Digitalizace textových, obrazových a zvukových dokumentů Digitalizace textu • digitální dokumenty – vyrábí se a vydávají se stále více, ale i tzv. tradiční dokumenty • stále intenzivněji probíhá digitalizace aktuálně vydávaných i starších dokumentů • nedigitální dokumenty se formálně transformují (bez změny obsahu) do digitální podoby • 2 způsoby digitalizace: O/ text se pomocí klávesnice počítače přepíše do digitální podoby, lze převést i různá schémata, tabulky a podobné grafické části textového dokumentu → velmi náročné na čas a pracovní sílu O/ převod dokumentů do digitální podoby pomocí metody optického rozpoznávání znaků → technologie či přístroje označované OCR (Optical Character Recognition, Optical Character Readers) – převádí tištěné i rukopisné znaky → racionálnější způsob Digitalizace obrazu • obraz = např. fotografie, rukopis, tisk, grafika, olejomalba apod. • dvě fáze digitalizace obrazu: O/ 1. fáze: - pomocí skeneru (= řádkový snímač) se obraz rozdělí na malé dílky zvané pixely (z angl.picture cells) - dřív mechanické skenery → vůči předloze se posouvají mechanicky - současnost skenery s pohyblivým čtecím laserovým paprskem → předloha zůstává nepohyblivá - množství světla, které snímaným předmětem prošlo nebo se od něho odrazilo, se měří a digitalizuje. Laserové skenery mohou rozlišit 400 i více dpi ( tj. bodů na palec) - každý pixel černobílého obrazu se vyhodnotí z hlediska své polohy v obraze a z hlediska jasu pomocí stupnice od černé barvy k bílé Digitalizace obrazu - vyhodnocení se převede do řetězců digitální znakové soustavy, každý pixel má svůj jedinečný a nezaměnitelný číselný kód - rozkladu obrazu odpovídá složení obrazu, chceme-li získat jeho reprodukci - digitalizace barevných obrazů - pomocí skeneru a speciálních senzorů se monitoruje a hodnotí rozsáhlá škála barevných odstínů O/ 2. fáze: - předpoklad: zdroj obrazu všude kolem nás - dosud bylo možno viděnou realitu snímat: - klasickým fotoaparátem → statický obraz - videokamerou → dynamický obraz – film - až donedávna pouhé zdokonalování těchto dvou přístrojů Digitalizace obrazu - klasické fotoaparáty a videokamery se v současnosti nahrazují aparáty digitálními - ty přímo vytvářejí digitální fotografie a digitální filmy a práce s nimi je daleko pružnější - digitální fotografii a digitální film lze snadno kopírovat a pomocí počítačů s nimi zacházet jako s jakýmkoli jiným datovým souborem - vysokokapacitní disky (DVD apod.) umožňují jejich snadné ukládání - textové editory umožňují kombinaci se slovem a zvukem Digitalizace obrazu • důsledky digitalizace obrazu: - zatím nelze dohlédnout všechny důsledky druhé fáze digitalizace obrazu - amatérské fotografování přestane být něčím výjimečným fotoaparáty v mobilech) - posílání fotografií a filmů prostřednictvím počítačových sítí v globálním prostoru, bez nutnosti zhotovovat jejich kopie - stále více fotografií a filmů se bude pořizovat pro dočasné použití → lze je snadno vymazávat (pokud je nechceme uchovat) • využití digitalizace obrazu: - již dnes v řadě oborů vědy a lidské činnosti - aplikace zabývající se vyhodnocováním obrazových dat pro různé účely - většinou zapotřebí speciálních počítačových programů z oblasti AI Digitalizace obrazu • příklad: vyhodnocování obrazových dat v lékařství → aplikace s cílem najít patologické jevy v lidské tkáni. Postup má 5 etap: • etapa: pomocí skeneru se digitalizuje příslušný obraz lidské tkáně, obrazová data se uloží do počítače • etapa: předzpracování obrazu → potlačení šumu a zkreslení, k nimž došlo v průběhu digitalizace. Spočívá ve zprůměrování v okruhu zpracovávaného bodu → nevýhoda znejasnění obrazu. Nevýhoda při zostření obrazu → zvyšování šumu v obraze • etapa: segmentace obrazu na oblasti předem definovaných objektů. Jde o rozpoznání zdravých buněk lidské tkáně od buněk napadených určitou chorobou • etapa: popis nalezených obrazů - kvantitativní pomocí souborů charakteristik - kvalitativní pomocí slov • etapa: porozumění výsledkům předchozích čtyř etap na základě dosavadních odborných znalostí příslušného lékaře Digitalizace obrazu • obdobné aplikace: - v dějinách umění zjišťování pravosti či nepravosti uměleckých obrazů - ve špionáži rozlišování vojenských a jiných objektů z dat získaných družicovým anebo leteckým snímkováním - v letecké archeologii se vyhodnocují obrazová data z leteckého provozu za využití infra-červených paprsků k snímkování povrchu Země → hledají se obytná stavení či jiné objekty zanesené zeminou Digitalizace zvuku • na Zemi neexistuje absolutní ticho, celá planeta nepřetržitě zvučí • fyzikální podstata zvuku: - zvukové vlny vznikající nepravidelným i pravidelným kmitáním částic vzduchu nebo nějakého kontinuálního prostředí - nepravidelnými rozkmity vzniká např. cinkání, pískot, syčení, šelest, šramot, vrzání apod. - člověk může vytvářet zvuky pravidelným rozkmitem pružného tělesa - rozlišujeme nástroje vydávající nehudební zvuky a nástroje vyluzující tóny - mezi hudební nástroje patří také lidský hlas - lidský sluchový orgán je schopen vnímat mechanické vlnové rozruchy v přibližných frekvenčních mezích 16 Hz – 16 kHz, pokud je jejich intenzita dostatečně veliká. Tuto výseč označujeme jako zvuky. Digitalizace zvuku - akustické rozruchy s kmitočty pod dolní sluchovou hranici člověka - infrazvuk - nad horní sluchovou mezí je označujeme jako ultrazvuk. Kmity ultrazvuku se mohou pohybovat od 16 kHz až do několika megahertzů • fyzikální vlastnosti zvuku: - k vybuzení jakéhokoli zvuku je zapotřebí síla, hmota a vodivé prostředí - síla se projevuje ve formě nárazu na hmotu. Může jít o sílu přírodní, např. vítr v korunách stromů, nebo o lidskou sílu, např. když člověk udeří do bubnu - hmota, která se rozkmitá silou a vydává zvuky, je jakákoliv neživá či živá hmota - vodivé prostředí, jímž se šíří zvuk, může být jakékoli prostředí, které se vyskytuje na Zemi: vzduch, voda a jakákoli hmota. Vzduchem se zvuk šíří rychlostí 340 m za vteřinu Digitalizace zvuku • proces digitalizace: - člověk popsal fyzikální podstatu a vlastnosti zvuku jako uspořádané kmitání jakékoli hmoty → možnost popsat zvuk matematicky → lze převést do digitální soustavy - jakýkoli zvukový projev lze popsat dvojím druhem parametrů: - statickými prvky jako jsou výška, barva, hlasitost a prostorové rozložení zvuku - dynamickými prvky, které představují změny statických prvků v čase - pohyb částic vzduchu nebo jiného hmotného kontinuál-ního prostředí je spojitý. Převést analogový pohyb do digitální soustavy vyžaduje rychlé měření definovaných hodnot vždy po určitém konstantním časovém intervalu. - měření probíhá velkou rychlostí a nazývá se vzorkováním. Je to proces obdobný procesu mřížkování při digitalizaci obrazu Digitalizace zvuku • převedení přirozeného zvuku do digitálního – kvantifikace. Kvantifikací se snižuje kvalita zvuku → dochází ke zkreslení a narůstá šum • originál se svou kvalitou liší od digitální kopie • čím menší časové intervaly mezi měřením statických a dynamických hodnot při převádění analogového zvuku do digitální soustavy, tím výsledný zvuk kvalitnější • jde o dosažení vhodného kompromisu mezi sluchovými a poslechovými schopnostmi člověka a způsobem vzorkování • snahou nahrávacích studií je dosáhnout kvality poslechu označovaného jako HI-FI (high-fidelity), tj.optimální věrnosti digitální kopie v porovnání s originálem Digitalizace zvuku • využití digitalizace zvuku: - řada aplikací - v reprodukci hudby a v kompozici - lidská řeč je zvukovým projevem → zdokonalování tzv. fonetického vstupu do počítače a fonetického výstupu z počítače - člověk si s počítačem pomocí klávesnice dopisuje - zdokonalování digitalizace zvuku přibližuje dobu, kdy člověk bude moci s počítačem běžně komunikovat hlasově, bude mu moci udělovat hlasové příkazy a rozmlouvat s ním