Hrvatski matematički elektronski časopis math.e | |
http://www.math.hr/~mathe/ |
TV-matematika
Dubravka Glasnović Gracin
Uz osnovne značajke televizora koji prodaje prodavač uvijek daje i podatak o veličini televizora, uglavnom izražen u cm. Pogledajmo primjerice ovaj kratki oglas:
U oglasu čitamo: "Grundig, 37 cm, daljinski". Iz ovih šturih podataka kupac bi trebao saznati dimenzije televizora. Pitamo se je li to zaista moguće. Jedini podatak koji je naveden izvjesna je duljina od 37 cm. Pitanje je o kojoj se veličini radi. Radi li se o visini kutije televizora, dubini kutije, širini kutije, visini ekrana, dijagonali ekrana, širini ekrana ili nekom drugom podatku?
Kako se veličina ekrana televizora izražava duljinom njegove dijagonale, zapitajmo se može li se samo na temelju duljine dijagonale ekrana jednoznačno odrediti njegova širina i visina. Kolike su dimenzije ekrana (širina, visina) televizora kojem je dijagonala duga 37 cm? Prisjetimo li se Talesovog poučka o obodnom kutu, zaključit ćemo da ima beskonačno mnogo različitih pravokutnih ekrana kojima je dijagonala duga 37 cm.
Talesov poučak (o kutu nad promjerom):
Svaki obodni kut nad promjerom kružnice je pravi kut.
Dakle, po Talesovom poučku, nacrtamo li dužinu AB i na njoj konstruiramo kružnicu k kojoj je AB dijametar, tada je svaki trokut ABT pravokutan, pri čemu je T neka točka s kružnice k. Trokuta ABT ima koliko i točaka na kružnici k, tj. beskonačno mnogo. Preslikamo li centralnom simetrijom točku T obzirom na središte kružnice kao središte simetrije, dobit ćemo točku V i pravokutnik AVBT s dijagonalom AB:
Kako smo pravokutnik AVBT dobili centralnom simetrijom iz trokuta ABT, zaključujemo da i pravokutnika kojima je duljina dijagonale |AB| ima beskonačno mnogo.
Aplet:
Svi pravokutnici sa slike imaju dijagonalu iste duljine. Dakle, ako nam je u oglasniku zadana samo dijagonala televizora od 37 cm, ekrana s takvom dijagonalom ima beskonačno mnogo. Zaključujemo da duljina dijagonale nije dovoljan podatak za definiranje jednog ekrana televizora, već da nam nedostaje još podataka. Zapravo, nedostaje nam još samo jedan podatak, a to je omjer duljina stranica svakog ekrana.
Pogledamo li donje dvije slike gdje je Talesov
poučak nacrtan na stvarnom televizoru, primijetit ćemo da točka T nije bilo
koja točka kružnice, već je to pomno odabrana točka na kružnici kako bi ekran
dobio svoj uobičajeni oblik. Točka T na kružnici odabrana je tako da vrijedi
Omjer duljina stranica ekrana svakog televizora poznat je i standardiziran u cijelom svijetu:
To je podatak koji nije naveden u oglasu jer se on podrazumijeva pa je dovoljno navesti samo duljinu dijagonale.
Kako se duljine stranice ekrana klasičnog televizora odnose kao 4:3, vrijedi da je a = b. Primjećujemo pravokutan trokut kojem je hipotenuza dijagonala pravokutnika d, a katete su stranice ekrana duljine i b. Primjenom Pitagorinog poučka rješavamo zadatak:
Pronašli smo vezu između duljina dijagonale i kateta trokuta: a = 4/5 d, b = 3/5 d.
Pomoću ovih formula možemo izračunati dimenzije svakog klasičnog ekrana iz oglasa. Stoga pronađimo duljinu i širinu ekrana iz oglasa s početka teksta:
Dijagonala ekrana duga je 37 cm. Stranice pravokutnika (ekrana) označimo s a i b.
Računanjem po Pitagorinom poučku
ili pak uvrštavanjem u gore dobivene formule , , dobivamo da su stranice ekrana iz oglasa duge 29.6 cm i 22.2 cm.
No, krenimo i korak dalje. Po preporukama,
daljina iz koje gledamo televizor trebala bi biti najmanje 3 puta veća od
duljine dijagonale ekrana.
Izračunajmo stoga koliko bi trebalo udaljiti
trosjed od televizora iz oglasnika. Kako je dijagonala ekrana zadanog
televizora 37 cm, a preporučena udaljenost s koje se gleda jednaka trostrukoj
dijagonali, znači da bismo trosjed trebali udaljiti od televizora barem 1,11 m.
Kao i kod klasičnog omjera, možemo izračunati duljine stranica ekrana uz zadanu duljinu dijagonale širokog ekrana. Pravokutnik sa slike predstavljat će naš ekran:
Kako se stranice ekrana widescreen televizora nalaze u omjeru 16:9, vrijedi da je a = b. Primjenom Pitagorinog poučka rješavamo zadatak:
Pronašli smo vezu između duljina dijagonale i kateta trokuta: , .
Pomoću ovih formula možemo izračunati dimenzije svakog širokog ekrana iz oglasa kojem je zadana samo duljina dijagonale.
Ovi zaključci o sličnosti pomoći će nam da zadani oglas iz novina prikažemo i u geometrijskom svjetlu.
Zadatak 1:
Konstruiraj pravokutnik ABCD, |AB| = a, kojem je omjer duljina susjednih stranica 4:3.
Rješenje:Zatim konstruiramo pravi kut iz vrha B i na okomit krak nanesemo . Točku D dobivamo iz svojstva da su nasuprotne stranice pravokutnika jednakih duljina.
Zadatak 2:
Konstruiraj pravokutnik kojem je omjer susjednih stranica 16:9.
Rješenje:U prethodna dva poglavlja računski smo pronašli kako izračunati duljine stranica pravokutnika kojem je zadana dijagonala i omjer susjednih stranica 4:3 za klasičan, odnosno 16:9 za widescreen televizor. Pronađimo i geometrijsko rješenje ovog zadatka:
Zadatak 3:
Zadana je dužina duljine d. Konstruiraj pravokutnik ABCD kojem je dijagonala duljine d, a omjer duljina susjednih stranica je 4:3.
Rješenje:1. način:
Riješit ćemo ovaj zadatak korištenjem sličnosti pravokutnika. Konstruirajmo pravokutnik AB1C1D1 sa stranicama duljina 4 cm i 3 cm. To nije pravokutnik koji se traži u zadatku, ali za njega vrijedi da su mu stranice u omjeru 4:3 (mogli smo nacrtati i bilo koji drugi pravokutnik sa stranicama u omjeru 4:3). To znači da je on sličan traženom pravokutniku ABCD. Istaknimo jednu njegovu dijagonalu, npr. .Budući da su pravokutnici slični, odgovarajuće stranice su im proporcionalne. No, tada su im i duljine dijagonala d i d1 proporcionalne s istim koeficijentom proporcionalnosti. Na polupravac AC1 iz početne točke A nanesemo zadanu duljinu dijagonale d. Kako su pravokutnici slični, dobit ćemo točku C, tj. .
Sada je lako konstruirati pravokutnik ABCD. Potrebno je konstruirati okomice o i p iz točke C na pravce AB1 i AD1. Tada je i . Konstrukcija je gotova spajanjem točaka A, B, C i D u pravokutnik.
2. način:Naravno, na isti način možemo zaključiti da su widescreen ekrani međusobno slični, te geometrijski riješiti sljedeći zadatak.
U prethodnom poglavlju računskim smo putem dobili da za omjere stranica 4:3 i zadanu duljinu dijagonale d vrijedi da je , , pri čemu su a i b duljine susjednih stranica zadanog pravokutnika. Rješenje možemo naći dijeljenjem dužine na jednake dijelove. Nacrtajmo dužinu AC duljine d i podijelimo je na 5 jednakih dijelova. Tri petine dužine AC bit će jednake duljini stranice b, a četiri petine bit će jednake duljini stranice a. Nađimo točku M na dužini AC takvu da je |AM| = b = 3/5 d.
Primijenimo na ovaj crtež Talesov poučak:Konstruirajmo kružnicu k sa središtem S kojoj je AC dijametar. Primijetimo da je |AM| = b = |AD| = |CB|. Stoga je . Točku B dobivamo na isti način, ili pak centralnom simetrijom točke D obzirom na središte S. Tako dolazimo do pravokutnika ABCD.
Zadatak 4
Zadana je dužina duljine d. Konstruiraj pravokutnik ABCD kojem je dijagonala duljine d, a omjer duljina susjednih stranica je 16:9.
Pogledamo li slike klasičnog i widescreen ekrana, primjećujemo da je widescreen ekran "izduženiji" od klasičnog. Također primjećujemo da je omjer stranica 16:9 širokog ekrana kvadrat klasičnog omjera 4:3.
Animacija:
Pitamo se jesu li izduženiji oblik i kvadratni omjer slučajni. Odgovor ćemo pronaći vratimo li se više od 100 godina unatrag u povijest.
Prvobitan omjer stranica 4:3 definiran je još
davne 1889. godine u laboratoriju Thomasa A. Edisona kada je znanstvenik W.K.L. Dickson
eksperimentirao s filmskim uređajem zvanim kinetoskop.
Za njega je, prvenstveno zbog štednje skupe filmske vrpce, napravio film
sa sličicama 1'' (inč) širine i 3/4'' (inča) visine. Taj omjer stranica
svake sličice na filmu postala je standardna veličina za filmske kamere, a time i za
ekrane na koje su se projicirali filmovi te konačno i za cijelu filmsku
industriju.
Godine 1941., kada su se određivali standardi
za televizijska emitiranja donesen je standard da će ekran svakog televizora
imati omjer stranica 4:3, u skladu sa cijelom filmskom industrijom. Tako su
se filmovi, koji su do pojave televizora bili dostupni samo u kinima, mogli
gledati na televizoru iz kućnog naslonjača i odlazak u kino bio je sve rjeđi.
Ponekad se umjesto omjera 4:3 govori o omjeru
1.33:1. Filmovi prije 50-tih snimali su se dakle u formatu 1.33:1. To su,
primjerice, filmovi Drakula (1931.), Prohujalo s vihorom (1939.),
Divan život (1946.), Čarobnjak iz Oza (1939.)
kadrove kojih vidimo na slikama, te mnogi drugi.
Pedesetih godina filmski Hollywood osjetio je lošiju zaradu zbog pojave televizora pa je trebalo smisliti marketinšku kampanju kako bi se gledaoce opet privuklo u kina. Pokušali su s mnogim idejama, nekim boljim, nekim lošijima, ali uspješni pokušaj (koji osjećamo i danas) bila je promjena formata filma i filmskog platna. Širi ekrani garantirali su publici izraženiji doživljaj onoga što se događa na filmu. To je bila vrlo jednostavna, ali odlična ideja za vraćanje publike u kina. A kako naše oko prima širu sliku od ekrana omjera 4:3, širi ekran ima opravdanje i zbog tog razloga.
Tako se filmovi već više od 50 godina snimaju (i gledaju u kinu) u široj verziji, dok su dimenzije ekrana televizora ostale do danas iste, tj. u omjeru 4:3. Tek nedavno je televizijska industrija počela proizvoditi televizore koji bi bili kompatibilni s filmovima koji se prikazuju, tzv. widescreen televizore. Tako je format ekrana više prilagođen slici koju naše oko gleda, budući da je naše vidno polje «više pravokutnog nego kvadratičnog» oblika. Time je naš vizualni doživljaj izraženiji. Spomenimo još i to da se filmovi ne snimaju točno s omjerom slike 16:9 (to je omjer stranica filmskog platna i televizora), već svaka kompanija ima svoj format filma, koji više ili manje odstupa od widescreen omjera. Najrašireniji su formati 1.85:1 i 2.35:1, a spomenimo i 2.22:1 te 1.651. U formatu 1.85:1 snimani su npr. Engleski pacijent (na slici dolje lijevo), Svi predsjednikovi ljudi, Ptice itd. U formatu 2.35:1 snimani su npr. Ratovi zvijezda, Tanka crvena linija (na slici dolje desno), Apokalipsa danas itd.
Nakon desetljeća eksperimentiranja s omjerima koji bi bili najprimjereniji našem vidnom polju, filmska industrija opredijelila se za omjer filmskog platna 16:9 u kinima. Ponekad se umjesto omjera 16:9 govori o omjeru 1.78:1. Omjer 16:9 je i izvjesni kompromis između svih filmskih formata jer je trebalo načiniti filmsko platno koje će jednako efektno prikazivati sve filmske formate. Po uzoru na filmska platna, dogovoreno je i da će svaki widescreen televizor imati ekran s omjerom stranica 16:9.
Iako se dijagonala televizora u Hrvatskoj izražava u cm, kod nekih naših distributera velikih proizvođača televizora mogu se naći podaci s dijagonalom izraženom u inčima. Ovaj aplet pretvara inče u centimetre i obratno:
Aplet:
Zadatak 5:
Na klasičnom ekranu možemo gledati film widescreen formata, tako da u ostatku ekrana iznad i ispod widescreena budu crne pruge kao na slici gore. Koliki dio klasičnog ekrana ostaje neiskorišten pojavom crnih pruga?
Rješenje:
Zadatak 6:
Pogledajmo problem letterboxinga i s geometrijskog aspekta. Unutar pravokutnika ABCD koji prikazuje klasičan ekran treba konstruirati pravokutnik EFGH widescreen formata kao na slici, tako da pravokutnici ABFE i HGCD budu sukladni.
Rješenje:
This film has been modified
from its original version.
It has been formatted to fit your screen.
Zaključujemo da je velik dio kadra izrezan, što smanjuje doživljaj, umjetničku dimenziju filma i zakida ono što je redatelj želio reći. Izračunajmo za koliko smo "zakinuti" što se veličine kadra tiče.
Zadatak 7:
Film "Malo
dobrih ljudi" snimljen je u formatu 2.35:1. Za potrebe emitiranja na
malim ekranima film je izrezan za format 4:3.
b) Izračunaj koliki je postotak originalnog filma odrezan na svakoj
sličici.
a) Procijeni, gledajući gornje primjere, koliki je dio filma odrezan. Je
li to, po tvojoj procjeni, više ili manje od polovice originalne sličice?
a) Procjena je individualna, no svakako je jasno da se radi otprilike o polovici originalnog filma. Je li to točno pola, malo više ili malo manje, ovisi o individualnoj procjeni, a točnost svoje procjene provjerite u b) zadatku.b) Kako je originalan film sniman u formatu 2.35:1, stranice ekrana možemo označiti s 2.35a i a. Površina tog pravokutnika, tj. originalne sličice, tada je 2.35a2. Na isti način zaključujemo da je površina izrezanog ekrana 1.33a2. To je 56.6% originalne slike jer je
p = 1.33a2 : 2.35a2 = 0.566, p = 56.6%.
Kako od slike površine 2.35a2 trebamo uzeti njenih 56.6%, zaključujemo da ćemo odbaciti 43.4% originalne slike.
Zadatak 8:
Izračunaj koliki se dio slike (u %) izbacuje kod prikazivanja filmova formata 1.85:1.
Rješenje:
Zadatak 9:
Legendarni film "Ben Hur" snimljen je u formatu 2.76:1. Izračunaj koliki se dio slike izbacuje primjenom ove tehnike.
Rješenje:Razmatrali smo mogućnosti i probleme u slučaju da imamo klasičan televizor. Pogledajmo sada obrnutu situaciju. Ako imamo widescreen televizor, iz svega do sada napisanog zaključujemo da možemo uživati u vrhunskom filmskom doživljaju. Međutim, što ako je film koji gledamo snimljen prije 1950. ili želimo gledati neki TV-program koji nije snimljen filmskom kamerom? Danas se najveći dio svakodnevnog televizijskog programa emitira u klasičnom formatu. Tada se opet prilazi raznim više ili manje efikasnim metodama za rješenje ove nekompatibilnosti. Srećom, widescreen televizori su mahom suvremeni uređaji koji samim korisnicima nude mogućnost izbora za rješenje ovog problema. Na primjer, nudi se mogućnost gledanja klasične slike tako da se s lijeve i desne strane slike pojave dvije okomite crne pruge. Tako se izbjegava neproporcionalno razvlačenje slike.
U slučaju da gledatelja smetaju crne pruge oko slike, moderni widescreen televizori mogu "rastegnuti" tu sliku na čitav ekran, povećati je ili čak neproporcionalno raširiti. Evo konkretnih rješenja kako ekran 16:9 modificirati za gledanje 4:3 slike: crnim prugama (1. slika), zumiranjem (2. slika), širenjem (3. slika) te širenjem i zumiranjem samo krajeva slike, dok sredina ostaje netaknuta (4. slika).
Zadatak 10:
Izračunaj koliki dio widescreen ekrana ostaje neiskorišten ako koristimo letterboxing (opciju s crnim prugama).
Rješenje:
Zadatak 11:
Konstruiraj pravokutnik s omjerom stranica 16:9, a zatim unutar njega konstruiraj pravokutnik s omjerom stranica 4:3 kao na gornjoj Slici 1.
[2] L. Krnić, Z. Šikić: Matematika 7, Profil, Zagreb, 1998.
[3] B. Pavković, D. Veljan: Elementarna matematika 1, Tehnička knjiga, Zagreb, 1992.
[4] http://www.pbs.org/opb/crashcourse/aspect_ratio/
[5] http://www.flattvpeople.com/tutorials/aspect-ratios.asp
[6] http://att.com.com/4520-6463_7-1016109-4.html
[7] http://www.forster.hr/acatalog/kako_kupiti.html
[8] http://www.reelclassics.com/Techtalk/panscan-article.htm