CC BY
6Ю.С. Смирнов, доктор технических наук, профессор П.Г. Свечников, кандидат технических наук, доцент А.Д. Пушкарева, магистрант (г. Челябинск)
Из всех органов чувств человека глаз всегда признавался наилучшим даром и чудеснейшим произведением творческой силы природы.
Г. Гелъмголъц
ЗДОРОВЬЕ- И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ВИЗУАЛИЗАЦИИ
МУЛЬТИМЕДИА*
Статья рекомендована к печати доктором технических наук, профессором А.Г. Щипициным, доктором
технических наук, профессором В.Ф. Тележкиным.
Аннотация. Предлагается вариант построения визуализации мулътимедийной информации на основе плазменной панели. К преимуществам этого варианта относятся здоровъе- и энергосбережение с одновременным достижением существенного экономического эффекта при внедрении.
Ключевые слова: здоровъе- и энергосбережение, визуализация, мулътимедиа, информация, изображение, четкостъ, цветностъ, контрастностъ, размеры, плазменная панелъ, минимизация затрат.
УДК 3314:004 5
Опыт преподавания экологических дисциплин в Челябинской государственной агро-инженерной академии (ЧГАА) показал необходимость повышения эффективности средств визуализации ММ информации. Большую часть информации об окружающем мире человек получает благодаря органам зрения. Передача информации человеку посредством изображения наиболее эффективна. Как показали исследования ЮНЕСКО [1], когда человек слышит, то он воспринимает 10%, когда видит -15%, а когда видит и слышит - 65% информации. Качественное конспектирование позволяет увеличить восприятие информации до 80%. Применение ММ улучшает условия труда преподавателей и обучаемых.
При проведении занятий с использованием ММ существенную роль играют выходные устройства, с которых обучаемые непосредственно считывают информацию. Качество изображения, определяемое его
чёткостью, цветностью, контрастностью и размерами, существенно влияет на зрение обучаемых. Сдерживающим фактором внедрения инноваций являются финансовые ограничения. Поэтому актуальны поиски минимизации затрат, связанных с внедрением ММ.
Еще 5-10 лет назад в подавляющем большинстве случаев в качестве устройства отображения ММ использовалась электронно-лучевая трубка (ЭЛТ, кинескоп), а для воспроизведения изображения большого формата применялись различные проекционные устройства и видеостенды из набора ЭЛТ. Однако эти конструкции имеют ряд принципиально неустранимых недостатков, ограничивающих сферу их применения. Так, устройства на основе ЭЛТ имеют большие габариты и вес, потребляют значительное количество электроэнергии. Кинескоп очень чувствителен к внешним воздействиям, его сотрясение или удар могут
* Мультимедиа (ММ) - технология, позволяющая объединить в единой системе текст, звук, видео, графику и анимацию.
Образование и педагогика
привести к потере вакуума или деформации теневой маски. Кроме того, функционирование кинескопа сопряжено с высоким напряжением, что представляет опасность для человека. Видеостенды на основе ЭЛТ имеют выраженную мозаичную структуру. Все это затрудняет применение ЭЛТ.
Считается [1], что ЖК-проекторы успешно решают задачи ММ, однако и они имеют ряд существенных недостатков:
1. Их эксплуатация сопряжена с существенными затратами на замену каждые 2000 час. лампы стоимостью от 2 до 15 тыс. руб., необходимостью использования экрана и специального потолочного крепления с подводящими кабелями. Таким образом приобретение, установка ЖК-проектора и его эксплуатация за 10 лет потребует затрат в размере порядка 150 тыс. руб., что в 2 раза превышает аналогичные затраты в предлагаемом варианте.
2. Проекционные устройства не позволяют получить яркого и высококонтрастного изображения при внешней засветке, что требует снижения освещенности путем отключения искусственного и ослабления естественного освещения посредством жалюзи. Это приводит к дополнительным затратам и уходу из оптимального диапазона освещенности от 600 до 1200 лк.
Недостаточная освещенность рабочих мест учащихся не только затрудняет конспектирование, но и приводит к перенапряжению зрачка, вызывает усталость и служит одной из причин ухудшения зрения. Наиболее часто у учащихся встречается близорукость (миопатия). Она может приводить к серьезным нарушениям зрения, вплоть до слепоты [2].
Поэтому параллельно с совершенствованием ЭЛТ и проекционных устройств разрабатывались другие средства отображения информации, позволяющие устранить существенные недостатки традиционных систем визуализации. Наиболее перспективными на сегодняшний день являются плазменные панели (PDP -Plasma Display Panel) и ЖК-дисплеи (LCD - Liquid Crystal Display). Они имеют в диагонали от 25
до 103 дюймов (262 см) при глубине всего 6-15 см. Поэтому, несмотря на большой экран, они могут быть подвешены на стене. Отличительной особенностью ЖК-дисплеев является низкое энергопотребление (на порядок ниже чем в ЭЛТ).
В PDP и LCD нет мощных устройств развертки и высоковольтного источника анодного напряжения, как в ЭЛТ, а потому отсутствует рентгеновское излучение, сильные магнитные и электрические поля, оказывающие вредное воздействие на обучаемых [3].
Информационные панели обычно поставляются в составе телевизионного приёмника, на вход которого видеосигнал поступает из эфира или по кабелю в следующих форматах: аналоговом, цифровом или телевидения высокой чёткости (HDMI).
Горизонтальное разрешение формата VHS составляет 250 линий, S-VHS - 400 линий, формата DV - 500 линий, а формата HDMI - 1080 линий на кадр. Это свидетельствует о том, что применение современных MM-технологий позволяет повысить качество изображений в разы, т.е. существенно снизить нагрузку на зрительный анализатор
[4].
К сожалению, у LCD есть несколько существенных недостатков. Распространенные ЖК-экраны имеют небольшой угол обзора. При больших углах наблюдения изменяется не только яркость отображаемых деталей, но и их цвет. Контраст изображения, формируемого LCD до 20 000:1 (при 30 000:1 для PDP). Другой особенностью ЖК-панели является неравномерное распределение яркости по полю экрана. Кроме того, ЖК-экраны имеют небольшой цветовой охват. Хотя ЖК-панель и передаст 16,8 млн оттенков цветов, среди них нет таких, которые может передать PDP, воспроизводящая 67 млн оттенков цветов. Поэтому LCD нашли преимущественное использование в мониторах компьютеров, где определяющим являются малое потребление анергии. Их срок службы 60 000 час.
Панель PDP дает яркое и насыщенное изображение даже при сильной внешней засветке, поэтому можно не беспокоиться о затемнении
помещения. Самые яркие участки изображения панели мигают в 256 раз чаще, чем в ЭЛТ. Таким образом, изображение становится "немерцающим", а значит, меньше утомляет глаза. Цветовой охват плазменной панели больше, чем ЭЛТ. Передача различных оттенков цветов посредством PDP является более точной, поэтому формируемое изображение более реалистично, а значит, приятно глазу зрителя, меньше его утомляет [4]. Принцип действия PDP предусматривает энергосбережение за счёт вариации энергопотребления в зависимости от воспроизводимого изображения. Панели PDP имеют срок службы 100 000 час. При этом изображение будет сохранять безупречное качество, потому что в PDP отсутствует подсветка экрана, теряющая яркость со временем.
Для хранения информации в формате HDMI применяются рекордеры DIGA с жестким диском на 250 или 320 Гб, что оказывается достаточным для обеспечения преподавания 3-х курсов: Агроэкологии, Биологии с основами экологии и Экологии в ЧГАЛ.
При реализации предложенного варианта визуализации ММ достигается здоровье- и энергосбережение. При производстве панелей реализуются технологии, исключающие содержание в изделии свинца. Это сокращает вредное воздействие на окружающую среду при рециклинге (вторичной переработке) или утилизации изделия.
Особое значение повышения эффективности визуализации образовательного ММ
проявляется при постановке интегрированных обучающих курсов [5, 6] и при повышении эффективности информационного обеспечения внедрения рекомендаций по государственному регулированию реформирования АПК [7].
Литература:
1. Коджасниров,Г.М., Петрое,К.В. Технические средства обучения и методика их использования: Учеб. пос. для студ. высш. пед. учеб. завед. / Г.М. Коджас-ниров, К.В. Петров. - М.: ИЦ "Академия", 2003.
2. Валеология человека. Здоровье - любовь - красота. Книга 1-я (т.1, т.2 и т.з). СПб, изд. "Петроградский и Ко", 1988.
3. Смирное,Ю.С. Цифроаналоговые системы управления PDP и LCD. Мят. XLV МНТК, ч.з. / Ю.С.Смирнов. - Члб.: ЧГАУ 2006.
4. Смирное,Ю.С., Смирное,МЮ. Здоровьесберегаю-щие мультимедиа технологии в экологическом образовании. Мат. Регионал. НПК "Проблемы экологии и экологического образования" / Ю.С. Смирнов, М.Ю. Смирнов. - Члб.: ЧГПУ 2009.
5. Смирное,Ю.С., Давыдова,O.A., Свечников,П.Г. Об интеграции курсов экологии и экономики, Мат. Регио-нал. НПК "Проблемы экологии и экологического образования" / Ю.С.Смирнов, О.А.Давыдова, П.Г.Свеч-ников. - Члб.: ЧГПУ 2008.
6. Смирнов,Ю.С., Давыдова,О.А., Свечников,П.Г. Мультимедиа при изучении интегрированного курса. Там же.
7. Смирнов,Ю. С., Свечников,П.Г. Пути повышения эффективности информационного обеспечения внедрения рекомендаций по государственному регулированию реформирования АПК, Мат. ВНПК "Проблемы информационного, обеспечения управления экономическим потенциалом" / Ю.С. Смирнов, П.Г. Свечников. - Члб.: ЧГЛУ ч. 2, 2007.
