Audio und Video im Bildungswesen

Abstract

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Einsatz von Ton-, Bild- und Videomaterial im inter-disziplinären Informatikunterricht und konzentriert sich dabei vor allem auf elektronische, also computergestützte, Audio- und Videodaten und deren Aufarbeitung für den zielgerich-teten Einsatz im Bildungswesen. Der Inhalt der Ausführungen richtet sich nach der Frage, welche Konzepte der digitalen Audio- und Videoverarbeitung Schülerinnen und Schüler besonders interessieren, welche Themen sich zur Weitergabe an diese eignen und wie jene Konzepte anschaulich vermittelt werden können.<br />Das Ziel der Arbeit ist es, Schülerinnen und Schülern ein breites Hintergrundwissen zur Erzeugung von digitalen Ton- und Videodaten zu vermitteln. Dies soll durch die Erörte-rung theoretischer Basiskonzepte der technischen Verarbeitung von digitalem Ton und Video geschehen.<br />Außerdem sollen Schülerinnen und Schüler unter Verwendung geeigne-ter, kostenloser Multimedia-Tools an die Materie herangeführt werden.<br />Mithilfe dieser Applikationen sollen sowohl simple und praktische Anwendungsbeispiele für den interdis-ziplinären Informatikunterricht gefunden als auch das technische Verständnis für Audio- und Videomaterial vertieft werden. Den Lehrerinnen und Lehrern soll diese Arbeit dabei helfen, mit dem technischen Hintergrund von digitaler Audio, Bild- und Videoverarbeitung vertraut zu werden, um den Schülerinnen und Schülern die Grundideen von digitalem Ton und Video vermitteln zu können.<br />Dazu werden in einem ersten Schritt interessante Fragen zu den technischen Hintergründen der digitalen Audio- und Videoaufzeichnung aufgeworfen und der Zusammenhang zwi-schen den verwendeten Digitalisierungsmethoden und der psychologischen Wahrnehmung des Menschen hergestellt. Die Ausführungen richten sich dabei nach den typischen Fragen, die interessierte Schülerinnen und Schüler zu den Verfahren rund um die digitale Audio-, Bild- und Videoverarbeitung haben können.<br />Im Zusammenhang mit Ton wird über die Entstehung von Schall, seine Speicherung in digitaler Form und die Erzeugung von MP3-Dateien diskutiert. Bei der Erörterung der digi-talen Bilder wird vor allem auf die visuelle Wahrnehmung des Menschen und ihre Auswir-kung auf die Bilddarstellung, auf die Funktionsweise einer Digitalkamera und auf die Ver-fahren zur Bildkompression eingegangen. Der Abschnitt, der sich mit dem digitalen Video beschäftigt, handelt sowohl von analogen als auch von digitalen Video-Signalformaten, sowie von einer Einführung in die Methoden der Videokompression.<br />In einem weiteren Teil der Arbeit werden kostenlose Multimedia-Tools auf ihre Anwend-barkeit im Unterricht untersucht. Dabei werden sowohl Audio- als auch Video-Tools auf ihre Fähigkeit zur Vermittlung der Konzepte von digitalem Ton und Video geprüft. Zur Unterstützung von Lehrenden werden ferner Unterrichtsszenarien und Beispiele angeführt, die mithilfe der analysierten Multimedia-Tools im interdisziplinären Informatikunterricht angewendet werden können.<br />

This thesis is about the educational use of digital audio, images, and video across the cur-riculum and especially focuses on computer based audio and video data and their specific preparation for the use in the field of education. The explanatory notes shall act in accor-dance with typical questions of students on the procedures about the processing of digital audio, images, and video. Furthermore, the topics shall be chosen to meet the usage in class, and methods to colorfully get the information to the students shall be found.<br />The ambition of the thesis is to give students a broad background knowledge about the generation of digital audio and video data. This shall be achieved by explaining the theo-retical basics of technical audio and video processing. In addition, the students shall be introduced into the topic by means of freely downloadable multimedia tools. With the aid of these tools, both the technical understanding for audio and video data shall be deepened and some simple practical examples for the use in class shall be found. Above all, this the-sis shall help teachers to become acquainted with the technical background of digital audio, image, and video processing to get the basic concepts across to the students.<br />Therefore some interesting questions about the technical basics of digital audio and video recording are answered in the first part.<br />Furthermore, a connection is set between the meth-ods of digitalization and the human acoustic and visual perception, which the methods are based on.<br />According to digital audio, the origin of acoustic noise and its persistent storage in digital form are discussed. Also the generation of a MP3 audio file is examined. Referring to digi-tal images, both the human visual perception and its effects on the digital representation of images and the functionality of a digital camera are shown. The vital concepts of image compression are introduced in a further step. The part of this thesis, which is about digital video, focuses on analog and digital video signal formats and gives an introduction of the operating mode of video compression processes.<br />A further section explores free multimedia tools that can be found on the Internet. The tools are then tested for their educational usage in school. Audio and video tools should therefore be capable of getting the concepts of digital audio and video across to the stu-dents. Also some scenarios and examples for use in class are presented to support teachers in teaching digital audio and video by using multimedia tools.