Metodología de Prácticas de Sistemas Multimedia Basada en Aprendizaje por Proyectos\"

METODOLOGÍA DE PRÁCTICAS DE SISTEMAS MULTIMEDIA BASADA EN APRENDIZAJE POR PROYECTOS Mª de Tíscar Coig-O’Donnell Cavallé1, Jaime Lloret Mauri2, Fernando Boronat Seguí3 Departamento de Comunicaciones Escuela Politécnica Superior de Gandía. Universidad Politécnica de Valencia 1 [email protected], [email protected], [email protected] Abstract- There are several leaning methodologies for practical classes in existence. It is important to motivate the students and to highlight the importance of doing practices related with the theory learned at the classroom. This article shows a practical methodology based on project learning. Students face up with real situations that could be in real World. The practices have been developed for Multimedia Systems subject. This subject belongs to the Technical Engineering of Telecommunication at Polytechnic University of Valencia. The final objective of these practices is to compose a DVD-Video. To do so, we have divided it into several stages. Each one of these stages corresponds to a practice. By this way, a continuous training is settled. Students must finish with success every practice to begin next one, and so on, until the objective is reached. I.

INTRODUCCIÓN

En los últimos años existe una importante evolución tecnológica en el sector audiovisual. Es necesario aportar a los estudiantes los conocimientos tanto teóricos como prácticos para que, en su futuro profesional, puedan desenvolverse satisfactoriamente en este campo. El método propuesto en este artículo ha sido utilizado en la asignatura Sistemas Multimedia, perteneciente al plan de estudios de Ingeniería Técnica de Telecomunicaciones de la Escuela Politécnica Superior de Gandía (Universidad Politécnica de Valencia). Esta asignatura tiene una carga lectiva de 6 créditos, repartidos en 3 créditos de teoría de aula y 3 créditos de prácticas en el laboratorio. El objetivo de esta asignatura es dotar al alumno de unos conocimientos teóricos y prácticos referentes a los nuevos sistemas audiovisuales de reciente aparición o que están en fase de desarrollo y que pasarán, en breve, a ser las herramientas de trabajo en el campo audiovisual. Debido al constante desarrollo de la tecnología, se hace necesaria la actualización, o ampliación, del contenido teórico y práctico utilizado en la asignatura. En el presente artículo se exponen las prácticas desarrolladas para la asignatura Sistemas Multimedia. La metodología docente utilizada pretende tener un carácter práctico-laboral pero con citas y referencias a la teoría vista en el aula.

II. METODOLOGÍA UTILIZADA La metodología utilizada en las prácticas que se exponen en este artículo, está basada en el aprendizaje basado en proyectos. En esta técnica, el producto del proceso de aprendizaje es un proyecto o programa de intervención profesional, en torno al cual se articulan todas las actividades formativas. Se pretende adquirir metodología de trabajo profesional, autogestionar su aprendizaje, aprender a partir de la experiencia y desarrollar la creatividad del alumno. Esta técnica integra conocimientos de varias disciplinas. La técnica aumenta la motivación por aprender y potencia el aprendizaje experiencial [1]. El profesor realiza funciones de experto, tutor-supervisor y evaluador. El alumno es el protagonista, diseñador, gestor de aprendizaje, recursos y tiempo, y autoevaluador. Las prácticas se han diseñado de modo que todas ellas están relacionadas entre sí, siendo necesaria la realización de cada práctica para poder pasar a la siguiente. El alumno debe finalizar con éxito cada una de ellas antes de la siguiente sesión de prácticas, estableciéndose con ello una formación continua. Las cinco prácticas, en su conjunto, persiguen un objetivo final determinado, y el proceso de trabajo necesario para su cumplimiento, se desglosa en diferentes fases que se corresponden con cada una de las sesiones de prácticas en el laboratorio. Para la realización de las prácticas se ha intentado utilizar software libre o, en su defecto, versiones shareware, en todos los casos, para que el alumno pueda hacerlas en su propia casa. De este modo se da mayor flexibilidad a los estudiantes, para poder realizar las prácticas en otro lugar que no sea el laboratorio. Esto es debido a la necesidad de su finalización antes de la siguiente sesión, en caso de que el alumno no pueda asistir a una sesión de prácticas. En esta metodología el alumno aprende los conceptos básicos a través de los propios guiones de prácticas, con una mínima supervisión por parte del profesor. Las prácticas se realizan en pequeños grupos, fomentándose la colaboración entre los distintos alumnos.

III. MATERIAL NECESARIO Para la realización de las prácticas se necesita un ordenador por cada dos alumnos. El sistema operativo utilizado es Microsoft Windows XP©, aunque en breve se pretende migrar dichas prácticas a Linux. Los requisitos mínimos necesarios recomendables para la realización de las prácticas es un Pentium III a 1GHz con 512 Mb de RAM, pues el tratamiento de audio y vídeo consume mucha capacidad de procesamiento. Cada ordenador debe disponer de una tarjeta capturadora de vídeo, una tarjeta de sonido, un micrófono y un lector DVD-ROM. Asimismo, también es necesario disponer de un reproductor de vídeo analógico (VHS o S-VHS) y de una cámara o reproductor de vídeo digital, al menos para cada 3 grupos de prácticas. El software necesario para las prácticas es muy variado, y engloba los siguientes campos: demultiplexación de tramas de datos, reproducción de audio y vídeo, captura de audio y vídeo, edición de vídeo, compresión de vídeo y authoring. En todos ellos existen gran cantidad de programas, cada uno de ellos con sus propias características, nosotros hemos optado por aquellos programas que, realizando las funciones necesarias para la elaboración de la práctica, tuvieran un modo de empleo intuitivo y fácil de utilizar para el alumno. En el siguiente apartado se añaden las referencias del software utilizado para cada una de estas prácticas. IV. PRÁCTICAS Las prácticas creadas para la asignatura Sistemas Multimedia describen los pasos necesarios para la creación de un DVD-Vídeo, comprendiendo desde la obtención del material audiovisual necesario hasta la composición del propio DVD. Para ello se ha necesitado la creación de cinco sesiones de prácticas. En ellas los alumnos aprenden a configurar correctamente tanto el hardware empleado como todas las opciones necesarias del software que se utiliza, de modo que el producto final sea compatible con las especificaciones del estándar DVD-Vídeo [2]. A. Práctica 1: Caracterización del DVD-Vídeo La primera práctica sirve de introducción para familiarizarse con el formato DVD-Vídeo. Los alumnos aprenden cómo están estructurados los archivos y los diferentes tipos de tramas de datos existentes. Los programas utilizados para ello son los siguientes: Power DVD [3], IfoEdit [4], SmartRipper [5], DVD2AVI [6], Media Player Classic [7] y SubRip [8]. Todos estos programas son gratuitos, excepto el primero, aunque dispone de una versión shareware. El Power DVD permite la reproducción de DVD-Vídeos en el PC, admite las mismas opciones de navegación que se pueden encontrar en cualquier reproductor de sobremesa. El programa IfoEdit, se utiliza para visualizar el contenido de los archivos IFO de un DVD-Vídeo. Mediante el estudio de estos archivos, los alumnos aprenden cómo se estructuran internamente los datos en el DVD-Vídeo. El software SmartRipper se utiliza para demultiplexar los flujos de datos del DVD-Vídeo, obteniéndose las tramas elementales de audio, vídeo y subtítulos. Existen muchos programas que realizan esta misma función, sin embargo, se ha escogido éste en concreto

debido principalmente a sus opciones de configuración y facilidad de uso. El programa DVD2AVI se utiliza en esta práctica para la reproducción de las tramas de vídeo, y el Media Player Classic para la reproducción de las tramas de audio. El SubRip se utiliza para la visualización de los subtítulos. Este programa ofrece una gran versatilidad en cuanto a opciones de configuración y de salida. En esta práctica, los alumnos comienzan con el estudio de los archivos IFO de un DVD-Vídeo, utilizando para ello el programa IfoEdit. Un ejemplo de ello se muestra en la Figura 1. Una vez vista su estructura y los diferentes tipos de datos almacenados en el disco, se procede a la demultiplexación de diversas tramas de audio, vídeo y subtítulos. Tras almacenar los diferentes archivos por separado en el disco duro, el alumno es capaz de reproducirlos con los programas DVD2AVI, Media Player Classic y SubRip. B. Práctica 2: Captura de vídeo En la segunda práctica se instruye al alumno sobre el proceso de captura de vídeo y su audio asociado. En esta fase es importante obtener la mayor calidad posible, sin embargo esto siempre dependerá del rendimiento del equipo disponible. Por ello, la práctica está redactada de forma que se aporte una solución a cualquier problema que pueda surgir durante el desarrollo de la misma, de modo que el alumno aprenda el proceso de captura para cualquier situación. Para realizar la captura, se utilizan los programas Adobe Premiere [9] y VirtualDub [10], siendo este último gratuito. Se ha escogido el Adobe Premiere debido a que es un programa muy difundido entre los usuarios. Al ser un programa de pago, también se ha incluido en la práctica el programa VirtualDub, pues su uso es muy intuitivo cuando se pretende capturar vídeo desde una fuente analógica. En la figura 2, se puede ver la pantalla principal de dicho programa, Los alumnos aprenden el proceso de captura de vídeo tanto analógica como digital. Para ello deben ajustar los parámetros de forma correcta, como por ejemplo la resolución de captura, su velocidad y el formato del vídeo. Cuando se captura desde una fuente digital, lo que se hace en realidad es transferir directamente los datos de un soporte a otro, sin pérdida de calidad en el proceso. Sin embargo, esto no sucede cuando capturamos vídeo analógico. En la primera parte de esta práctica, el alumno debe capturar vídeo procedente de una cinta de vídeo VHS. Si la tarjeta de captura o el ordenador no es lo suficientemente potente, se perderán flujos de vídeo durante el proceso. Para solucionar este problema, se insta al alumno a realizar varias pruebas sobre la resolución del vídeo. Una cinta de vídeo VHS tiene una resolución de 240 líneas, por lo tanto, puede ser suficiente una resolución de captura de 320 x 240 píxeles. Pero, dado que el vídeo va a ser utilizado posteriormente para componer un DVD-Vídeo, se capturará a una resolución compatible con éste: 352 x 288 píxeles. Si con estos ajustes aún se siguen perdiendo flujos de vídeo durante la captura, será necesario utilizar un codec de compresión, configurando sus parámetros de modo que la compresión sea la mínima posible. Con este tipo de inconvenientes, se pretende que el alumno consiga mayor bagaje en esta materia. La captura que realizarán los alumnos, será necesaria para poder proseguir con la siguiente práctica.

Fig. 1. Interface del software IfoEdit.

En esta práctica, los alumnos comienzan ajustando los parámetros del proyecto. Al trabajar con un archivo de vídeo capturado en formato DV, se utilizarán las propiedades de dicho formato, y con una frecuencia de muestreo del audio de 48 kHz, tal y como especifica el estándar DVD-Vídeo. A continuación, los alumnos aprenden el manejo de las diferentes herramientas del programa para editar el vídeo. Se comienza con la selección de los planos y su incorporación en la ventana de trabajo o Timeline. En ella los alumnos aprenden cómo colocarlos en el orden deseado, a configurar su duración, velocidad y nivel de transparencia, junto con la adición de transiciones, efectos de vídeo y rótulos. Una vez montado el vídeo, los alumnos aprenden a introducir pistas de voz, utilizando para ello el micrófono conectado el ordenador, y a introducir una pista de audio proveniente de un CD. Una vez terminado el montaje, los alumnos deberán configurar las propiedades de salida del vídeo, manteniendo la misma resolución y formato original, para no perder calidad de forma innecesaria. El montaje realizado por los alumnos en esta práctica será necesario para poder proseguir con la siguiente. D. Práctica 4: Compresión de vídeo en MPEG-2 La cuarta práctica explica uno de los pasos más importantes en la creación de un DVD-Vídeo: la compresión. En esta práctica los alumnos aprenden a comprimir el vídeo de manera que sea compatible con el estándar DVD-Vídeo y a realizar los cálculos necesarios para ello. El software utilizado es el siguiente: TMPGEnc Plus [12], BitRate Viewer [13], U.M.A. [14] y AVI2MPG2 [15].

Fig. 2. Interface del software VirtualDub.

C. Práctica 3: Edición no lineal de vídeo En la tercera práctica se introduce al alumno en el manejo de un programa de edición no lineal de vídeo. En ella se aprende a configurar las características del proyecto, la utilización de diferentes técnicas de montaje, la creación de efectos de vídeo y transiciones, y su exportación. El software utilizado en esta práctica es el programa Vegas, de Sonic Foundry [11]. En anteriores asignaturas de la titulación, los alumnos han tenido acceso a otros programas de edición no lineal de vídeo, en concreto el Adobe Premiere. Por esta razón, se ha creído conveniente el utilizar un software distinto para que los estudiantes puedan ampliar su experiencia en este campo. El programa Vegas incorpora una importante cantidad de herramientas de edición, colocándose en un nivel similar al ofrecido por el programa de Adobe. Algunos de los puntos fuertes de este programa son los siguientes: número ilimitado de pistas de vídeo y audio, numerosos efectos de vídeo y audio ampliables mediante plugins de terceros y completamente configurables, visualización de transiciones y efectos a tiempo real, mezcla de audio con una configuración de canales de hasta 5.1, monitor en forma de onda y vectorscopio.

El programa “TMPGEnc Plus” (véase Figura 3) se utiliza para comprimir vídeo en formato MPEG. Es shareware y permite la configuración de un gran número de parámetros de compresión. El software “BitRate Viewer” es un programa shareware. Los alumnos utilizarán este programa para visualizar el flujo de bits de los archivos comprimidos durante la realización de la práctica. El programa U.M.A. es gratuito, y ha sido desarrollado por Francisco Alcedo Olea de la Universidad de Málaga. Se emplea para la visualización de diversas características de los vídeos comprimidos en el formato MPEG. Por último, se emplea un segundo programa de compresión de vídeo: el AVI2MPG2. Se ha incluido en la práctica debido a que se trata de un programa gratuito, y permite la configuración de todos los parámetros que entran en juego durante la compresión a MPEG. En esta práctica los alumnos comienzan en primer lugar con un ejercicio teórico, en el cual se simula la necesidad de comprimir diferentes archivos de audio y vídeo que pueden estar presentes en un DVD-Vídeo comercial de una película. De este modo, los alumnos aprenden cómo se realizan los cálculos para averiguar el flujo de bits adecuado para el vídeo principal. A continuación, se enseña al alumno a comprimir el vídeo ajustando correctamente todos los parámetros necesarios, de forma que se obtenga la compatibilidad con el formato DVD-Vídeo. Los alumnos realizan diferentes pases de compresión, comparando posteriormente las diferencias entre los vídeos comprimidos mediante la utilización de los programas “BitRate Viewer” y U.M.A (véase Figura 4.).

el DVD-Vídeo a realizar. Alternativamente, se puede planear de antemano cómo será el DVD-Vídeo, y una vez conocidas todas sus características (número de pistas de audio, tipo de menús, etc.) buscar el programa adecuado mediante la observación de sus especificaciones técnicas. Para ello, los autores han elaborado una comparativa de programas de authoring [17]. Los alumnos comienzan esta práctica importando todos los archivos de vídeo, audio e imágenes fijas al programa. A continuación se forman los diferentes títulos del DVD, asociando las diferentes pistas de audio con su pista de vídeo correspondiente, y se añaden las pistas de subtítulos. Posteriormente, el alumno pasará a crear los menús, incorporando las capas y botones necesarios, y configurando sus características. Seguidamente el alumno pasará a asignar los enlaces de los menús y los que definirán el orden de reproducción de cada bloque. Finalmente, se exporta el proyecto y se crea el volumen DVD. Fig. 3. Interface del software TMPGEnc Plus.

V. CONCLUSIONES La metodología de prácticas espuesta en este artículo, permite al alumno aplicar los conocimientos adquiridos durante las clases teóricas, a un proyecto real. El alumno se ve inmerso en una situación que podría planteársele en el mundo laboral, aumentando de este modo su interés y motivación por los contenidos tanto teóricos como prácticos vistos en la asignatura. Este sistema de prácticas puede adaptarse a cualquier asignatura, y modificarse convenientemente según se vaya modificando el temario con la incorporación de nuevas normas o tecnologías.

Fig. 4. Interface del software U.M.A.

En este punto, los alumnos ya tienen el vídeo que han capturado, compuesto a su elección y comprimido con el formato necesario para poder ser grabado en un DVD. Si no han realizado las prácticas anteriormente descritas, de forma correcta, no pueden realizar la última sesión de prácticas. E. Práctica 5: Authoring En la quinta y última práctica se explica el proceso de authoring, en el cual se reúne todo el material que formará parte del DVD-Vídeo, se establecen los diferentes enlaces y se configuran las propiedades de navegación del DVD. El software utilizado es el DVD Producer [16]. Es un programa de authoring profesional, el cual ofrece bastantes opciones de configuración que son posible utilizar sin necesitar un nivel de aprendizaje demasiado alto, lo cual es idóneo para su utilización en esta práctica. En este campo existen muchos programas de authoring, cada uno de ellos con su propio nivel de dificultad y características. Cada programa determinará qué tipo de archivos se pueden utilizar, así como las propiedades del estándar DVD-Vídeo soportadas. Por este motivo, es importante conocer el software que se va a emplear, para poder planificar correctamente las características que tendrá

Los alumnos se han mostrado más seguros en el dominio de la materia tras la realización de las prácticas descritas. Los reportes obtenidos por los alumnos durante 2 años muestran su gran agrado por la metodología de prácticas utilizada. REFERENCIAS [1] D. A. Kolb, “Learning Styles and Disciplinary Differences”, in A. W. Chickering (ed.), The Modern American College, San Francisco: JosseyBass, 1981. [2] DVD Format/Logo Licensing Corporation, DVD-Video Book: “DVD Specifications for Read-Only Disc, Part 3: VIDEO SPECIFICATIONS Ver. 1.1”, 2002. [3] Cyberlink Corporation, “Cyberlik Power DVD User’s Guide”, 2003. [4] Decision Developments, 2002. En http://www.ifoedit.com [5] SmartRipper. En http://www.riphelp.com/downloads/smart-ripper.html [6] DVD2AVI. 2003. Disponible en http://www.divx-digest.com/software/dvd2avi.html [7] Gabest, 2003. En http://www.gabest.org [8] T.V. Zuggy. En http://zugggy.wz.cz [9] Adobe Systems Incorporated, “Adobe Premiere Pro Help”. 2003. [10] Avery Lee, 2002. En http://www.virtualdub.org [11] Sonic Foundry, “Vegas 4.0 User Manual”, 2003. [12] Masaya Suzuki, Pegasys Incorporated, “TMPGEnc Official Guide”, ASCII Corporation, 2002. [13] Teco LTD, “Bitrate Viewer User’s Guide”, 2000. [14] Francisco Alcedo Olea, Universitary MPEG Analyser, Universidad de Málaga. Disponible en: http://pc21te.dte.uma.es:8100/edu/pub/casilari/docsyprogs/ [15] Brent Beyeler, 2003. En http://members.cox.net/beyeler/bbmpeg.html. [16] Sonic Solutions, “DVD Producer User Guide", 2003. [17] Tabla comparativa de software de authoring. Disponible en: http://personales.gan.upv.es/~jlloret/authoring.html