جزوه خلاصه شده درس محیط هاي چند رسانه ای

خلاصه کلی فصول و مباحث اصلی مطرح شده:

• فصل ۱: مقدمه‌ای بر چندرسانه‌ای:

  • تعریف مفاهیم پایه: رسانه، چندرسانه‌ای (Multimedia) و ابررسانه (Hypermedia).
  • تاریخچه و سیر تکاملی چندرسانه‌ای: از مفاهیم اولیه و پیشگامان کلیدی (مانند ونیوار بوش، داگلاس انگلبارت، تد نلسون، آلن کی) تا نقاط عطف و فناوری‌های تأثیرگذار در دهه‌های مختلف (سینمای ناطق، CD-ROM، وب، گوشی‌های هوشمند، VR/AR و هوش مصنوعی).
  • ویژگی‌ها (یکپارچگی، دیجیتالی بودن، تعامل‌پذیری)، چالش‌ها (حجم زیاد داده، همگام‌سازی، کیفیت خدمات) و اجزای سیستم‌های چندرسانه‌ای (دستگاه‌های ورودی/خروجی، پردازنده‌ها، حافظه، نرم‌افزار).
  • انواع چندرسانه‌ای: خطی (بدون تعامل کاربر، مانند فیلم)، غیرخطی (با کنترل کاربر، مانند وب‌سایت) و محاوره‌ای (تعامل هوشمند و پویا، مانند دستیارهای صوتی و VR).

• فصل ۲: دیجیتالی‌سازی و نمایش داده‌های چندرسانه‌ای:

  • مبانی سیگنال‌ها: آنالوگ (پیوسته، حساس به نویز) و دیجیتال (گسسته، مقاوم در برابر نویز).
  • فرآیند تبدیل آنالوگ به دیجیتال (ADC): شامل نمونه‌برداری (Sampling) با توجه به قضیه نایکوئیست-شانون و کوانتیزاسیون (Quantization) با مفهوم عمق بیت و خطای کوانتیزاسیون.
  • فرآیند تبدیل دیجیتال به آنالوگ (DAC).
  • پردازش سیگنال دیجیتال (DSP): مزایا و کاربردهای آن در چندرسانه‌ای (فیلتر کردن، فشرده‌سازی، تحلیل فرکانسی، تشخیص الگو، سنتز سیگنال، افکت‌ها).

• فصل ۳: متن در چندرسانه‌ای:

  • استانداردهای کدگذاری متن: ASCII و محدودیت‌های آن، Unicode و طرح‌های کدگذاری رایج آن (UTF-8, UTF-16, UTF-32) و اهمیت انتخاب استاندارد مناسب.
  • اصول تایپوگرافی برای نمایشگرهای دیجیتال: عناصر کلیدی (قلم، اندازه، فاصله خطوط و حروف)، دسته‌بندی قلم‌ها (Serif, Sans-serif, Monospace و…)، کنتراست، طول خط، سلسله مراتب بصری و ملاحظات خاص نمایشگرهای دیجیتال (رزولوشن، ضدپلگی، واکنش‌گرایی) و نکات مهم برای متن فارسی.

• فصل ۴: گرافیک و تصویر در چندرسانه‌ای:

  • انواع تصاویر: نقشه بیتی (Raster/Bitmap) وابسته به رزولوشن و مناسب برای عکس، و برداری (Vector) مستقل از رزولوشن و مناسب برای لوگو و نمودار.
  • مبانی پردازش تصویر دیجیتال: عملیات نقطه‌ای (تنظیم روشنایی، هیستوگرام)، محلی (فیلترهای هموارکننده و تیزکننده، تشخیص لبه)، هندسی (تغییر اندازه، چرخش)، در حوزه فرکانس و مورفولوژیکی.
  • مدل‌های رنگی: RGB (افزایشی، برای نمایشگر)، CMYK (کاهشی، برای چاپ)، HSV/HSB و HSL (شهودی برای کاربر)، YUV/YIQ/YCbCr (با تفکیک روشنایی و رنگ‌مایگی، مناسب برای فشرده‌سازی).
  • فرمت‌های رایج فایل‌های تصویری: JPEG (با اتلاف، برای عکس)، GIF (بدون اتلاف، محدود به ۲۵۶ رنگ، انیمیشن ساده)، PNG (بدون اتلاف، پشتیبانی از شفافیت آلفا)، BMP (ساده، معمولاً فشرده نشده)، TIFF (انعطاف‌پذیر، باکیفیت)، SVG (برداری، مبتنی بر XML)، WebP (مدرن، با/بدون اتلاف)، HEIC/HEIF (مدرن، کارایی بالا).
  • فشرده‌سازی تصویر: انواع افزونگی (کدگذاری، مکانی، ادراکی) و روش‌های فشرده‌سازی بدون اتلاف (مانند RLE, Huffman, LZW) و با اتلاف (مانند مراحل JPEG شامل تبدیل فضای رنگ، DCT، کوانتیزاسیون و کدگذاری آنتروپی).

• فصل ۵: صوت در چندرسانه‌ای:

  • مبانی صوت دیجیتال: ویژگی‌های موج صوتی (دامنه، فرکانس، طول موج، شکل موج)، دیجیتالی‌سازی صوت (نمونه‌برداری با نرخ‌های رایج مانند ۴۴.۱ و ۴۸ کیلوهرتز، کوانتیزاسیون با عمق بیت‌های رایج مانند ۱۶ و ۲۴ بیت)، نرخ بیت و تعداد کانال‌ها (مونو، استریو، چندکاناله).
  • پروتکل MIDI: انتقال اطلاعات اجرایی موسیقی (نه خود صدا)، مزایا (حجم کم، قابلیت ویرایش بالا) و معایب (وابستگی به دستگاه پخش). استاندارد General MIDI.
  • فرمت‌های رایج فایل‌های صوتی: فشرده نشده (WAV, AIFF)، فشرده شده بدون اتلاف (FLAC, ALAC)، و فشرده شده با اتلاف (MP3, AAC, Ogg Vorbis, WMA, Opus).
  • فشرده‌سازی صوت: انواع افزونگی (آماری، زمانی، ادراکی)، اصول روان‌شنوایی (آستانه شنوایی، پوشش فرکانسی و زمانی) و مراحل کلی در کدک‌های با اتلاف (مانند MP3).

• فصل ۶: ویدئو در چندرسانه‌ای:

  • مفاهیم پایه ویدئوی آنالوگ (سیگنال پیوسته، حساس به نویز، اسکن درهم‌بافته) و دیجیتال (سیگنال گسسته، مقاوم به نویز، رزولوشن پیکسلی، اسکن پیشرونده).
  • فرمت‌های فایل ویدئویی (کانتینرها مانند AVI, MP4, MOV, MKV, WMV, FLV, WebM) و کدک‌ها (نرم‌افزار یا سخت‌افزار فشرده‌سازی/بازگشایی مانند H.264, H.265/HEVC, VP9, AV1, MPEG-2, ProRes).
  • فشرده‌سازی ویدئو: انواع افزونگی (مکانی/درون فریمی، زمانی/بین فریمی، آماری، ادراکی) و تکنیک‌های اصلی (فشرده‌سازی درون‌فریمی I-frame، فشرده‌سازی بین‌فریمی با P-frame و B-frame، تخمین و جبران حرکت، تبدیل DCT، کوانتیزاسیون، کدگذاری آنتروپی).
  • استانداردهای فشرده‌سازی ویدئو: سازمان‌های استانداردسازی (ITU-T, ISO/IEC MPEG) و استانداردهای مهم (H.261, MPEG-1, MPEG-2/H.262, H.263, MPEG-4 شامل Part 2 و Part 10 یا H.264/AVC، و استانداردهای جدیدتر مانند H.265/HEVC, VP8/VP9, AV1).

• فصل ۷: سیستم چندرسانه‌ای:

  • معماری سیستم‌های چندرسانه‌ای: لایه‌های کاربرد، میان‌افزار و خدمات چندرسانه‌ای (مدیریت رسانه، همگام‌سازی، QoS)، سیستم‌عامل و سخت‌افزار. معماری‌های مستقل و توزیع‌شده/تحت شبکه (مشتری-خدمتگزار، همتا به همتا).
  • سخت‌افزار چندرسانه‌ای: دستگاه‌های ضبط و ورودی (میکروفون، دوربین، اسکنر، کارت کپچر)، پردازشی (CPU, GPU, DSP، کارت صدا)، ذخیره‌سازی (HDD, SSD، حافظه فلش، دیسک نوری)، خروجی (مانیتور، پروژکتور، بلندگو، هدست VR) و ارتباطی (کارت شبکه، مودم).
  • نرم‌افزار چندرسانه‌ای: سیستم‌عامل، درایورها، کدک‌ها، نرم‌افزارهای تألیف و ویرایش (تصویر، گرافیک برداری، صوت/DAW، ویدئو/NLE، انیمیشن)، پخش، مدیریت رسانه و جریان‌سازی.

• فصل ۸: شبکه‌های چندرسانه‌ای:

  • چالش‌های انتقال داده‌های چندرسانه‌ای در شبکه: حجم بالا، حساسیت به زمان (تأخیر، لرزش تأخیر، از دست رفتن بسته)، نیاز به همگام‌سازی، پهنای باند متغیر و نیاز به کیفیت خدمات (QoS).
  • کیفیت خدمات (QoS): پارامترهای کلیدی و رویکردهای ارائه (تدارک بیش از حد، IntServ/RSVP, DiffServ, MPLS) و مکانیسم‌های QoS در سطح برنامه (بافرینگ، کنترل خطا FEC/Retransmission، کنترل جریان و ازدحام، جریان‌سازی تطبیقی).
  • پروتکل‌های جریان‌سازی: زنده و بر اساس تقاضا. پروتکل‌های کلیدی (HTTP برای جریان‌سازی تطبیقی، RTP/RTCP برای انتقال بی‌درنگ، RTSP برای کنترل جلسه) و پروتکل‌های جریان‌سازی تطبیقی مبتنی بر HTTP (MPEG-DASH, HLS).
  • تکنیک‌های بهبود انتقال: شبکه‌های توزیع محتوا (CDN)، فشرده‌سازی هدر، مالتی‌پلکسینگ، مسیریابی چندپخشی و ارسال چندمسیری.
  • چندرسانه‌ای بی‌سیم: چالش‌های اضافی (پهنای باند محدودتر، نرخ خطای بالاتر، تحرک، مصرف انرژی) و تکنیک‌های خاص (کدک‌های مقاوم به خطا، کنترل خطای پیشرفته، جریان‌سازی تطبیقی پویاتر، MIMO، شبکه‌های 5G).

• فصل ۹: کاربردهای چندرسانه‌ای:

  • آموزش الکترونیکی (محتوای تعاملی، LMS، کتاب‌های الکترونیکی، بازی‌های آموزشی، MOOCs).
  • سرگرمی‌های دیجیتال (بازی‌های ویدئویی، فیلم و انیمیشن، موسیقی دیجیتال، کتاب‌های الکترونیکی و صوتی، VR/AR در سرگرمی).
  • تجارت و تبلیغات (ارائه‌های تجاری، بازاریابی دیجیتال، آموزش کارکنان، کیوسک‌های تعاملی، تجارت الکترونیک).
  • ارتباطات (تلفن تصویری و ویدئو کنفرانس، پیام‌رسانی فوری، ایمیل، رسانه‌های اجتماعی، وبلاگ‌ها و ولاگ‌ها).
  • واقعیت مجازی (VR) و واقعیت افزوده (AR): تعریف و کاربردها در حوزه‌های مختلف.
  • رابط انسان و رایانه (HCI): GUI، رابط‌های صوتی و مبتنی بر ژست، رابط‌های چندوجهی.
  • سیستم‌های بازیابی اطلاعات چندرسانه‌ای (جستجوی تصویر، صوت و ویدئو بر اساس محتوا).
  • پلتفرم خانه چندرسانه‌ای (MHP) و فناوری‌های سه‌بعدی (مدل‌سازی، رندرینگ، انیمیشن، چاپ و اسکن سه‌بعدی).

• فصل ۱۰: اصول طراحی آموزشی چندرسانه‌ای:

  • نظریه یادگیری چندرسانه‌ای مایر: بر اساس فرضیه‌های دو کاناله پردازش اطلاعات (دیداری و شنیداری)، ظرفیت محدود هر کانال، و پردازش فعال (انتخاب، سازماندهی، یکپارچه‌سازی).
  • اصول دوازده‌گانه طراحی چندرسانه‌ای مایر:
    • کاهش بار شناختی اضافی: اصول انسجام، علامت‌دهی، افزونگی، مجاورت مکانی و مجاورت زمانی.
    • مدیریت بار شناختی ضروری: اصول بخش‌بندی، پیش‌آموزش و وجهیت (ارجحیت روایت صوتی به متن برای توضیح تصویر).
    • پرورش بار شناختی مولد: اصول چندرسانه‌ای (کلمات + تصاویر بهتر از فقط کلمات)، شخصی‌سازی، صدا (صدای انسان بهتر از ماشینی) و تصویر/حضور مربی (نمایش چهره گوینده لزوماً مفید نیست).