Введение к работе
з .
Актуальность темы. Внедрение информационных технологий в обучение является весьма актуальном задачей. В концепции информатизации высшего образования России, утвержденной Госкомвузом РФ в 1993г., акцентировано внимание на создании современной информационной среды системы высшего образования и науки. Дальнейшее развитие идеи и планы индустриализации образования получили в концепции создания и развития системы дистанционного образования в России, выдвинутой Госкомвузом в 1995г., которая соответствует постановлению Правительства РФ от 23.05.95 г. № 498 "О создании единой системы дистанционного образования в России (п. 7)".
Под дистанционным образованием (ДО) понимается комплекс образовательных услуг, предоставляемых широким слоям населения в стране и за рубежом с помощью специализированной информационно-образовательной среды, базирующейся на средствах обмена учебной информацией на расстоянии (телевидение, радио, компьютерная связь и др.).
В реализации системы ДО самое активное участие должны принимать специалисты электросвязи. И в 1995г. приказом № 100 Министра связи РФ в Министерстве создан Совет по реализации мероприятий создания и развития единой системы дистанционного образования в России под председательством первого заместителя Федерального министра связи Бутешсо Б.П. Членом этого совета является автор диссертации.
Коллегия Минсвязи РФ приняла 22.12.1995г. постановление № 24-2 "О создании единой системы дистанционного образования в учебных заведениях Минсвязи России, его проблемах и перспективах", в первом пункте которого указывается: "Отраслевому совету по листкнционному образованию... продолжить работу по разработке и внедрению систем ДО и рекомендовать вузам связи включить их и перечень.особо важных фундаментальных работ "
(подчеркнуто нами).
В последнем правительственном нормативном документе - Приказе Министра общего и профессионального образования РФ № 253 от 30.01.98г. "О мерах по созданию единой системы дистанционного образования в России", - среди других мер предусматривается создание Российского государственного университета дистанционного образования. В данном приказе также отмечается актуальность создания единой системы ДО: "В целях предоставления дополнительных возможностей для получения базового высшего образования, повышения квалификации и переподготовки параллельно с основной деятельностью во всех регионах страны, развития экспорта российских образовательных услуг, повышения качества образования на основе современных информаци-
4 онных, телекоммуникационных технологий и добровольного объединения научно-методического, информационно-технологического и кадрового потенциала ведущих учебных и научных организаций России...".
В нашей стране накоплен значительный опыт использования телевизионной техники в обучении. Велись передачи учебных программ по каналам вещательного ТВ. Во многих вузах эксплуатируются учебные замкнутые телевизионные системы. В СибГАТИ успешно функционирует система УТВ, при разработке которой ряд принципиально новых проблем решался с непосредственным участием автора.
При сравнительном анализе построения информационных телевизионных систем разного назначения можно выделить три фундаментальных фактора, которые решающим образом влияют на выбор параметров и характеристик системы. Это особенности передаваемых оригиналов, цели передачи и особенности получателей. В информационном ТВ и вещательном ТВ указанные факторы существенно различны.
В данной работе исследуются методы и средства оптимизации элементов информационных' телевизионных систем. Основное внимание уделяется анализу особенностей подготовки, передачи и воспроизведения наиболее сложных информационных изображений - буквенно-цифровых текстов. Выдвинутые и обоснованные автором теоретические положения и рекомендации, подкрепленные s необходимых случаях оригинальными экспериментами, используются в практике учебного и научно-информационного телевидения, должны учитываться при разработке электронных учебников и материалов компьютерных файлов системы ДО.
Большой вклад в теорию и практику телевидения внесли отечественные ученые М.В. Антипин, Ю.Б. Зубарев, Н.К. Игнатьев, СИ. Катаев, М.И. Кривошеев, СВ. Новаков-ский, Е.Л. Орловский, Б.М. Певзнер, Я.А. Рыфтин, И.И. Цукерман, П.В. Шмаков, а также зарубежные исследователи. Дальнейшее развитие отдельные положения теории телевидения нашли в работах В.Н. Безрукова, В.П. Дворковича, В.Е. Джаконии, А.Я. Дмитриева и ряда других ученых. На работы перечисленных ученых опирался автор в своих исследованиях.
Цель работы. Целью настоящей работы является исследование методов и средств оптимизации элементов телевизионных информационных систем. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
-
Исследование особенностей систем учебного и научно-информационного телевидения, определяющих их отличия от вещательного ТВ.
-
Исследование особенностей дискретизации пространственных модулирующих функций, передачи их по электрическому каналу связи и воспроизведения с физиологической, психологической или семантической точностью.
-
Исследование особенностей пространственных модулирующих функций и их формирование при подготовке текстовых информационных изображений.
-
Разработка методики расчета основных параметров специализированных информационных систем телевидения, режимов уплотнения канала связи и способов объективного контроля рабочих характеристик элементов тракта систем ДО.
-
Исследование оптимальных условий приема пространственных модулирующих функций в системах ДО.
Методы исследования. В диссертации приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученные с использованием методов теории передачи изображений по электрическим каналам связи, теории дискретизации многомерных сообщений, преобразований Фурье и линейной алгебры, методов многофакторного анализа экспериментальных данных.
Научная новизна. Новыми являются следующие результаты.
-
Исследованы три фундаментальных фактора, определяющих построение телевизионных систем, в результате которого показано существенное отличие информационного телевидения от вещательного и обоснована функциональная схема информационного телевизионного канала связи, включающая оригинал и получателя сообщений.
-
Проанализированы особенности пространственной дискретизации объектных излучений, учитывающие анизотропию спектров пространственных частот, функций передачи модуляции элементов телевизионных систем и зависимость контрастных и геометрических искажений на репродукции от фазового сдвига между пространственной частотой и сеткой отсчетов дискретизации.
-
Исследованы особенности выполнения буквенных символов русского алфавита и текстовых изображений, определяющих пространственную модулирующую функцию, экспериментально установлен порядок четкости графем и разрешение телесистемы для их передачи, сформулированы требования к рисунку знаков "телевизионного" шрифта, предложен эффективный способ развертки изображений знаков для читающих устройств, определены оптимальные параметры организации текста.
-
Разработана методика расчета основных частотно-временных параметров информационной телевизионной системы для конкретного сочетания трех фундаментальных факторов и обоснованы способы,объективного контроля качества работы элементов системы связи путем анализа сигналов развернутого электрического изображения.
-
Определены оптимальные условия предъявления икюражений на телеэкранах для индивидуального и коллективного просмотра п системах ДО.
6 Практическая ценность работы.
-
В результате теоретического исследования особенностей пространственной дискретизации объектных излучений в процессе телевизионного фотоэлектрического преобразования обоснована необходимость формирования пространственной модулирующей функции с учетом реального разрешения телевизионной системы и анизотропии спектров пространственных частот реальных объектов.
-
В результате теоретического и экспериментального исследования наиболее информативных изображений систем ДО - текстовых оригиналов определены условия их оптимального выполнения, обеспечивающего достижение целей передачи. Сформулированы требования к символам "телевизионного" шрифта, которым должны выполняться оригиналы информационных систем.
3. Предложен принцип построения фотоэлектрического преобразователя с много
строчной разверткой для читающих устройств.
-
Разработана методика расчета частотно-временных параметров специализированных телевизионных информационных систем и методика определения оптимального режима использования общего канала связи при массовом обслуживании абонентов по индивидуальным запросам.
-
Предложены способы объективного контроля качесгва работы функциональных элементов информационных систем на основе анализа сигналов развернутого электрического изображения.
-
Определены оптимальные условия считывания информации с телеэкранов индивидуального и коллективного назначения. В системах ДО эти условия необходимо закрепить стандартом, соблюдение которого гарантирует прием информации с заданной точностью.
Реализация и внедрение результатов исследования.
-
Для Научно-информационного центра по молекулярной спектроскопии при НИОХ СО АН СССР определены возможности автоматизации этапов информационного процесса в ИПС "Спектр" и выработаны научно обоснованные рекомендации по их реализации, подтвержденные экспериментальными передачами спектрограмм по электрическим каналам связи.
-
На предприятии п/я Г-4602 (г. Вильнюс) внедрены результаты расчетов основных технических параметров комплекса дистанционного представления информации и рекомендации по организации зрительных условий для работы абонента с экраном.
-
В Сибирской государственной академии телекоммуникаций и информатики внедрены рекомендации по организации зрительных условий для работы студентов с экраном
коллективного пользования и рекомендации по подготовке текстовых изображений для передачи по системе учебного телевидения.
Апробация работы. Результаты, полученные в работе на разных этапах ее выполнения, докладывались и обсуждались на:
И Украинской республиканской НТК (г. Одесса, 1974г.);
О Всесоюзных научных семинарах в СО АН СССР (г. Новосибирск, 1973, 1982гг.);
В Региональной конференции молодых ученых (г. Томск, 1975г.);
н Международных конференции и конгрессе, проходивших в СО РАН под эгидой
ЮНЕСКО {г. Новосибирск, 1996,1997 гг.); и Второй НПК "Единое информационное пространство" (г. Новосибирск, 1996г.); П XV, XVII, XVIII, XIX, XXVI, XLI Областных НТК НТО ЮС (г. Новосибирск, 1972,
1974,1975, 1976, 1983,1998 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 работы, в том числе (н соавторстве) 2 научных монографии и учебное пособие.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка литературы, из 123 наименований и приложения. Основной текст содержит страниц и иллюстрируется 45 рисунками.
Основные результаты, представляемые к защите:
1. Принципы построения информационного телевизионного канала связи.
2. Методика расчета параметров дискретизации пространственной модулирующей
функции и оптимизация функции для передачи с заданной точностью по каналу связи.
-
Конкретное приложение методики расчета параметров дискретизации к оптимальному формированию пространственной модулирующей функции текстовых оригиналов.
-
Методика расчета частотно-временных параметров информационных систем телевидения, обоснование режима уплотнения общего канала связи при массовом обслуживании абонентов, технические способы объективного контроля качества работы функциональных элементов информационных систем телевидения (ИСТ).
-
Определение оптимальных зрительных условия для приема информации с индивидуального и коллективного экранов.
