Educational Technology & Society 10(4) 2007

ISSN 1436-4522

 

Визуальный компоновщик образовательного мультимедиа контента

А. И. Танаков, И. Н. Кудрина, Е.П. Хованский,  М.Н. Морозов
Лаборатория систем мультимедиа
Марийский государственный технический университет, Йошкар-Ола, Россия
tandyru@mail.ru

 

аннотация

Создание образовательного мультимедиа контента – это сложный технологический процесс, эффективность которого определяется уровнем используемого соответствующего программного обеспечения. В данной статье представлен визуальный редактор-компоновщик, предназначенный для создания мультимедийно насыщенных интерактивных электронных ресурсов, включающих как двухмерные, так и трехмерные графические элементы.

Ключевые слова

виртуальная среда, сцена, электронный ресурс.

Введение

Отсутствие качественного образовательного контента, по-прежнему, является одной из главных проблем внедрения информационных технологий в реальный учебный процесс. Создание образовательного мультимедиа контента – это сложный технологический процесс (Чемпмен, 2006), эффективность которого определяется уровнем используемого соответствующего программного обеспечения. Наиболее  распространенным типом программного обеспечения для создания образовательного мультимедиа контента являются авторские среды (Reddi, Mishra, 2003). Однако, авторские среды, существующие сейчас, например, Director, Authorware, не предназначены для работы с насыщенным интерактивным мультимедиа контентом, представляющим наибольшую педагогическую ценность. В данной статье представлен визуальный редактор-компоновщик, предназначенный для создания мультимедийно насыщенных интерактивных электронных ресурсов, включающих как двухмерные, так и трехмерные графические элементы. Этот инструмент позволяет добавлять, размещать и масштабировать графические элементы в пространстве, задавать элементы интерактивности.

Информационная среда разработчика контента

Одними из основных понятий при работе с компоновщиком является понятие электронный ресурс. Электронный ресурс – это имеющая образовательную ценность автономная совокупность мультимедиа данных, скриптов сценария (Reddi, Mishra, 2003; Rutledge, Hardman, 2002) и метаданных технического и содержательного описания.

Визуальный редактор-компоновщик поддерживает работу как с одним ресурсом, так и с несколькими электронными ресурсами одновременно. Некоторый набор рабочих версий электронных ресурсов в системе компоновщика представляется проектом. Разработчик может создать новый, открыть уже существующий ресурс, а также добавить ресурс в открытый проект. Каждый электронный ресурс состоит из одной сцены или набора сцен. По умолчанию при создании нового ресурса создается одна пустая сцена.

 Редактирование сцены электронного ресурса может производится двумя способами:

·         непосредственно изменением текста скрипта в окне редактора скриптов;

·         при помощи визуальных средств, предоставляемых редактором (рабочее пространство и панель «Сценарий»).

На рис. 1 представлена обобщенная информационная схема работы программы.

Рис. 1 Обобщенная информационная схема

В соответствии со своей основной функциональностью, визуальный редактор-компоновщик позволяет разработчику создавать электронные ресурсы, используя для этого образовательные мультимедиа ресурсы, а также различные вспомогательные ресурсы (библиотеки скриптов, метасценарные XML-файлы, мультимедиа ресурсы графического оформления, звуковые эффекты и т.д.). При этом редактор-компоновщик позволяет хранить рабочие версии электронных ресурсов и виртуальных сцен.

Редактор-компоновщик – гибкая настраиваемая система, хранящая настройки интерфейса самой программы, а также встроенного текстового редактора в специализированных XML-документах.

Визуальный редактор-компоновщик позволяет включать в электронные ресурсы следующие двухмерные компоненты:

·         растровые изображения (форматы JPEG, PNG);

·         анимации (Flash-анимации);

·         мультимедиа композиции, формат которых разработан и поддерживается сторонними производителями (QuickTime, Flash)

·         видео.

При создании трехмерных сцен в визуальном редакторе-компоновщике используются следующие элементы:

·         трехмерная сцена – объект-контейнер для всех трехмерных объектов;

·         камера описывает точку наблюдения для визуализации трехмерной сцены;

·         область вывода – представляет собой прямоугольную область на рабочем пространстве, в которой осуществляется визуализация 3D сцены;

·         скелетная анимация – анимация трехмерного объекта;

·         трехмерный объект, представленный трехмерной каркасной моделью с возможностью использования скелетной анимации;

·         источники освещения представлены точечными источниками и общим уровнем освещения сцены;

Каждый трехмерный объект задается файлом конфигурации, в котором описывается структура 3D объекта:

·         скелет описывает информацию о структуре анимационной модели, представленную в виде иерархического списка;

·         каркасная модель содержит информацию о положении точек объекта, его гранях и привязке точек к скелету;

·         материалы описывают визуальные характеристики объекта, такие как цвет модели и  используемые текстуры.

·         позиция/анимация содержит информацию о положении и движении объекта в пространстве объекта.

Визуальный редактор-компоновщик электронных ресурсов выполняет следующие основные функции:

·         Создание новых и редактирование уже созданных электронных ресурсов. Пользователь имеет возможность создать новый электронный ресурс, воспользовавшись имеющимися шаблонами.

·         Создание и редактирование сцен.  Редактирование сцен электронного ресурса предполагает добавление, удаление мультимедиа элементов, их визуальное размещение, добавление интерактивности и т.д.

·         Добавление в сцену мультимедиа элементов. Пользователь-разработчик может добавить в сцену объекты из доступных локальных ресурсов.               

·         Визуальное размещение двухмерных элементов сцены. Разработчик имеет возможность размещать двухмерные объекты сцен электронного ресурса, перетаскивая эти объекты с помощью мыши. Также с помощью мыши можно изменять первоначальные размеры этих объектов.

·         Добавление в сцену трехмерных компонентов. Пользователь может добавить в сцену один из следующих основных трехмерных элементов: камера, трехмерный объект, персонаж, свет.

·         Визуальное размещение объектов трехмерных сцен. Имеется возможность размещения, масштабирования и поворота объектов в пространстве. При этом можно использовать одну из стандартных видов проекций.

·         Задание интерактивности сцены. Интерактивность текущей сцены создается путем добавления обработчиков следующих видов событий: нажатие на элемент, наведение курсора, окончание воспроизведения и т.д.  Кроме того, пользователь может задать “горячие зоны” и реакцию на их нажатие.

·         Предварительный просмотр и отладка работы созданных сцен электронного ресурса  в окне визуализации. 

Кроме вышеперечисленных основных функций визуальный редактор компоновщик реализует следующие вспомогательные функции:

·         Построение иерархической структуры сцены. Иерархическая структура сцены электронного ресурса, построенная на основании XML-файла сценария, отображается в панели “Сценарий”.

·         Построение иерархии классов сцены. Разработчик может просматривать и корректировать иерархию классов текущего электронного ресурса.

·         Установка необходимых свойств элементов сцены. Разработчик может изменить любое из доступных свойств текущего элемента сцены электронного ресурса.

·         Изменение ширины и высоты графических элементов. Разработчик может изменять размеры двухмерного объекта при помощи мыши.

·         Удаление элементов из сцены. Пользователь может удалить существующий объект из сцены.

·         Редактирование XML-файлов описания сцены и вспомогательных XML-файлов в специализированном редакторе. Разработчик может вносить изменения непосредственно в файл описания сцены электронного ресурса при помощи специализированного редактора.

·         Просмотр протокола работы программы-реализатора и другой отладочной информации.

Программная среда разработчика контента

Технически визуальный редактор-компоновщик представляет собой исполняемый EXE-файл, использующий набор динамически загружаемых библиотек, плагинов и дополнительных ресурсных файлов. Редактор-компановщик допускает подключение модулей расширения различной функциональной направленности. Модули расширения представляют собой динамически загружаемые библиотеки (dll). Модуль расширения экспортирует данные, в которых представлена краткая информация о модуле – название, полная версия, тип реализуемого модулем расширения. При начальной загрузке редактора-компановщика будет производиться загрузка всех установленных у пользователя модулей расширения. В результате создается список модулей расширения по типам реализуемых ими функциональных возможностей.

В редакторе-компановщике используются модули расширения следующих типов:

·         Низкоуровневые средства вывода 2D/3D графики – использование этого расширения позволит задействовать для вывода графических примитивов наиболее подходящий низкоуровневый механизм вывода графических примитивов. Это обеспечивает возможность с минимальными техническими и временными затратами перейти на использование новой версии библиотеки DirecrtX или OpenGL.

·         Низкоуровневые средства вывода звука – реализация данного типа расширения позволит задействовать для вывода звука наиболее подходящие и современные низкоуровневые средства. Это обеспечивает возможность с наименьшими трудозатратами перейти на использование новой версии библиотеки DirectSound или OpenAL.

·         Средства декодирования растровой графики – поддержка данного типа расширения позволяет вводить поддержку новых графических форматов. Реализация поддержки данного типа расширения позволяет вводить поддержку новых форматов растровой графики, которые на момент разработки редактора-компоновщика еще не существовали или были недостаточно распространены.

·         Средства декодирования потокового контента – существование данного типа расширения делает возможным расширение списка поддерживаемых редактором-компоновщиком потоковых форматов по мере их использования.

·         Средства доступа к локальному хранилищу – наличие данного типа расширения делает возможным работу редактора-компоновщика с несколькими типами локальных хранилищ.

Динамически загружаемые библиотеки используются:

·         для обработки файлов в XML-формате;

·         в специализированных редакторах XML-документов и JavaScript-скриптов;

·         для реализации предварительного просмотра работы создаваемых сцен;

·         при упаковке готовых электронных ресурсов.

Интерфейс

Пользовательский интерфейс редактора-компоновщика разработан на основе оконного интерфейса с использованием закладок. Это позволяет быстро получать доступ к требуемому окну, не занимая постоянно рабочее пространство. Большинство вспомогательных окон редактора имеют режимы «автоматического свертывания» и «закрепления» в рабочем пространстве редактора, что позволяет пользователю быстро настраивать интерфейс в зависимости от требуемых задач. Визуальный редактор-компоновщик включает в себя набор специальных инструментальных средств, которые условно можно выделить по наличию соответствующих окон в интерфейсе или пунктов меню.

На рисунке 2 приведен общий интерфейс редактора с загруженной сценой.

Рис. 2. Интерфейс визуального редактора-компановщика.

Одна из основных функций визуального редактора-компоновщика – это визуальное проектирование мультимедиа сцен, реализованное посредством визуального размещения двухмерных объектов на плоскости, изменения их размеров, а также размещения трехмерных элементов в пространстве.

После добавления двухмерного мультимедиа элемента разработчик может разместить его на экране.

Добавление трехмерных объектов начинается с добавления в сцену электронного ресурса трехмерной сцены. После этого в трехмерной сцене должна быть установлена камера. Реалистичность полученного изображения достигается при добавлении в трехмерную сцену источников освещения.

Для создания высокоэффективного образовательного контента необходимо обеспечить требуемый уровень интерактивности и удобные средства навигации. Для добавления интерактивности в сцену электронного ресурса используются так называемые обработчики событий. Объекты сцены могут поддерживать различные виды событий: системные события мыши, уведомления об изменении динамических объектов, уведомления об изменении свойств и т.д.

На любом этапе редактирования сцены разработчик имеет возможность перейти в режим просмотра сцены. При переходе в режим просмотра запускаются динамические объекты сцены,  становятся активными интерактивные элементы, выполняются скрипты инициализации и активируются скрипты – обработчики событий. При воспроизведении сцены ведется протокол отладочной информации.

Программа-реализатор во время работы непрерывно ведет протокол сообщений, в котором сохраняется:

·         информация о состоянии менеджера сцен;

·         ошибки, возникающие при работе менеджера сцен;

·         ошибки, возникающие при работе транслятора JavaScript;

·         ошибки, возникающие при работе менеджера графики;

·         отладочная информация, помещаемая в протокол скриптами на JavaScript  с помощью специальной функции trace.

Визуальный редактор-компоновщик используется при создании электронных образовательных ресурсов насыщенного мультимедиа контента для школьного и вузовского образования:

Мультимедиа электронные ресурсы:

·         «Практикум электромонтера»,

·         «Химия. 8-11 класс. Виртуальная лаборатория»,

·         «Английский язык»

 

 

Литература

 [Найджел Чемпмен, 2006] Найджел Чемпмен и Дженни Чемпмен: Цифровые технологии мультимедиа, 2-ое издание. М.: Изд.: Диалектика, 2006.

 [Usha V. Reddi Sanjaya Mishra, 2003] Usha V. Reddi Sanjaya Mishra,  2003, - THECOMMONWEALTH of LEARNING Commonwealth Educational Media Centre for Asia: “Educational Multimedia” (http://www.cemca.org/EMHandbook/Prelims.pdf)

[Lloyd Rutledge and Lynda Hardman, 2002] Lloyd Rutledge and Lynda Hardman, CWI (Centrum voor Wiskunde en Informatica) P.O. Box 94079 NL-1090 GB Amsterdam, The Netherlands: THE RISE AND FALL OF MULTIMEDIA AUTHORING (http://www.cwi.nl/~media/publications/mediafutures.pdf)