Az összetett munkához szükséges eszközkészlet kiválasztása és a digitalizáló eszközök megismerése I. Számítógép kiválasztásának célja, meghatározói és problémái 1. Célok Először azt kell meghatároznunk, hogy melyek azok a célok, amelyeket a kiválasztás eredményéül kapott számítógépnek majd a legjobban ki kell, hogy elégítsen. Ezen célok általában a következők szoktak lenni: igényeknek megfelelő számítógép kiválasztása (Grafikus programokra, fejlesztésre szeretnénk e használni vagy csak irodai célokra), számítógép üzembe helyezésének problémái, igényekhez igazítás, konfigurálás lehetősége (hardver, szoftver), 2. Beszerzéssel kapcsolatos problémák A célok meghatározásakor fontos figyelembe venni a beszerzéssel járó problémákat. Néhány gondolat, amelyeket jó, ha szem előtt tartunk: alkalmazási terület meghatározása, igények, követelmények felmérése (szoftver is!), értékelési szempontok és módszerek kijelölése, technikailag 'optimális' konfiguráció összeállítása, kompromisszumos változat összeállítása (további szempontok alapján) (Mit lehet elhagyni? Mit kell módosítani? Hogyan bővíthető?) 1
3. Problémák Itt említenék meg néhány olyan problémát, gondot, amelyekkel a gép kicsomagolását követően az üzembiztos működésig találkozni fogunk. 3.1. Üzembe helyezés problémái Ez ma már nem kifejezetten egy rendszergazda problémája, hiszen a beszerzés során lehet olyan szerződést kötni a beszállítóval, mely magában foglalja az üzembe helyezést is. Ha ez nem így van, akkor a rendszergazdának a következő feladatokat kell ellátnia, végiggondolnia beüzemeléskor: 3.2. Üzemeltetés problémái hardver összeállítás, telepítés: - kész, vagy saját összeállítású gép, - hardver beállítások, installálások, - ellenőrzés, tesztelés; szoftver telepítés: - telepítendő rendszerek meghatározása, - rendszer-szoftver beállítások, - telepítési sorrendi terv, - egyedi, vagy hálózati. Manapság a rendszergazda (rendszermérnök) fő feladata ezen problémák orvosolása. Amit figyelembe kell venni: - teljesítőképesség (működés sebessége, terhelésmérés), - megbízhatóság, - javíthatóság / csere-lehetőség, - bővíthetőség. Amit meg kell oldani: - karbantartási szolgáltatások, szervízelés, szoftver-hardver aktualizálás (upgrade lehetőségek), garanciális szervizelések érvényesíttetése. 2
A digitalizáló eszközök megismerése A digitalizálás fogalma A digitalizálás az információ számokká ("digitekké") alakítása. Erre az átalakításra azért van szükség, mert a számítógép számokat tárol és dolgoz fel. A digitalizálás általában egy analóg - digitális átalakítás. Különböző típusú információkat digitalizálhatunk: szöveg, kép, hang. Digitális jelfeldolgozás elve A/D átalakítás 1. Mintavételezés: A Nyquist-Shanon tétel kimondja: minden jel reprodukálható mintáiból, ha a mintavételezési frekvencia minimum kétszer akkora, mint a jel spektrumában előforduló legnagyobb frekvenciájú összetevő frekvenciája. Vagyis a mintavételezési frekvencia minél többszörös, annál jobb a jelsorozat. az emberi hallás frekvenciatartománya 16-20.000 Hz közötti. a legnagyobb frekvencia, ami az analóg jelben előfordul 20.000 Hz. mivel a tétel szerint legalább ennek a frekvenciának legalább a kétszeresét kell vennünk mintaként, így a mintavételezési frekvencia 40.000 Hz lesz minimum 40.000 mintát kell vennünk a hangból másodpercenként. 2. Kvantálás: Kvantálás során a mintát számokká alakítják és a kvantáló-áramkör megállapítja, hogy az adott minta, hányszor fér bele a kvantumba. Az így kapott számérték már továbbítható, mert időben és amplitúdóban is diszkrét, a vétel helyén újra összeállítható az un. PAM jel. PAM: (impulzus amplitúdó moduláció) moduláció lehet pozitív és negatív is. Ha csak 3
+jelsorozatot tartalmaz, akkor un. unipoláris PAM jel, ha + és jelsorozatot tartalmaz, akkor bipoláris PAM jelről beszélünk. Számértékek a kettes számrendszerben megadott bináris számsorozatok. Kvantálási lépcsők: Minél több kvantálási lépcső van, annál kevésbé kell a +,- kerekítést megvalósítani, amikor az analóg jelből digitális jelmintát veszünk. Minden kvantált oszlophoz 1 bináris kódsort kapcsolunk. 3. Kódolás: A kvantált értékekhez kódolt adatokat rendel. Bináris kódolás esetén 1 adott bit csoportú sorozat 2 n Hatványú sorozatban jelenik meg. Pl.: 2 4 Lépcsőben tud kvantálni, akkor a legkisebb kvantálási szám 0000, a legnagyobb 1111. Ha nagyobb /sűrűbb a kvantálási lépcső kisebb a torzítás, kisebb a kódolási hiba. Átalakítók lehetnek közvetlen vagy közvetett működésűek, attól függően, hogy nem iktatunk be vagy beiktatunk az átalakítás folyamatába egyéb mennyiséget. Veszteségmentes és veszteséges digitalizálás A digitalizálással szemben támasztott egyik fontos követelmény, hogy az információ minél kisebb mértékben torzuljon, vagy vesszen el. Ennek megfelelően két féle digitalizálást különböztethetünk meg. A veszteség mentest és a veszteséggel járót. Veszteségmentes digitalizálásról akkor beszélünk, ha a digitalizálás után a teljes információ tartalom megmarad. Például, amikor a levélborítékra írt irányítószámot a postai elosztórendszer automatikusan felismeri. Ehhez úgy kell digitalizálnia az írott számokat, hogy egyértelműen el lehessen dönteni, hogy milyen irányítószámot írt rá a feladó. A valóságban ez nem mindig sikerül. Veszteséges a digitalizálás, ha a digitalizálás után az információnak csak egy részét kapjuk meg. A zene digitalizálása mindig veszteséggel jár, legalábbis a ma rendelkezésre álló eszközökkel, csak közelíteni lehet azt a zenei élményt. Ebben az esetben kompromisszumokat kell kötni, például abban, hogy milyen minőségben elegendő a hangot digitalizálni. Például a mobiltelefonos beszélgetés esetén elegendő, ha felismerhető a telefonálók hangja, de például ha zenét akarunk hallgatni, igény van a minél jobb hangminőség elérésére. Hasonlóan a képi információnál, az okmányirodában készített digitális arckép (igazolványkép) minősége sokkal alacsonyabb, mint például egy fotókiállításon szereplő portréé. Minél több információt őrzünk meg a digitalizálás során, annál nagyobb adatmennyiség keletkezik. A digitalizálás során keletkezett adatmennyiség tárolása és kezelése további feladatokat vet fel. A nagy mennyiségű adat tárolásának egyik lehetséges megoldása az adattömörítés. 4
Szöveg digitalizálása A szöveg szószerinti visszaadása fontos, de opcionálisan lehet fontos az az információ is, hogy egy adott nyomtatott szöveg milyen tipográfiával készült. (betűtípus, sortávolság, margók, stb.) Tehát az alapfeladat a nyomtatott vagy írott formában rendelkezésre álló szöveg karaktersorozattá alakítása, és ezen felül bizonyos alkalmazások a tipográfiai információk felismerésére is képesek. Nyomtatott (írott) szövegek digitalizálása OCR technológiával történik. OCR: Optical Character Recognition, magyarul optikai karakterfelismerés. Ez a technológia az egyes betűk optikai képét próbálja felismerni és a betűknek megfelelő karakterekké alakítani. A kifinomultabb OCR eljárások a minél pontosabb felismerés érdekében nem csak az egyes betűket veszik figyelembe, hanem a szöveg nyelvét illetve a megadott nyelv szavainak ismeretét is felhasználják a felismerésben. Az OCR programok egy fajtája a kézírás felismerő, aminek a szerepe olyan adatbevitelnél fontos, amikor az adatbevitelnél nem, vagy nem minden esetben használunk billentyűzetet, például digitális tábla, érintő képernyős eszközök. A felismerési folyamat részei az írás képének beolvasása (scanning); a képen szereplő szövegblokkok, szövegsorok vizsgálata; a blokkokban, sorokban szereplő betűk vagy betűpárok felismerése; és a felismert szöveg ellenőrzése (például helyesírás- vagy nyelvtani ellenőrzés). Hang, zene digitalizálása A hang A hang a légnyomásváltozás hullámszerű terjedése. Ha nem lenne levegő, nem hallanánk hangokat. Az űrben nincs hang. Azért hallunk, mert a fülünk érzékeny a légnyomásváltozásra. A gyakoribb hangok periodikus hullámmal adhatók meg. Az amplitúdó a hangerőt, a frekvencia pedig a hangmagasságot határozza meg. A normál zenei A hang frekvenciája 440 Hz. Az egy oktávval feljebb lévő A hangé kétszer ennyi, azaz 880 Hz. Mintavétel Az átlagember 20 és 20 000 Hz közötti hangokat érzékel, ezért például zene esetében elegendő ebben a tartományban digitalizálni a hangot. A zenei CD (Compact Disc) szabványa 20 és 20 000 Hz közötti frekvenciákat tárol. A digitalizálás mikrofonnal történik. A mikrofon egy olyan membránt tartalmaz, ami a levegő rezgését elektromágneses hullámokká alakítja. Tipikusan magasabb légnyomásértékhez nagyobb feszültség tartozik, alacsonyabbhoz kisebb. Digitális hangrögzítéskor a mikrofon által felvett analóg jelet egy analóg-digitális átalakító diszkrét számsorozattá alakítja. A diszkretizálás úgy történik, hogy az analóg jelet valamilyen gyakorisággal megmérjük, és a mért értékeket tároljuk. 5
A digitális felvétel minősége két paramétertől függ: A mintavételi frekvencia azt rögzíti, hogy másodpercenként hányszor mérjük meg az analóg jelet. A kereskedelmi forgalomban kapható hangfelvételek általában 44 khzesek. A minta formátum (bitmélység) azt adja meg, hogy a mért értékeket hány bites számokkal ábrázoljuk. Az audio CD-k minta formátuma 16 bites. A digitalizált hangot tárolhatjuk tömörítetlenül (pl. WAV, AIFF) és tömörítve (MP3, OGG, WMA). Képi információ digitalizálása Képi információ digitalizálásánál a két legfontosabb jellemző a képfelbontás és a színmélység. Képfelbontás A digitális kép pixelekből (képpontokból) áll. Minél több pixel alkot egy képet, annál finomabb rajzolatú (részletesebb) lesz a kép. Színmélység A színmélység egyetlen pixel lehetséges színeinek számát adja meg. Például, ha a színmélység 1 bites, azaz ezt az információt egy biten ábrázoljuk, ennek csak két értéke lehet (0, 1), ezért ez csak tipikusan fekete vagy fehér képpontot reprezentálhat (szürke árnyalatosat még nem). Ez elegendő lehet vonalas rajzok (kifestő), illetve nyomtatott szöveg képi digitalizálásánál. Minél több bit tartozik egy képponthoz, annál több színárnyalatot (mint információt) lehet megőrizni. A tipikus digitális fényképek 24bites színmélységgel kódolják a képeket. A képi információ digitalizálása leggyakrabban szkennerrel vagy digitális fényképezővel történik. 6