Tài liệu Sử dụng thiết bị dạy học

Chia sẻ: Phạm Khánh Tùng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:113

Thêm vào BST

Báo xấu

197
lượt xem 39
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu Sử dụng thiết bị dạy học do Phạm Khánh Tùng biên soạn có nội dung hướng dẫn sử dụng và khai thác các thiết bị nghe nhìn đa phương tiện trong dạy học, giúp sinh viên trường đại học sư phạm làm chủ các trang thiết bị nghe nhìn đa phương tiện hiện đại đồng thời phối hợp các thiết bị đó phục vụ cho mục tiêu của bài giảng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tài liệu Sử dụng thiết bị dạy học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA SƯ PHẠM KỸ THUẬT ------------------------ Phạm Khánh Tùng SỬ DỤNG THIẾT BỊ DẠY HỌC Hà Nội, 3/2015
MỤC LỤC Mở đầu ................................................................................................................................................... 5 I. ĐỊNH DẠNG TÀI NGUYÊN – CHUẨN KẾT NỐI THIẾT BỊ KỸ THUẬT SỐ .............................. 7 1.1. Định dạng ảnh thông dụng .......................................................................................................... 7 1.1.1. Một số khái niệm .................................................................................................................. 7 1.1.2. Các định dạng ảnh phổ biến ................................................................................................. 7 1.1.3. Lựa chọn, chuyển đổi định dạng........................................................................................... 9 1.2. Các định dạng tài nguyên video .................................................................................................. 9 1.2.1. Một số thuật ngữ và khái niệm ........................................................................................... 10 1.2.2. Các chuẩn Video ................................................................................................................ 11 1.3. Kết nối thiết bị kỹ thuật số ........................................................................................................ 18 1.3.1.Các chuẩn kết nối ................................................................................................................ 18 1.3.2 Các bước kết nối.................................................................................................................. 23 1.3.3 Một số mô hình kết nối........................................................................................................ 23 II. SỬ DỤNG TV TRONG DẠY HỌC ............................................................................................... 25 2.1. Thông số kỹ thuật cơ bản của máy thu vô tuyến truyền hình (TV) ............................................ 25 2.2. Những điều cần lưu ý khi sử dụng ti vi ..................................................................................... 25 2.2.1. Nguồn điện ......................................................................................................................... 25 2.2.2. Công suất............................................................................................................................ 26 2.2.3.Vị trí lắp đặt ........................................................................................................................ 26 2.2.4. Sử dụng và bảo quản .......................................................................................................... 27 2.2.5. Cài đặt chương trình TIVI .................................................................................................. 30 2.3. Kết nối TV với các thiết bị khác................................................................................................ 31 2.3.1. Kết nối theo đường An-ten (dùng sóng mang cao tần) ....................................................... 31 2.3.2. Kết nối theo đường AV ...................................................................................................... 31 2.4. Cách khắc phục một số hiện tượng hỏng hóc thường gặp ......................................................... 34 2.4.1. TIVI có nhiều “ma ảnh”(bóng ma): .................................................................................... 34 2.4.2. TIVI có hình ảnh sậm, đen, uốn dợn sóng và có âm thanh ù: ............................................. 36 2.4.3. TIVI bị nhiễm từ................................................................................................................. 37 2.4.4. Đèn hình TIVI bị “già”: ...................................................................................................... 37 2.5. Phần thực hành .......................................................................................................................... 38 2.6. Đánh giá .................................................................................................................................... 38 III. SỬ DỤNG MÁY CHIẾU HẮT (Overhead projector) ................................................................... 39 3.1. Cấu tạo chung và nguyên lí làm việc của máy chiếu hắt ........................................................... 39 1
3.1.1. Cấu tạo: .............................................................................................................................. 39 3.1.2. Nguyên lý làm việc............................................................................................................. 39 3.3. Các thông số kỹ thuật của máy chiếu hắt ............................................................................... 40 3.2. Sử dụng máy chiếu hắt .............................................................................................................. 41 3.2.1. Lắp đặt máy ........................................................................................................................ 42 3.2.2. Ứng dụng của máy chiếu hắt .............................................................................................. 42 3.3. Bảo dưỡng máy chiếu hắt .......................................................................................................... 43 3.3.1. Thay bóng đèn: ................................................................................................................... 43 3.3.2. Bảo dưỡng thường xuyên: .................................................................................................. 44 3.4. Phần thực hành .......................................................................................................................... 45 3.5. Đánh giá .................................................................................................................................... 45 IV. SỬ DỤNG MÁY CHIẾU ĐA PHƯƠNG TIỆN (Multimedia Projector) ....................................... 46 4.1. Cấu tạo chung và nguyên lý làm việc ........................................................................................ 46 4.1.1. Cấu tạo chung..................................................................................................................... 46 4.1.2. Nguyên lí làm việc ............................................................................................................. 46 4.2. Hướng dẫn sử dụng ................................................................................................................... 48 4.2.1. Các phím chức năng ........................................................................................................... 48 4.2.2. Điều khiển từ xa ................................................................................................................. 52 4.3. Lắp đặt ...................................................................................................................................... 53 4.3.1. Lắp PIN cho điều khiển ...................................................................................................... 53 4.3.2. Lắp đặt máy chiếu .............................................................................................................. 53 4.4. Kết nối....................................................................................................................................... 55 4.4.1. Kết nối với máy tính để bàn ............................................................................................... 55 4.4.2. Kết nối với máy tính xách tay............................................................................................. 55 4.4.3. Nối chuột USB ................................................................................................................... 56 4.4.4. Kết nối VIDEO................................................................................................................... 56 4.5. Vận hành ................................................................................................................................... 57 4.5.1.Các thao tác cơ bản khi bật máy chiếu................................................................................. 57 4.5.2.Điều chỉnh hình ảnh trên máy chiếu .................................................................................... 58 4.5.3.Tắt máy chiếu ...................................................................................................................... 62 4.6. Những điều cần lưu ý khi sử dụng máy chiếu đa phương tiện ................................................... 63 4.6.1. Yêu cầu kỹ thuật................................................................................................................. 63 4.7. Một số lỗi thường gặp khi sử dụng máy .................................................................................... 64 4.7. Phần thực hành .......................................................................................................................... 65 4.8. Đánh giá .................................................................................................................................... 65 V. SỬ DỤNG MÁY CHIẾU VẬT THỂ .............................................................................................. 66 5.1. Cấu tạo và nguyên lí làm việc của máy chiếu vật thể ................................................................ 66 2
5.1.1. Cấu tạo: .............................................................................................................................. 66 5.1.2. Nguyên lí làm việc: ............................................................................................................ 66 5.2. Các thông số kỹ thuật của máy chiếu vật thể ............................................................................. 67 5.3. Sử dụng máy chiếu vật thể ........................................................................................................ 67 5.3.1. Lắp đặt máy ........................................................................................................................ 67 5.3.2. Sử dụng .............................................................................................................................. 70 5.4. Bảo dưỡng máy chiếu vật thể .................................................................................................... 71 5.4. Phần thực hành .......................................................................................................................... 72 5.5. Đánh giá .................................................................................................................................... 72 VI. SỬ DỤNG MÁY ẢNH KỸ THUẬT SỐ ....................................................................................... 73 6.1. Khái quát về máy ảnh KTS ....................................................................................................... 73 6.1.1. Cấu tạo và nguyên lý .......................................................................................................... 73 6.1.2. Lịch sử máy ảnh ................................................................................................................. 75 6.1.3. Sự khác biệt giữa máy ảnh số và máy ảnh cơ ..................................................................... 75 6.1.4. Ảnh kỹ thuật số (ảnh số)..................................................................................................... 77 6.1.5.Các chế độ chụp ảnh............................................................................................................ 78 6.3. Thao tác sử dụng máy ảnh ......................................................................................................... 81 6.3.1. Cách gắn pin....................................................................................................................... 81 6.3.2. Cách lắp đặt thẻ nhớ. .......................................................................................................... 82 6.3.3. Cách cài đặt thiết lập thông tin cơ bản................................................................................ 83 6.4.Cách chụp................................................................................................................................... 85 6.5. Chuyển ảnh từ máy ảnh vào máy tính ....................................................................................... 87 6.5.1. Lấy ảnh từ máy KTS thông qua ổ đọc thẻ nhớ ................................................................... 87 6.5.2. Lấy hình trực tiếp từ máy ảnh KTS .................................................................................... 87 6.6. Một số lưu ý khi sử dụng máy ảnh ............................................................................................ 88 6.6.1. Kích cỡ bộ cảm biến - Sensor Size ..................................................................................... 88 6.6.2. Độ nhạy sáng - ISO ............................................................................................................ 89 6.6.3. Độ phóng đại quang học - Optical Zoom hoặc Zoom Tele ................................................. 89 6.6.4. Chống rung - Image stabilization........................................................................................ 89 6.6.5. Góc rộng của ống kính - Zoom Wide ................................................................................. 89 6.6.6. Tính năng quay phim - Video Clip ..................................................................................... 90 6.6.7. Loại thẻ nhớ - Storage types ............................................................................................... 90 6.6.8. Kích cỡ, trọng lượng, loại pin và độ tùy chỉnh ................................................................... 90 6.7. Phần thực hành .......................................................................................................................... 90 6.8. Đánh giá .................................................................................................................................... 91 VII.SỬ DỤNG MÁY QUAY PHIM KỸ THUẬT SÔ ......................................................................... 92 7.1. Một số loại máy quay phim KTS............................................................................................... 92 3
2. Các thành phần chính của máy quay ............................................................................................ 92 7.3. Vận hành ................................................................................................................................... 94 7.3.1. Lắp pin ............................................................................................................................... 94 7.3.2. Lắp thẻ nhớ......................................................................................................................... 95 7.3.3. Lắp băng............................................................................................................................. 95 7.3.4. Quay phim .......................................................................................................................... 95 7.3.5.Chụp ảnh trên thẻ nhớ ......................................................................................................... 96 7.3.6. Xem lại đoạn phim vừa quay trên màn hình LCD .............................................................. 96 7.4. Kết nối....................................................................................................................................... 97 7.4.1.Kết nối với dầu VCRs hoặc TVS......................................................................................... 97 7.4.2.Kết nối với máy tính ............................................................................................................ 98 Lưu ý khi kết nối với máy tính ..................................................................................................... 99 7.5. Phần thực hành ........................................................................................................................ 100 7.6. Đánh giá .................................................................................................................................. 100 VIII. SỬ DỤNG MÁY TÍNH TRONG DẠY HỌC ........................................................................... 101 8.1. Máy tính .................................................................................................................................. 101 8.2. Thiết bị nội vi .......................................................................................................................... 102 8.3. Thiết bị ngoại vi ...................................................................................................................... 104 8.4. Lắp đặt máy tính...................................................................................................................... 105 8.5. Một số lỗi cơ bản của phần cứng máy tính và cách xử lý ........................................................ 109 4
Mở đầu Việc đổi mới nội dung, phương pháp, hình thức tổ chức giáo dục là tất yếu, xuất phát từ đòi hỏi của thực tế khách quan và sự hội nhập trong xu thế phát triển toàn cầu hoá. Phương pháp dạy học theo kiểu thầy đọc trò chép một cách thụ động không mang lại hiệu quả cho cả người học và người dạy; không còn phù hợp trong giai đoạn hiện nay. Đổi mới phương pháp dạy học chỉ thực sự có hiệu quả và tác động tích cực tới người học khi giảng viên có kiến thức chuyên môn vững vàng và được trang bị những kỹ năng cần thiết về khả năng thuyết trình, hiểu biết và sử dụng các công cụ hỗ trợ giảng dạy như tin học và các trang thiết bị nghe nhìn. Việc sử dụng các phương tiện nghe nhìn trong giảng dạy giúp cho người học có hứng thú, dễ học, dễ hiểu, dễ nhớ qua đó giúp người dạy chuyển tải nội dung đến người học một cách có hiệu quả nhất. Trên cơ sở khai thác triệt để thế mạnh các phương tiện nghe nhìn như hiệu ứng màu sắc, âm thanh, hình ảnh động giảng viên có thể giới thiệu các khái niệm, diễn giải một quá trình, đặt các câu hỏi… bằng những minh hoạ trực quan làm cho bài giảng bớt trừu tượng. Để tiếp thu một vấn đề sẽ rất hiệu quả nếu người học vừa được nghe, được nhìn và được suy nghĩ theo logic. Do vậy, khi giảng viên có khả năng làm chủ chuyên môn thì phương tiện nghe nhìn sẽ có tác dụng hỗ trợ giảng dạy rất tốt. Với các trợ giúp này giảng viên dễ dàng nhấn mạnh các điểm chính của bài giảng cũng như giúp duy trì bài giảng một cách hứng thú và lôi cuốn người học. Sử dụng thành thạo phương tiện nghe nhìn tạo cho giảng viên cơ hội chuẩn bị trước bài giảng tốt hơn, thể hiện được sự logic và tính sáng tạo của mình. Tuy nhiên, việc sử dụng phương tiện nghe nhìn phải phù hợp với từng hoàn cảnh cụ thể như cơ sở vật chất, đối tượng nghe, nội dung bài giảng… Trên thực tế, việc lạm dụng các phương tiện nghe nhìn đơn thuần chỉ để thay cho phương pháp giảng dạy truyền thống nhằm tiết kiệm thời gian và công sức giảng bài (khá phổ biến hiện nay) không có nghĩa là cải tiến hay đổi mới phương pháp giảng dạy theo hướng tích cực mà thậm chí còn gây hiệu ứng tiêu cực và phản cảm cho người học. Tập tài liệu hướng dẫn sử dụng và khai thác các thiết bị nghe nhìn đa phương tiện trong dạy học giúp sinh viên trường đại học sư phạm làm chủ các trang thiết bị nghe nhìn đa phương tiện hiện đại đồng thời phối hợp các thiết bị đó phục vụ cho mục tiêu của bài giảng. 5
Lần đầu biên soạn khó tránh được những thiếu sót trong nội dung cũng như trình bày tài liệu, tác giả mong nhận được những góp ý từ các đồng nghiệp để hoàn thiện tài liệu. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về: Phạm Khánh Tùng, khoa Sư phạm kỹ thuật, trường đại học sư phạm Hà Nội. Email: tungpk@hnue.edu.vn Tác giả 6
I. ĐỊNH DẠNG TÀI NGUYÊN – CHUẨN KẾT NỐI THIẾT BỊ KỸ THUẬT SỐ 1.1. Định dạng ảnh thông dụng 1.1.1. Một số khái niệm a) Điểm ảnh (Pixel): Là phần tử nhỏ nhất (phần tử ảnh) mà một thiết bị có thể hiện thị trên màn hình, hình ảnh trên màn hình được xây dựng nên từ các phần tử đó. Pixel có hình dạng là hình vuông hoặc hình chữ nhật b) Độ phân giải của ảnh số (Image Resolution): Chất lượng của bất kỳ hình ảnh số nào, dù được in ra hay hiển thị trên màn hình cũng đều phụ thuộc vào độ phân giải Độ phân giải là số lượng điểm ảnh (pixel) dùng để tập hợp thành hình ảnh. Số lượng điểm ảnh càng nhiều thì độ nét và chi tiết ảnh sẽ càng cao. Có 3 cách để biểu thị độ phân giải ảnh: + Biểu thị bằng số lượng điểm ảnh theo chiều dọc và chiều ngang của ảnh (ví dụ: 1024 x 768) + Biểu thị bằng tổng số điểm ảnh trên 1 tấm ảnh (960.000 pixel) + Biểu thị bằng số lượng điểm ảnh có trên 1 inch (ppi) hoặc số chấm (dot) có trên 1 inch (dpi) 1.1.2. Các định dạng ảnh phổ biến a) BMP (Bitmap) Đặc điểm nổi bật nhất của định dạng BMP là tập tin hình ảnh thường không được nén bằng bất kỳ thuật toán nào. Khi lưu ảnh, các điểm ảnh được ghi trực tiếp vào tập tin - một điểm ảnh sẽ được mô tả bởi một hay nhiều byte tùy thuộc vào giá trị của ảnh. Do đó, một hình ảnh lưu dưới dạng BMP thường có kích cỡ rất lớn, gấp nhiều lần so với các ảnh được nén (chẳng hạn GIF, JPEG hay PNG) Định dạng BMP được hỗ trợ bởi hầu hết các phần mềm đồ họa chạy trên Windows, và cả một số ứng dụng chạy trên MS-DOS. Ngay từ Windows 3.1, Microsoft đã cho ra đời phần mềm PaintBrush, một phần mềm hỗ trợ vẽ hình ảnh đơn giản và lưu hình ảnh được vẽ dưới dạng BMP 16 hay 256 màu. 7
Tuy nhiên, do kích thước tập tin ảnh BMP quá lớn, định dạng BMP không phù hợp để trao đổi hình ảnh qua mạng Internet (do hạn chế về tốc độ truyền dữ liệu). Do đó, các trang web thường sử dụng ảnh dạng GIF, JPEG hay PNG. Các định dạng này hỗ trợ các thuật toán nén hình ảnh, vì vậy có thể giảm bớt kích cỡ của ảnh. b) GIF (Graphis Interchange Format - Định dạng trao đổi hình ảnh) GIF là định dạng ảnh quản lý không quá 256 màu cho 1 ảnh tĩnh cũng như từng khuôn hình cho các ảnh động, được dùng rộng rãi trên WEB do dùng kỹ thuật nén bảo toàn làm giảm kích thước file mà không làm thất thoát dữ liệu. Do giới hạn về màu sắc nên thường được dùng cho các hình vẽ nét, sơ đồ vốn không cần dùng đến dãi 16 triệu màu và không phù hợp để lưu các ảnh chụp. c) PNG : (Portable Net Graphics) Là định dạng ảnh có nhiều đặc điểm giống GIF ngoại trừ phần động (Có thể nén để đưa lên net, hỗ trợ lưu ảnh transparancy) nhưng do có dải phổ màu rộng hơn, có thể đến 16 triệu màu, nên ngày càng được sử dụng rộng rãi trên WEB với các ảnh có chất lượng như ảnh chụp. d) JPG (JPEG - Joint Photographic Experts Group) Là định dạng ảnh nén hiệu quả, có thể nén ảnh đến vài chục lần, tuy nhiên chất lượng lượng ảnh sẽ suy giảm tỉ lệ thuận với hệ số nén, thuật toán nén dựa trên nguyên tắc loại bỏ những thông số màu để giảm thông tin cho file dựa trên xu hướng nhận thức về màu sắc của mắt người. Do vậy, JPG còn được gọi là định dạng ảnh nén mất thông tin. Thường được dùng dể lưu ảnh chụp, tất nhiên tuỳ theo nhu cầu mà chọn độ nén thích hợp để bảo toàn chất lượng. Các PhotoLab đều dùng định dạng này với hệ màu RGB để xuất ảnh. e) TIFF (Tagged Image File Format) Là định dạng chủ yếu để lưu trữ ảnh, bao gồm cả đồ thị lẫn hình ảnh. Đầu tiên được xây dựng bởi hãng Aldus kết hợp với Microsoft để dùng cho kỹ thuật in PostScript. TIFF là định dạng thông dụng cho các ảnh có dãi tần màu rộng và sâu, phát triển song song với các máy quét ảnh do đó ngày càng trở thành 1 định dạng hữu dụng được dùng trong in ấn nhờ vừa bảo toàn được thông tin, vừa có thể chấp nhận các kỹ thuật nén LZW, ZIP... có thể làm giảm đáng kể dung 8
lượng. Từ PhotoShop 7.0 trở đi, ta có thể lưu được được file TIFF mà vẫn bảo toàn được các lớp (Nếu click option Layers khi save as), do đó gíúp cho việc lưu trữ trở nên càng thuận tiện. f) RAW Là định dạng ảnh thô chưa qua xử lý hoặc chỉ chịu rất ít ảnh hưởng bởi bộ cảm biến hình ảnh của các thiết bị nhập như máy ảnh kỹ thuật số hay scanner, do đó nó bảo toàn được hình ảnh gần như nguyên thuỷ và sẵn sàng cho việc biên tập cũng như in ấn tuỳ theo yêu cầu của người xử lý. 1.1.3. Lựa chọn, chuyển đổi định dạng. Việc chọn định dạng file nào trong số nhiều định dạng tùy thuộc vào mục đích lưu trữ và sử dụng ảnh. Nếu lưu trữ tư liệu lâu dài, TIFF và PNG là lựa chọn số 1. Nhưng các tập tin này có kích thước rất lớn nên không thể áp dụng với các ứng dụng online như email, WEB...Cho nên khi sử dụng online, các file nhỏ gọn hơn như định dạng JPEG lại là lựa chọn tốt hơn hẳn mặc dù JPEG không đảm bảo được chất lượng hình ảnh. Cách tốt nhất trong việc chọn lựa định dạng file ảnh chính là sử dụng linh hoạt các định dạng này bằng cách: - Lưu trữ bản chính của file ảnh bằng định dạng TIFF hoặc PNG trong một thư mục gốc. - Khi cần sử dụng cho các mục đích: chèn các file ảnh vào bài giảng điện tử, email, tải lên website... các thao tác đòi hỏi tính chất nén nhỏ gọn của file ảnh, hãy copy từ tập tin ảnh gốc và lưu chuyển đổi thành định dạng JPEG rồi thao tác trên bản copy này. Việc kết hợp các định dạng file ảnh linh hoạt thế này sẽ giúp việc chia sẻ hay ứng dụng ảnh trên Internet nhanh gọn mà lại lưu trữ tư liệu ảnh an toàn đảm toàn chất lượng cao cho kho ảnh gốc. Việc chuyển đổi định dạng file ảnh rất đơn giản qua các phần mềm quản lý, xử lý ảnh như: ACDsee, photoshop, paint, paint.net...chỉ cần mở ảnh đó nên - > save as và chọn định dạng cần lưu. 1.2. Các định dạng tài nguyên video Hiện nay, Video kỹ thuật số được sử dụng rất rộng rãi trong đời sống. Ngoài chức năng giải trí, video còn giúp cho việc dạy và học trở lên sinh động 9
và thú vị hơn. Có rất nhiều định dạng Video được chứa đựng trong đĩa VCD, DVD, Blu-ray, các file video…Việc nghiên cứu các định dạng và các chuẩn mã hóa Video kỹ thuật số sẽ giúp chúng ta có những hiểu biết về kỹ thuật cũng như giúp cho việc ứng dụng chúng trong cuộc sống thường ngày và nhất là ứng dụng trong thiết kế các bài giảng điện tử. 1.2.1. Một số thuật ngữ và khái niệm a) Độ phân giải khung hình. - SD Video (Standard Definition Video ): Video độ nét tiêu chuẩn. Video độ nét tiêu chuẩn là hệ thống video có độ nét (độ phân giải) tương đương hệ thống TV truyền thống hay đĩa DVD tiêu chuẩn Mpeg2: Độ phân giải của màn hình hiển thị SD là 720 x 544 pixel (PAL) hoặc 720 x 480 (NTSC) - HD Video (High Definition Video): Video độ nét cao. Video độ nét cao (hay gọi là video HD) là hệ thống video có độ nét (độ phân giải) cao hơn so với video tiêu chuẩn (SD - Standard Definition). Độ phân giải của màn hình hiển thị HD là 1.280 × 720 pixel (720p) hoặc 1.920 × 1.080 pixel (1080i/1080p) I: Interlace scan - Quét xen kẽ P: Progressive scan - Quét liên tục Hiện nay trên thị trường có 2 loại TV phổ biến - Full HD: Là TV có khả năng hiển thị được nội dung hình ảnh có độ phân giải 1920 x 1080 quét liên tục, được gọi là 1080p - HD Ready: Là TV có khả năng hiển thị nội dung hình ảnh có độ phân giải 1280 x 720 (hoặc 1366 x 768) quét liên tục, gọi là 720p 10
- UHDTV - Ultra-high-definition television: gọi tắt là độ phân giải 4K Loại TV đang phát triển có độ phân giải 3840 x 2160, tức là có số điểm ảnh gấp 4 lần độ phân giải Full HD Hình dưới là sự so sánh một số độ phân giải khung hình b) Codec (Bộ mã) Codec là từ viết tắt của coder/decoder (mã hóa/giải mã hóa), nó chỉ là một đoạn chương trình nhỏ. Hay chúng ta có thể gọi nó là một công thức mà mọi chương trình media player cần đến nó. Chương trình sẽ đọc dữ liệu file media, dùng codec để giải mã chúng và đưa ra cho chúng ta nội dung chính xác bằng hình ảnh / âm thanh của dữ liệu đó - đây là quá trình giải mã, một quá trình rất thông dụng trong cuộc sống số bình thường. Quá trình mã hoá cũng gần như tương tự có điều theo chiều gần ngược lại (vì có nhiều cách để encode). 1.2.2. Các chuẩn Video a) Chuẩn mã hóa MPEG MPEG hay gọn hơn là MPG có xuất xứ từ Moving Picture Experts Group (Nhóm các chuyên gia điện ảnh). Tổ chức ra đời năm 1988 này chuyên phát triển các tiêu chuẩn về nén phim kỹ thuật số (digital video) và âm thanh số (digital audio). Hiện nay, thông dụng nhất trên thế giới là 3 chuẩn MPEG 1, 2 và mới nhất là 4. 11
* MPEG-1: Đây là chuẩn của VideoCD và đĩa CD-I (Compact Disc – interactive, đĩa CD tương tác). Nó được thiết kế để mã hóa video với tốc độ khoảng 1,5 triệu bit/giây. Với tốc độ truyền tải đồng bộ video và audio 150KB/s, nó tương đương với tốc độ của ổ CD-ROM 1x. MPEG-1 cho video có độ phân giải 353x240 pixels với tốc độ 30 khuôn hình một giây (fps - frame per second). Tuy nhiên, chất lượng của nó hơi kém hơn so với băng video VCR và kém xa chất lượng tivi chuẩn. * MPEG-2: Chuẩn này cho chất lượng hình ảnh và âm thanh cao hơn MPEG-1. Nó chia thành hai cấp: cao nhất là DVD Video và thấp hơn một chút là SuperVCD (SVCD). Nó mã hóa video xen kẽ (interlaced video) với tốc độ hơn 4 triệu bit/giây. MPEG-2 cũng được dùng trong truyền hình kỹ thuật số bao gồm: truyền hình kỹ thuật số mặt đất, truyền hình kỹ thuật số vệ tinh, truyền hình cáp kỹ thuật số. MPEG-2 cho video có độ phân giải 720x480 và 1280x720 pixel với tốc độ 60fps và âm thanh đạt chất lượng Audio CD. Chuẩn này có thể nén một bộ phim dài 2 giời thành một file có dung lượng vài GB. Đầu máy phát MPEG-2 có thể phát được cả chuẩn MPEG-1. * MPEG-3: Chuẩn này ban đầu được dự định phát triển dành cho truyền hình độ phân giải cao (HDTV). Nhưng cuối cùng nó lại được sáp nhập với chuẩn MPEG-2 khi các chuyên gia xác định rằng chuẩn MPEG-2 đủ sức đáp ứng được các yêu cầu của HDTV. * MPEG-4: Đây là chuẩn nén video giàu tham vọng nhất. Các chuyên gia muốn huy động nhiều yếu tố như sự tổng hợp thoại và hình, hình học bất quy tắc, trực quan máy tính và trí thông minh nhân tạo (AI) để tái tạo lại các hình ảnh. MPEG-4 tạo ra một bước ngoặc mới cho truyền thông video. MPEG-4 là chuẩn thuật toán đồ họa và video dựa trên hai chuẩn MPEG-1, MPEG-2 và công nghệ QuickTime của Apple. Nhờ có kích thước nhỏ hơn và tốc độ truyền tải thấp hơn, MPEG-4 có thể truyền qua một băng thông hẹp hơn, có thể trộn video với text, đồ họa, các lớp 2D và 3D động,... Nó đã được tổ chức ISO công nhận vào tháng 10-1998. MPEG-4 được coi là một cuộc cách mạng mới trong media số. Nó là chuẩn multimedia toàn cầu thế hệ kế tiếp. Nó được thiết kế để truyền tải video 12
với chất lượng DVD (MPEG-2) qua mạng. b) Một số codec MPG-4 thông dụng - DivX là codec của MPEG-4. "DivX" là viết tắt của "Digital Video Express". Đây là codec phổ biến được rất nhiều đầu đọc DVD hỗ trợ. DivX đã trở thành phổ biến do khả năng của nó để nén các đoạn video dài thành các file kích cỡ nhỏ trong khi duy trì chất lượng hình ảnh tương đối cao. Có hai DivX codec là: MPEG-4 Part 2 codec DivX thường và H.264/MPEG-4 AVC codec DivX Plus HD. - XviD là codec rất nổi tiếng của MPEG-4 .XviD được biết với cái tên khác là MPEG-4 Part 2.Nó thường được lưu trữ dưới dạng File .AVI .MP4... Xvid là một đối thủ cạnh tranh chính của DivX Pro Codec (Xvid là DivX viết ngược). Ngược lại với các codec DivX, độc quyền phần mềm được phát triển bởi DivX .Inc, Xvid là phần mềm miễn phí được phân phối theo các điều khoản của GNU General Public License. H.264: Còn được gọi là AVC (Advanced Video Coding) hay MPEG-4 part 10 là một tiêu chuẩn cho nén video . Dự thảo cuối cùng làm việc trên phiên bản đầu tiên của tiêu chuẩn đã được hoàn thành tháng 5 năm 2003. H.264 được sử dụng trong các ứng dụng như Blu-ray, video từ YouTube và iTunes Store, DVB phát sóng, phát sóng trực tiếp dịch vụ truyền hình vệ tinh, các dịch vụ truyền hình cáp, và truyền hình hội nghị trực tiếp. H.264 là codec mạnh nhất hiện nay, H.264 chỉ cần bitrate bằng 2/3 XviD để đạt chất lượng tương tương. c) Các định dạng âm thanh - Âm thanh kỹ thuật số không nén: Bao gồm các loại LPCM, WAV, AIFF, AU...Hai dạng hay gặp nhất: +) LPCM - Linear pulse-code modulation: có trong đĩa CD, DVD +) WAV - Waveform Audio File Format: định dạng hay gặp trong máy tính - Âm thanh kỹ thuật số có nén: Bao gồm các loại: MP3, AC3, AAC, DTS… +) MP3 chỉ cho âm thanh stereo, tương thích với rất nhiều phần cứng Bitrate thông dụng 128kb/s 13
+) AC3 Dolby Digital: cho âm thanh đa kênh, được nhiều phần cứng hỗ trợ, Bitrate: 384Kb/s – 640Kb/s +) DTS: âm thanh đa kênh, chất lượng cao, phần cứng hỗ trợ ít hơn , bitrate cao: 1,5Mb/s +) AAC: âm thanh đa kênh, cho chất lượng tốt hơn AC3 nếu cùng bitrate, phần cứng hỗ trợ ít d) Container format (Các định dạng đóng gói) Container format là cách đóng gói các thành phần hình ảnh, âm thanh, menu, subtitles, cheapter…thành một file duy nhất để có thể phát trên Player. Các codec hình ảnh thông dụng bao gồm: MPG-1, MPG-2, DivX, Xvid, H264… Các codec âm thanh thông dụng bao gồm: MP3, AC3, AAC, DTS… Một số container format phổ biến: AVI (Audio Video Interleave) là dạng container được phát triển bởi Microsoft từ 1992 và hiện nay đã bị coi là khá lạc hậu vì những hạn chế trong khuôn dạng lưu trữ. AVI container gặp khá nhiều vấn đề rắc rối với các codecs mới như H264, AAC, OGG. Mặc dù vậy, bất chấp những giới hạn trong khuôn dạng lưu trữ cũng như sự xuất hiện của những dạng container tiên tiến hơn (MP4, Ogg, Matroska...), AVI vẫn giữ được sự phổ biến trong cộng đồng chia sẻ files, bởi tính tương thích cao với những chương trình biên tập và xem phim như VirtualDub, Windows Media Player... DivX: Năm 2005, DivX Inc. đưa ra một dạng container mới gọi là DivX Media Format (.divx) nhằm đưa thêm vào dạng AVI những định nghĩa về chapters, menu, subtitles ... Nhưng định dạng này hiện không được chú ý lắm trong cộng đồng chia sẻ files - nơi mà chính DivX codec trở nên phổ biến. MKV còn được gọi là Matroska là dạng container mạnh nhất (mạnh hơn nhiều so với .AVI, .MP4, .OGM...). Matroska có thể chứa tất cả các thông tin có trên DVD. Đây là sản phẩm của dự án mã nguồn mở Matroska (lấy tên một loại búp bê gỗ nổi tiếng của Nga). MP4 (MPEG 4) là dạng container được phát triển bởi MPEG (Moving Picture Experts Group), đây là dạng container khá mạnh, có thể dùng để chứa mọi loại video/audio codecs tương thích với chuẩn MPEG: DivX, XviD, MPG, MP2, MP3, AAC..., Nhược điểm chính của dạng container này là: Không hỗ trợ 14
Display Aspect Ratio - DAR (Phải thay đổi khích thước khung hình cho khớp với DAR), và chỉ chấp nhận các codecs tương thích MPEG. MPEG-1: file DAT trong đĩa VCD MPEG-2: file VOB trong DVD 3GP: dùng cho điện thoại di động dựa trên định dạng cơ bản tập tin phương tiện ISO ASF: định dạng của Microsoft gồm WMA and WMV, định dạng này ngày nay gần như không dùng Flash Video (FLV, F4V): định dạng hình ảnh và âm thanh của Adobe Systems được sử dụng nhiều trên internet. QuickTime File Format: định dạng media tiêu chuẩn của Apple RM: RealMedia định dạng tiêu chuẩn của RealVideo và RealAudio) Ngoài ra còn nhiều định dạng khác như: NUT, MXF, GXF, ratDVD, SVI… e) Các loại đĩa hình: VCD, S-VCD, DVD Ðĩa VCD VCD (Video Compact Disk) do Philips, Sony, Matsushita, và JVC sáng chế ra năm 1993. VCD sử dụng nén video là MPEG-1 với vận tốc bit 1,5 Mbit/s cho ảnh có độ phân giải thấp. - Độ phân giải ảnh 352x288 - quá thấp so với TV hệ PAL là 720x576. - Tốc độ dòng bit chưa nén của video đưa vào bộ nén MPEG-1 để ghi lên đĩa VCD còn 31Mbit/s cũng là quá thấp so với băng thông Video hệ PAL 166Mbit/s. - Bộ nén MPEG-1 của VCD thực hiện nén rất mạnh, từ 31Mbit/s xuống còn 1,5Mbit/s, tức là nén hơn 20 lần. Nghĩa là bộ nén loại bỏ quá nhiều chi tiết của ảnh, làm cho ảnh ghi trên đĩa VCD kém sắc nét, hầu như ảnh mất hết các thành phần cao tần. Ðĩa S-VCD S-VCD (Super-VCD) không sử dụng nén video bằng MPEG-1 như đĩa VCD, mà sử dụng MPEG-2 với vận tốc bit trung bình đạt khoảng 2,6 Mbit/s cho ảnh có độ phân giải [480x576/PAL] gần như gấp 2 lần độ phân giải ảnh của VCD 15
S-VCD do China National Committee of Recording Standards (ủy ban Quốc gia của Trung Hoa về các tiêu chuẩn ghi) & Philips, Sony, Matsushita và JVC cùng xây dựng tiêu chuẩn vào tháng 9/1998. Tiêu chuẩn SVCD đã mang tên quốc tế là IEC 62107. Máy đọc S-VCD có thể đọc đĩa VCD, VCD 2.0, VCD 1.1 và CD-DA (Compcat Disk - Digital Audio). Còn phần mềm đọc đĩa SVCD, ví dụ SthVCD 5.5 có khả năng khắc phục lỗi và đọc tốt các đĩa CD, VCD và S- VCD đã lỗi. Ðĩa DVD: DVD do 9 hãng cùng sáng chế ra vào tháng 9/1995, có trước S-VCD gần 3 năm. DVD lúc đầu viết tắt của Digital Video Disk - đĩa video số, nhưng sau vì quá tiện dụng nên tên DVD thiên về viết tắt cho cụm từ Digital Versatile Disk- Ðĩa số đa năng (vì không chỉ cho video mà có nhiều dạng DVD-Video, DVD- ROM, DVD-RAM và DVD-Audio). Dung lượng đĩa DVD từ 3,95GB; 4,7GB đến 17GB (tùy theo loại đĩa và tùy theo đĩa ghi một mặt hay hai mặt. - Nén video trên DVD Sử dụng nén video trên DVD là MPEG-2 với tốc độ bit thay đổi, giá trị trung bình đạt 4 Mbit/s (có thể cao tới 6 Mbit/s) cho ảnh động có độ phân giải [HxV=720x576/PAL] cao hơn độ phân giải của S-VCD là [480x576/PAL]. - Nén audio trên DVD Trên đĩa DVD có thể có nhiều track âm thanh. Định dang âm thanh trên đĩa DVD có thể là MP3, AC3 hoặc DTS, nhưng phổ biến nhất là AC3. Âm thanh số nén DOLBY DIGITAL (AC-3) cần xử lý ít nhất là 20 bit cho âm thanh của 5 kênh chính có dải tần từ 20Hz đến 20kHz với độ bằng phẳng 0,5dB; một kênh cho âm thanh trầm từ 20Hz đến 120Hz cũng với độ bằng phẳng 0,5dB. Đĩa Blu-ray Blu-ray hay đĩa quang DVD định dạng Blu-ray là một chuẩn DVD, tiếp theo chuẩn DVD+RW. Blu-ray và HD DVD là hai công nghệ DVD có dung lượng lưu trữ lớn khi ghi nội dung độ phân giải cao, gấp 6 lần so với chuẩn DVD trước đó. Loại đĩa này có 25 GB bộ nhớ ghi trên một mặt của một đĩa đơn 12 cm, cho phép thu hình tới 13 giờ so với đĩa 4,7 GB trước đó chỉ thu được 2 giờ. Đĩa quang có tên Disque Blu-ray bởi vì nó được áp dụng tia laser màu xanh lam để nạp thông tin 16
vào đĩa. Đĩa Blu-ray cho chất lượng hình ảnh cao độ phân giải lên đến 1080x1920 và trên đĩa có thể có nhiều kênh âm thanh, phụ đề… 17
1.3. Kết nối thiết bị kỹ thuật số 1.3.1.Các chuẩn kết nối a. RCA - Radio Corporation of America (còn gọi là cáp bông sen): Đây là loại cáp phổ biến nhất, được sử dụng để kết nối các thiết bị TIVI, VCD-DVD player, VCR (Video Cassette Recoder) chuẩn và các thiết bị âm thanh nổi. Đặc thù của loại cáp này là mã hoá các màu theo các chức năng riêng. Màu đỏ cho kênh âm thanh bên phải. Trắng cho kênh âm thanh bên trái. Vàng dành cho tín hiệu hình tổng hợp (Video composite). Tín hiệu video được truyền chỉ bằng 1 sợi cáp. Đây là loại cáp chất lượng thấp nhất được dùng để truyền tín hiệu video nhưng lại được dùng phổ biến nhất. Hầu hết các loại tivi mới, máy quay, thiết bị thu băng video, các máy chạy đĩa đều có các lỗ cắm RCA. b. BNC (BAYONET NEIL CONCELMAN) Thực tế cáp BNC là một dạng khác của cáp RCA/cáp tổng hợp. Đầu nối của cáp này khác với đầu nối của cáp RCA nhưng có thể thay đổi thành cáp RCA bằng một bộ điều hợp đơn giản. Hầu hết những thiết bị video chuyên nghiệp sẽ sử dụng BNC thay cho RCA. Các kết nối vật lý an toàn hơn vì cáp BNC xoắn và khoá khi lắp đặt. c. S-video 18
Là thế hệ tiếp theo cáp SVHS và có thể thấy trên hầu hết các thiết bị nghe nhìn ngày nay như tivi, ghi âm, cáp kĩ thuật số, các thiết bị lắp trên vệ tinh, SVHS VCRs...S-video khác với cáp tổng hợp ở chỗ chúng tách tín hiệu video thành 2 thành phần khác nhau : thành phần độ sáng(Y) và thành phần màu (C). Cáp S-video sẽ được cải tiến tốt hơn so với cáp tổng hợp. d. Video component - tín hiệu video thành phần Đây là loại cáp dùng để kết nối tín hiệu hình thành phần (Video componet) từ đầu đọc đĩa DVD đến TIVI, Cáp component giống cáp RCA, có 3 sợi: Y/ xanh lá, Pb/Cb xanh dương, Pr/Cr đỏ. Tín hiệu video được truyền bằng 3 sợi cáp. e. VGA – Video Graphic Array Dùng để truyền dẫn tín hiệu hình ảnh dưới dạng analog RGB, thường dùng truyền tín hiệu từ máy tính ra màn hình hoặc ra máy chiếu đa phương tiện. g. DVI – Digital Video Interface 19