Digitalizace dat metodika

Transkript

1 Digitalizace dat metodika Digitalizace Jak počítač získá jedničky a nuly, se kterými potom počítá a které je schopen si pamatovat? Pomocí různých přístrojů a zařízení (mikrofon, fotoaparát, skener, kamera, různé fyzikální sondy - teploměr, EKG, sonar, radar) sbírá signály a ty převádí do číslicové podoby. Toto převádění se nazývá digitalizace (z latinského digitus = prst). Digitalizace tedy znamená převod signálu ze spojitého na spočítatelný, vyjádřitelný pomocí prstů, tedy číslem ). Jak počítač uchovává text Text je do počítače vkládán pomocí kláves. Každá klávesa má svůj vlastní kód, vyjádřený pomocí jedniček a nul. Například písmeno velké A si počítač pamatuje jako (to není milión, to je jednička a šest nul). Jsou vytvořeny tabulky, podle kterých jsou znakům kódy (třeba ASCII nebo UNICODE) přiřazovány. Poznámka: V průběhu historie počítačů se tabulky kódů měnily, navíc každý stát či systém si mohl vytvářet své kódové tabulky. Obecně řečeno tato roztříštěnost a množství znaků, kterými lidstvo líše, způsobují i dnes nečitelnost textů některých ů, špatné zobrazování znaků s diakritikou při použití určitých fontů písma atd. Text je tedy převáděn na binární číslice nikoliv ze spojitých hodnot, ale překódováním hodnot diskrétních. obrázek vlevo: text a jeho hexadecimální kód ve Windows (CP 1250). Šipky stejné barvy ukazují znak a jeho kód (např. velké I má kód

2 4916 = = 73) obrázek dole: zatímco znaky bez diakritiky mají stejnou interpretaci (velké I je stále čteno jako velké I), znaky ostatní mohou být v jiném kódování zobrazeny jinak (znak á se mění v kódování DOS na ß)

3 Jak se digitalizuje grafika Obrázek se digitalizuje pomocí skeneru. Hotovo, tečka. Z této velmi povrchní informace se žák nedozví nic o fungování počítače. Lepší metodou je hra na skener (na digitální fotoaparát). Žáci mohou kreslit na papíře, zručnější třeba v programu. V následujících odstavcích je popsáno, co by se měli studenti střední školy při hře na skener dozvědět. Příklad: digitalizace písmene F (lze použít též srdíčko nebo jiný nejlépe nesouměrný znak) 1. Obrázek překryjeme rastrem (hustota rastru ovlivňuje náročnost práce i kvalitu výsledného digitálního obrazu). Každý čtvereček rastru představuje 1 pixel. 2. U každého čtverečku se rozhodneme, zda vybarvení je větší než 50% plochy čtverečku. Takový čtvereček vybarvíme celý, zbylé čtverečky necháme nevybarvené. 3. Vytvoříme číselnou kopii digitalizovaného obrázku: ve vytvořené matici čísel jednička znamená vybarvený čtvereček, nula nevybarvený

4 4. Každý řádek matice představuje 1 binární kód jednoho řádku obrázku. Lze převést do desítkové či šestnáctkové soustavy. Digitální úpravy grafiky Běžného uživatele často nadchne, jaká kouzla lze provádět s fotografiemi pomocí různých efektů (převracení a otáčení, inverze, deformace, pixelizace, olejomalba ). Všechny tyto operace jsou ovšem pouhým matematickým přepočítáním čísel, která obrázek v paměti počítače reprezentují. Ukažme si na příkladu: Máme zaznamenán digitální obraz písmene F. Pokud vyměníme všechny nuly za jedničky a obráceně, dostaneme inverzní obrázek.

5 Sešikmený obrázek (kurzíva u písma) dostaneme posunem kódu příslušného řádku o několik míst doleva či doprava. Víme, že při násobení binárních čísel mocninou čísla 2 se pouze posouvá desetinná čárka. Pokud tedy u obrázku písmene F vydělíme horní řádek 16, posune se kód tohoto řádku o 4 místa vpravo. Prostřední řádky vydělíme postupně 8, 4, 2 (posun o 3, 2, 1 místo), spodní řádek zůstane nezměněn. Asi je evidentní, že záměnou prvního řádku s posledním, druhého s předposledním atd. překlopíme obrázek svisle, obdobnou výměnou jedniček a nul v řádcích lze obrázek překlopit vodorovně či otočit o násobky 90.

6 Barevná hloubka Jestliže na našem příkladu s písmenem F uvažujeme pouze 2 barvy, reprezentuje jednička černou barvu a nula bílou (nebo obráceně, záleží na dohodě). Pokud digitalizujeme vícebarevnou předlohu, musíme přiřadit jednotlivým barvám kódy (podobně jako u kódovacích tabulek pro text). Při šestnácti použitých barvách potřebuje každý pixel 4 bity paměti, při zobrazení 256 barev pak 1 pixel = 1 bajt. V zobrazení True color je pro popis každého z 16, 7 miliónů barevných odstínů vyhrazeno 24 bitů.