操作系统多媒体微课制作

 2022-01-17 11:01

论文总字数:21998字

目 录

1 绪论 1

2 关键技术简介 2

2.1开发平台概述 2

2.1.1 MATLAB介绍 2

2.1.2 PR和AE介绍 3

2.2 高斯滤波 4

2.3 形态学和连通域处理 4

2.4差分边缘检测算子 5

2.5图像灰度化和二值化 5

3 系统分析 6

3.1 可行性分析 6

3.2 需求分析 6

3.2.1 教师需求分析 6

3.2.2 学生需求分析 6

4 系统设计 7

4.1 素材提取 8

4.2 开头结尾动画 8

4.3 人物图像处理 9

4.4 微课背景制作 11

4.5 微课合成 11

5 系统实现 11

5.1 PPT制作 11

5.2 微课开头动画制作 12

5.2.1开头部分1 12

5.2.2开头部分2 14

5.3 微课结尾动画制作 16

5.4 人物抠图 17

5.5 讲课部分 20

5.6讲课声音提取与合成 21

5.7整体合成 21

6 微课测试 23

6.1微课效果预览 23

6.2格式调试 23

7 总结 23

参考文献 24

致谢 25

操作系统多媒体微课制作

罗咏兴

, China

Abstract: With the rapid development of the Internet, Micro-course, a new teaching model, has gradually entered the college class in recent years. It has added a lot of interests to teachers' explanation and students' learning, and it also effectively improves the teaching efficiency. The Operating System is the core course of computer science. Here it chooses the philosopher dining problem to construct multimedia micro-course. Based on MATLAB software, the foreground image is extracted using difference image method, and the Canny edge detection operator and the connected region processing method are used to carry out the image matting. Video clips are performed by PR software, which contains the functions, such as editing, color modulation, audio processing and subtitle stream. While AE software provides special effects such as particle effect, mask, mask and dynamic tracking for the production of micro-courses. In the end, the form of micro-course is that the foreground is the lecturer and the background of the micro-course is PPT. With the teaching progress, the background is replaced, combining with some special effects and animations.

Key words: Micro class, differential edge detection operator, morphology, region connectivity, PR, AE.

1 绪论

21世纪是一个信息爆炸的大时代,信息化的进程改变了人们的生活方式、学习方式,这是一场世界革命。科技的进步导致了世界性的全方位改革,教育业也在这个过程中收益,不断的改进着教育方式和理念,微课的出现便是其中一项重大的突破。

微课的起源是源于上个世纪的一个六十秒课程和一分钟演讲概念,这两个概念很大程度上启发了微课的形成和发展。而当下的微课是美国胡安学院的戴维·彭罗斯在2008年首次提出的 ,其理念是运用建构主义的教育方法,实现高效课堂讲解,达到在线或者移动学习的目的[1]

在传统教育中,学生总是被视为一个集体从而使得他们的个体化差异被忽视。这种教育存在一些缺陷。微观课堂的出现改变这一现状,教师不再一味的垄断传播教育资源,学生可以主动的寻找其他途径获取知识,换句话说,教育的界限更加广泛了。随着计算机科技的高速发展,学生获取知识不再满足于课堂。为了打破和改造原有的传统教育模式,需要改变大众的教育理念,教师是教学的指导者,学生才是学习的主体。

而随着计算机技术的进步,微课的质量和要求也在不断提升。一节好的微课,是否具有高效的学习性和质量,需从这几个方面评定:一是中心内容突出。微课的最大特点在于对单个知识点的有效讲解,所以课堂内容的准确形象讲解决定了微课质量。二是多平台运行。微课既要支持PC端也要支持移动端,但是并不是所有微课都支持移动端的学习,未来的主要趋势是微课教育的多平台化。三是创新思维,在21世纪,创新是必不可少的力量,微课本身教学理论依据教学方法模式都需要转变,都是值得肯定和学习的。

在微课制作上,有许多可以选择的软件,如爱剪辑、会声会影、FLASH、PR、AE、MAYA等。

爱剪辑是一款易用且功能全面的视频剪辑软件,它最大的特点在于简易。初学者不需要视频剪辑基础,甚至不需要理解“时间线”、“非编”等专业性词语的含义,就能完成简单的剪辑操作,它减少了纠结且复杂的剪辑交互操作,,拥有上百种不同风格的滤镜,且视频转场特效多。

会声会影是由corel公司提供的视频编辑软件,在视频剪辑上具有数百种工具箱可供选择,如视频抓取、编修、音频修改功能,它可以抓取和转换MV、DV、V8、TV和实时记录抓取画面文件,并有超过100 多种的视频剪辑和特效编制功能,支持多种视频格式的制作和渲染,包括AVI、MOV、QUICKTIME等。

PR不仅具有爱剪辑和会声会影的优点,更强之处还在于它的非线性剪辑以及更为复杂精确的功能。本项目需要对剪辑视频进行更精准的制作,因此选择PR来完成人物的剪辑。

在制作特效方面,MAYA和AE是后期制作领域最常用的两款软件。Autodesk Maya是美国的Autodesk公司制作的一款三维动画软件,常应用于专业的电影电视、广告动画、宣传记录等。Maya特效功能繁多,制作流程简洁,渲染效率高,特效真实度强,是制作电影必不可少的高端制作软件。AE在特效的制作上不输于MAYA,同时具有高集成和高度灵活性的特点,是视频处理和制作一体化的软件。

PR和AE都是有adobe公司出品的专用于画面编辑制作的软件,PR主要用于视频的非线性剪辑,AE则主要用于视频后期特效制作。这两款软件蕴含数百种不同的功能操作,在图像制作开发方面极为强大。PR的几种工具,如“速率拉伸工具”、“时间重置”等,运用于视频的非线性剪辑,改变视频剪辑速度和持续时间,可以十分精确的制作出快慢动作的效果。灵活的运用这些方法可以方便的调整视频剪辑的播放速度和持续时间[2]。AE是动态影像制作方面比较全面的辅助工具,它的应用领域十分广泛,涵盖电影、广告、网页设计、电视等,AE也支持无限多的图层重叠制作[3]。制作多媒体微课需要几十个图层的重叠制作,这一点是AE的特点之一。

本项目进行多媒体微课制作选择的课程是操作系统。操作系统是计算机专业的核心内容,它为用户、计算机以及其他计算机硬件之间提供接口,实现资源共享和传递。作为计算机系统中的核心软件,操作系统的功能包括管理计算机系统的软件、硬件和数据资源,控制程序的交互运行,为其他应用提供支持,为计算机系统的所有资源发挥自己的作用提供保障。

哲学家就餐问题是操作系统中的一个经典问题,此算法可以保证不会有相邻的两位哲学家同时进餐,可以很形象的解释操作系统中的死锁问题。针对这一问题,将进行详细讲解的微课制作,将老师讲课的人物图像提取出来,放入PPT中进行制作,从而达到一个生动形象化的微课效果,使学生更深入透彻的了解这一问题,最终实现高效课堂和教学相长的目标。

以前,制作微课大多数的选择是flash,现在简单、易上手的爱剪辑和会声会影成为了更好的选择,这两个软件制作一些简单的微课十分方便。但要制作更精良的微课,还需要一些图像处理基本技术,以及精确度更高的软件,如剪辑视频的PR以及制作特效的AE。

2 关键技术简介

制作本次微课,用MATLAB、PR、AE三个软件相互配合,将原视频中讲课的老师人物提取出来,然后放入新的PPT背景中进行合成。在这个过程中,基于MATLAB平台的图像分割方法起到了重要作用,还有PR和AE的视频剪辑和特效制作,微课在AE中制作,用PR进行剪辑和渲染。

2.1开发平台概述

2.1.1 MATLAB介绍

MATLAB是一个高科技计算软件,由美国MathWorksPoice公司发布,它将矩阵和实验室的意思组合在一起,意为矩阵工厂。它在科学计算和交互式编程领域的功能首屈一指,它具有许多特定而且强大的功能,如矩阵运算、数值分析,甚至在科学数据可视化和非线性仿真建模等方面也是名列前茅的,同时还可以应用于图像处理、数学医学等各个领域。它的编程环境易于使用,在工程设计和科研方面具有一套系统的解决流程。它在在很大程度上与许多传统的非交互式编程语言有差异,但同时它也具备国际先进的计算机处理技术和水平[4]

数学软件的三大代表性软件分别是:Maple、Mathematica和MATLAB。MATLAB在数学类科技应用软件中的地位极高,在数值计算方面也是最具代表性的软件。它可以进行函数编写、矢量矩阵运算和数据交互、创建和改编用户界面、与其他编程语言的连接等,MATLAB应用领域也很广泛,包括控制设计、工程计算、信号处理和检测、图像处理、金融建模设计与分析等领域。

MATLAB的指令表达式在许多方面与数学、工程中的应用有许多相似,因此相比用C,FORTRAN等语言来处理数学工程方面的内容,MATLAB要简洁方面许多。而且MATLAB还同时具备Maple等软件的优点, 在数学软件中MATLAB相比其他软件要更加专业且强大。MATLAB在新的版本中改进了语言的兼容性,支持C,C ,JAVA等语言的使用,这使得MATLAB的应用领域得到进一步扩展,能处理更多面向用户的程序。

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