доступа, управляемый ЭВМ. высокая скорость передачи данных (1,8Мбайт/с), малая стоимость (10 центов в расчете на 1Гбайт), малые размеры (5.25" и 3,5").[4]

Задачи, решаемые БКД, состоят в формировании и ведении специализированных массивов цифровых данных, упорядоченных по масштабам, назначению, форматам представления и другим параметрам. Эти специализированные массивы образуют цифровой фонд картографических данных (ЦФКД), находящийся под оперативным контролем системы управления банком данных (СУБД), которая должна обеспечивать информационный обмен между подсистемами АКС, поддерживание сохранности информации и ее восстановление в случае утраты, независимость структур представления данных от прикладного программного обеспечения, возможность модификации структур внешнего представления, надежную защиту информации от несанкционированного доступа, а также некоторые другие функциональные возможности.

Новые большие системы сбора, обработки и выдачи информации о местности более сложны, превосходят картографические информационно-поисковые системы по своим функциональным возможностям, техническим средствам, программному, информационному и лингвистическому обеспечению и представляют собой географические информационные системы (ГИС).

Под ГИС понимают совокупность реализованных с помощью ЭВМ и программных средств баз географо-картографических данных, предназначенных для проведения исследований путем анализа и моделирования данных в интересах многих пользователей. Компонентами ГИС являются: подсистема управления базами данных, подсистема накопления и обработки данных, подсистема анализа данных, подсистема оперативного картографического воспроизведения данных (рис.2).

В ГИС данные делятся на две категории: пространственные (местоположение) и непространственные (атрибуты). Пространственные данные включают в себя географические объекты. Атрибутивные данные могут включать идентификатор объекта, любую описательную информацию из баз данных, изображение и многое другое. Основная идея ГИС - связь данных на карте и в базе данных. ГИС расширяет возможности обычных СУБД, предоставляя дополнительные удобства пользования и наглядность ("картографический интерфейс") для организации запроса к базе данных. ГИС придает обычным СУБД совершенно новую функциональность, использующую пространственные взаимоотношения между объектами. рис.2 Компоненты ГИС.

Создание высокоэффективных ГИС является одной из основных задач нового направления в географии - геоинформатики.

Геоинформатика формируется на стыке географии, картографии, информатики, теории информационных систем и других дисциплин с использованием общенаучных методов познания ( в частности системного подхода) и вычислительной техники. Ее задача - увязать и представить в виде научной концепции все разнообразие географических, картографических, технических (аппаратно-программых), организационных, экономических, социальных и правовых аспектов в проектировании и эксплуатации геоинформационных систем, опираясь на имеющийся опыт и сложившуюся практику геоинформационной деятельности.

ГИС предлагает совершенно новый путь развития картографии. Преодолеваются основные недостатки обычных карт - их статичность и ограниченная емкость как носителя информации. ГИС обеспечивает управление визуализацией информации. Появляется возможность выводить на экран или на твердую копию только те объекты или их множества, которые интересуют нас в данный момент. Фактически осуществляется переход от сложных комплексных карт к серии взаимоувязанных частных карт. При этом улучшается структурированность информации, следовательно, повышается эффективность ее обработки и анализа. [Ш

С внедрением ГИС в картографическую практику отпадает необходимость иметь конечное число отпечатанных карт или других изображений. В любой момент в режиме реального времени можно получить на экране дисплея визуализированное изображение изучаемого объекта или явления. Современная технология допускает широкий диапазон масштабов независимо от визуализации. Можно получить и обработать обширные площади в мелком масштабе, а отдельные фрагменты для любого участка и в любое удобное время выдать на дисплей в каком угодно масштабе. В этом случае разрешающая способность важнее масштаба. [2] В ГИС карта оживает и становится динамическим объектом в смысле:

• изменяемости масштаба;

• преобразования картографических проекций;

• варьирования объектным составом карты;

• возможности опрашивать через карту в режиме реального времени многочисленные базы данных;

• изменения способа отображения объектов (цвет, тип линии и т.п.), в том числе и определения символогии через значения атрибутов, т.е. синхронизации визуализации с изменениями в базах данных;

• легкости внесения любых изменений.

Многочисленные базы данных в ГИС могут носить вид таблиц, диаграмм, графиков, текста, неподвижных статических изображений. Но если базу данных расширить при этом анимацией, аудио и видео информацией, то она превратится в мультимедийную базу данных. [28]

С увеличением быстродействия, оперативной памяти и памяти дискового пространства компьютеров начинается развитие нового направления компьютерной технологии - мультимедиа. Технология мультимедиа - это синтез различного рода информации такой как графика, видео, звук, текст, анимация, объединенной на базе современного мультимедиа-компьютера. Мультимедиа-компьютер, как правило, представляет собой классическую модель, дополненную, как минимум, тремя основными компонентами: приводом CD-ROM, звуковой платой и акустическими системами. Мультимедиа-продукт, полученный в результате объединения разнородной информации, размещается на компакт-дисках CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory). В настоящее время значительная часть образовательных, развлекательных, информационно-справочных программ на потребительском рынке относится к категории мультимедиа. [25]

Этапы становления мирового рынка мультимедиа-продуктов можно проследить по следующим ключевым датам:

1984 - создание и массовое распространение графического интерфейса пользователя. При разработке приложений используются неподвижные изображения и применяются управляемые компьютером проигрыватели лазерных видеодисков. Первой мультимедийной программой можно назвать HyperCard 1.0 - средство, позволяющее без изучения языков программирования создавать приложения, объединяющие текст, графику, звук; управление периферийными устройствами.

1988 - на базе звуковых дисков были созданы компьютерные компакт-диски CD-ROM - носители удобные для разработчиков программ мультимедиа тем, что позволяют записывать большой объем информации и затрудняют нелегальное копирование. На диске размером 120 мм может храниться до 650 Мбайт информации, при этом его вес достаточно мал, а надежность и долговечность существенно превосходят аналогичные параметры магнитных носителей.

1991 - создание архитектуры QuickTime, вначале реализованной в виде системного расширения для компьютеров Macintosh, позволяющей записывать на жесткий диск и впоследствии воспроизводить цифровое видео. Стандарт QuickTime позволил перейти от аналогового видео к цифровому. С самого начала архитектура QuickTime ориентирована на последующее расширение.

1994 - распространение стандартов MPEG 1 и 2 форматов, позволяющих значительно повысить качество цифрового видео, а также появление новых типов компакт-дисков, позволяющих записывать в двадцать раз больше информации, чем предыдущие поколения.[5]

В настоящее время мультимедиа уже широко известное направление, используемое для хранения и передачи большого объема разнородной информации, в том числе и картографической. t25]

Одна из основных целей картографии - донести до потребителя различную информацию, имеющую привязку к местности. С освоением технологии мультимедиа появилась альтернатива традиционному методу - изданию карт на бумажных носителях - выпуск мультимедиа-продуктов на компакт-дисках с картографической информацией - картографических мультимедиа-продуктов (КМП).

Картографический мультимедиа-продукт представляет собой мультимедиа-продукт, несущий картографическую информацию, использующий комплекс аппаратно-программных средств, позволяющих получать в интерактивном режиме картографическую и дополнительную к ней информацию на экране монитора компьютера.

Уже сейчас за рубежом выпускается множество КМП. Например, мультимедийный атлас мира World Atlas the Software Toolworks (1993) содержит подробные сведения о континентах, странах, крупнейших городах. Для каждой страны приводятся изображения флага, гимн, звуковые комментарии, видео и фото материалы, топографическая карта. Помимо этого можно получить большой объем текстовой информации о странах, городах и т.п. Поиск необходимой информации может осуществляться по ключевым словам: названиям - стран, городов, рек и т.д. Для каждого крупного города приводится детальная карта и набор графических изображений. Мгновенный доступ к любой необходимой информации делает такие КМП удобными в обращении, к тому же, неоспоримо, что усвоение информации с помощью такого атласа намного выше, а целый ряд нужной информации просто невозможно отобразить на бумаге, или она будет не столь полной и доступной. Нужно отметить, что при необходимости, компьютер позволяет получить бумажный оттиск любого кадра, содержащегося на компакт-диске, будь то карта или слайд с помощью принтера. [6]

Мировой рынок мультимедиа в настоящее время - хорошо отлаженный механизм. Каждый день продается более десяти тысяч новых компьютеров, отвечающих требованиям мультимедиа. Для потребителей это означает доступ к огромной библиотеке CD-ROM мультимедиа. Сегодня более 30 % всех проданных в мире персональных компьютеров - мультимедийные. Ситуация на российском рынке, в некоторых своих чертах, повторяет ситуацию в мире. Средний процент мультимедиа-компьютеров среди всех установленных машин составил в 1996 году 25-30 %. По разным оценкам в 1995 году было продано 500 тыс. мультимедиа-компьютеров (рис.3). Благодаря большому спросу на высококачественные CD-ROM тиражи хитов достигают в США 100 тыс. копий, не считая переизданий. [5]

Несмотря на огромное число потенциальных пользователей мультимедиа-продуктов в России, рынок российских мультимедиа-продуктов находится на низком уровне. Это связано с недостаточным опытом создания качественных МП, а также, зачастую, с некомпетентными специалистами в предметной области создания МП. Например, при создании учебного МП необходимо учитывать мнение специалиста в данной предметной области, преподавателя, методиста, т.е. эксперта по содержанию. Российские потребители вынуждены покупать западные МП, что создает определенные языковые трудности, это особенно неприемлемо для пользователей, не знающих английский язык (т.к. в основном мультимедийные продукты сделаны на английском языке).

90 80 70 60 50 40 30 20 10 рис.3 График продажи мультимедиа-компьютеров

Область применения КМП очень широка. Например, картографическая информация в виде трехмерного динамичного изображения, сопровождаемая соответствующими буквенно-цифровыми пояснениями и звуковыми комментариями, будет очень полезна при различных торговых операциях с недвижимостью. Возможность предварительно ознакомиться с объектом с помощью видеоизображений позволит существенно сэкономить время продавца и покупателя.

Перспективно применение картографических изображений в сочетании с аудио-и видеотехникой в качестве наглядного пособия в туристических мероприятиях, где можно одновременно выдать необходимые сведения о маршрутах, достопримечательностях, отелях и т.д. Выпуск продукции такого рода пока не налажен.

Еще одна область применения картографии - создание наглядных пособий для других дисциплин (например, динамических изображений атмосферных явлений для метеослужбы, учебных пособий и т.д.)[2]

Картографические мультимедиа-продукты являются идеальным средством для обучения как в школах, так и институтах. Многочисленные исследования

1993 1994 1995 1996 подтверждают успех системы обучения с использованием компьютеров. Трудно сделать сравнение со старыми традиционными методами обучения, однако можно сказать, что внимание во время контакта с обучающей программой на базе мультимедиа, как минимум, удваивается. При комбинированном воздействии (через зрение и слух) доля усвоенного материала достигает половины, а если вовлечь учащегося в активные действия в процессе обучения при помощи интерактивных обучающих программ типа мультимедиа-приложений, то доля усвоенного материала может достигать 75 %.

Вопрос о целесообразности использования мультимедиа в картографии, возникавший в момент появления мультимедиа-технологии, подвергался сильному сомнению. Но широкое вхождение мультимедиа-технологии в современную жизнь и наплыв некачественной мультимедиа-продукции, вследствие некомпетентности разработчиков, показало необходимость заниматься разработкой мультимедиа-продуктов не только компьютерными специалистами, но и специалистами знающими предмет темы продукта. Компьютерные мультимедиа-атласы, которые уже имеются на рынке, показывают, что картографическая информация, которая присутствует в атласах, имеет плохое качество и носит не первостепенный характер.

Тот момент, что разработкой компьютерных мультимедийных атласов в данное время занимаются люди далекие от картографии, приведет к тому, что рынок будет заполнен некачественной продукцией и государство потеряет контроль над этим перспективным направлением.

Подводя итоги, можно перечислить следующие доводы для необходимости использования технологий мультимедиа в картографии и для научного подхода в разработке КМП:

1. Расширение базы данных для ГИС;

2. Широкое распространение мультимедиа-компьютеров и увеличение количества пользователей мультимедиа-продуктами;

3. Качество созданных КМП находится на низком уровне, с точки зрения подачи картографических материалов, из-за некомпетентности и плохого качества вводимой картографической информации их разработчиков;

4. Удобность пользования картографической информацией в качестве мультимедиа разработок. Это заключается в большом объеме картографической и дополнительной информации, входящей в КМП, в мгновенном доступе к любой

13 необходимой информации, в лучшей усвояемости материала при образовательном КМП (например, школьные карты по географии). 9]

При создании КМП ключевой фигурой должен быть картограф или группа картографов, которые будут отвечать за качество картографической информации включенной в мультимедиа-продукт. Разработка картографического МП требует работы слаженного коллектива, состоящего из различных специалистов, среди которых, кроме картографов, должны быть программисты, при необходимости, художники, аниматоры, сценаристы. С 2 63

Целью данной диссертации является разработка рабочего комплекса для создания картографических мультимедиа-продуктов, методики ввода картографических данных и технологической схемы создания КМП. Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Определить необходимое аппаратное обеспечение и программное обеспечение для создания КМП;

2. Провести оценку качества вводимых в компьютер картографических изображений (выполненных полиграфическим путем) и звуковых файлов с различными соответствующими пар.аметрами и на основе этого определить их оптимальные значения, влияющие на качество конечного мультимедиа^ продукта.

3. Разработать экспериментальный мультимедиа-продукт.

4. Обосновать и описать технологию получения картографического мультимедиа-продукта в виде схемы.

Заключение диссертации по теме «Картография», Лапина, Елена Николаевна

Заключение.

В результате проведенных исследований можно . сформулировать следующие выводы:

1. Разработан рабочий комплекс, позволяющий создавать картографическую мультимедиа-продукцию.

2. Разработана методика ввода картографической информации в КМП и определены необходимые параметры ввода данных для получения качественных мультимедиа-продуктов.

3. На примере создания экспериментального картографического мультимедиа-проекта отработана технологическая схема создания КМП.

4. Показано, что для создания КМП наиболее подходит программа Macromedia Director.

5. Установлено, что параметры ввода картографического изображения зависят:

- разрешение - от степени увеличения картографического изображения на экране компьютера в КМП;

- глубина цвета - от особенностей оригинала (количество цветов, характер карты).

6. Показана целесообразность ввода в компьютер звука с максимальным качеством, которое способна поддержать звуковая плата, а затем конвертировать его в звук с заданными параметрами.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Лапина, Елена Николаевна, 1997 год

1. Берлянт А. М., Гедымин А. В., Кельнер Ю. Г. и др. Справочник по картографии., М.: Недра, 1988, 428 с.

2. МорисонДж. JI. Картография нового тысячелетия., Геодезия и картография, 1996, № 8, с. 45-48

3. Максимов И.И., Мартыненко А. И., Синькевич М. Е. и др. Микрофильмирование карт и чертежей: Справочное пособие., М.: Недра, 1990, 224 с.

4. Магнитооптика UPGRADE, 1996, № 4, с.8-9

5. Блинов А. Необузданная стихия мультимедиа., КомпьютерПресс 1996, № 12, с. 3236

6. Иваненко А.Е., Лапина E.H. Перспективы применения мультимедиа в картографии., Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1995, № 5-6, с. 146-150

7. Нетесов Р. Эпоха мультимедиа., Stereo&Video, 1996, № 3, с. 5-12

8. Оптические устройства массовой памяти., КомпьютерПресс, 1996, № 10, с. 24-27

9. Дьяконов В.П. Популярная энциклопедия мультимедиа. М.: ABF, 1996, 420 с.

10. Борзенко А. Приводы CD-ROM : постоянно увеличивая скорость., -КомпьютерПресс, 1996, № 8, с.28-32

11. Приводы CD-ROM., UPGRADE, 1996, № 4, с. 15-16

12. Иваненко А.Е., Лапина Е. Н. Аппаратные средства для создания мультимедиа-продуктов. Компоненты и устройства мультимедиа., Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1997, №5-6, с. 136-140

13. Мультимедиа от фирмы Malifax., КомпьютерПресс 1994, № 7, с.33-35

14. CD-ROM "Азбука мультимедиа"., Рсспубликанский\чультимедиа центр, 1996.

15. Травин А. Видео в компьютер и обратно., КомпьютерПресс, 1996, № 5, с. 25-29

16. Лапина Е. Н. Программные средства для создания картографических мультимедиа-продуктов., Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1997 № 5-6, с. 140-144

17. Борзенко А. Графические карты., КомпьютерПресс 1996, № 5, с. 13-17

18. Курило А. Новые тенденции в мире графических акселераторов., -КомпьютерПресс 1997, № 1, с. 10-14

19. АхметовК. Программы презентационной графики., КомпьютерПресс, 1994, № 10, с. 40-44125

20. Хек M. Строим,мультимедиа-приложения / Мир ПК, 1996, № 11-12, с 40-44

21. Хейд Д. Лучший компьютер для мультимедиа / Мир ПК, 1996, № 10, с. 30-35

22. Безобразов В., Макарычев А., Максимяк С. Сканеры для ГИС / ГИС Бюллетень, 1996, № 4, с. 44-45

23. Спивак М. Еще раз про сканер / КомпьютерПресс, 1996, № 3, с. 48-52

24. Макарычев А. Сканеры для САПР и ГИС / КомпьютерПресс, 1996, №1, с.58-62

25. Соловьев А. Ю. Использование средств мультимедиа при динамическом картографировании распространения загрязняющих веществ в атмосфере / Геодезия и картография, 1996, №9, с.47-51

26. Fairbairn David Tertiary education in cartography: serving the geomatics industry? / Cartography (Austral), 1996 25, № 3, c.23-30, англ.

27. Jiang Bin Cartographic visualization: analytical and communication tools / Cartography (Austral), 1996 25, № 2, c. 1-11, англ.

28. Blat J., Delgado A. Pesigning multimedia GIS for territorial planing: the ParcBIT case / Environ and Plann. В., 1995 -22, № 6, с. 665-678, англ.

29. Carten J. M. Cartographic visualisation in the atmospheric sciences / 17th Int. Cartogr. Couf. and 10th Gen. Asembly ISA, Barselona, Sept. 3rd 9th.„ 1995, Proc. Vol.2, Barselona, 1995, c. 1631-1639