Copyright by Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne Spółka Akcyjna Warszawa 2004

Koncepcja cyklu wydawniczego zarządzanie informacją: Izabela Handel Projekt okładki i strony tytułowej: Agata Jaworska Zdjęcie na okładce: Jan Morek Projekt makiety: Ewa Marszał-Demianiuk Redaktor inicjujący: Izabela Handel Redaktor merytoryczny: Izabela Handel Redaktor techniczny: Ewa Kowalska-Żołądek Podręcznik jest trzecią książką z cyklu wydawniczego o nazwie: zarządzanie informacją. Zawiera systematyczną prezentację treści kształcenia zgodnych z podstawą programową oraz zatwierdzonym przez MENiS programem nauczania LP-ZI/MENiS/2002.08.19 w profilu zarządzanie informacją na poziomie liceum profilowanego. Podręcznik jest adresowany do uczniów klas II liceów profilowanych o profilu zarządzanie informacją. Wydawnictwa polecają go także uczniom liceów ogólnokształcących i techników do przedmiotu technologia informacyjna. Podręcznik obejmuje dwa zagadnienia: przetwarzanie tekstu oraz przetwarzanie obrazu. Przedstawia uczniowi pogłębione podstawy teoretyczne przetwarzania informacji w wymienionym wyżej zakresie oraz dzięki wielu propozycjom ćwiczeń uczy praktycznego wykorzystania zdobywanej wiedzy. Wiadomości dotyczą: pisma i jego klasyfikacji; skanowania i oprogramowania OCR (do rozpoznawania znaków); obrazów analogowych i cyfrowych; rejestracji obrazu cyfrowego; grafiki wektorowej (parametry stronicy rysunku, siatka pomocnicza, tworzenie prostych obiektów, ich powielanie, grupowanie, wypełnianie kolorami, możliwości tworzenia obiektów trójwymiarowych w tzw. programach 3D); grafiki bitmapowej (cechy obrazów, funkcje programów grafiki bitmapowej); fotografii cyfrowej (techniki, korekcja tonalna, repróbkowanie); filmu cyfrowego (przegrywanie wideoklipów z kamery do komputera, montaż filmu, dodawanie efektów specjalnych, dodawanie i obróbka dźwięku). Podręcznikowi towarzyszy płyta Przetwarzanie informacji. Cz. 1 Materiały uzupełniające z programami komputerowymi, prezentacjami, przykładami plików zawierających obrazy cyfrowe, klipy filmowe i dźwiękowe. Podręcznik dopuszczony do użytku szkolnego przez ministra właściwego do spraw oświaty i wychowania i wpisany do wykazu podręczników szkolnych przeznaczonych do nauczania w profilu zarządzanie informacją na poziomie liceum profilowanego, na podstawie recenzji rzeczoznawców: mgr. Jacka Kawałka, mgr. inż. Wiesława Wiejowskiego, mgr Agaty Wiśniewskiej, dr. hab. Józefa Porayskiego-Pomsty. Numer dopuszczenia: 04/2004 ISBN 83-02-08999-0 (podręcznik) ISBN 83-02-09000-X (płyta) ISBN 83-02-09500-1 (całość) Copyright by Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne Spółka Akcyjna Warszawa 2004 Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne Spółka Akcyjna 02-305 Warszawa, Al. Jerozolimskie 136, Wydanie drugie Ark. druk.: 17,25 Skład i łamanie: Iwona Mrozek/DTP WSiP S.A. Druk i oprawa: Olsztyńskie Zakłady Graficzne

Spis treêci Spis treêci Wstęp 9 1. Podstawowe pojęcia dotyczące tekstu 13 1.1. Wprowadzenie 13 1.2. Pismo 14 1.2.1. Podstawowe pojęcia 14 1.2.2. Grupy krojów pisma 14 1.2.3. Krój pisma 15 1.2.4. Rodzina kroju pisma 15 1.2.5. Atrybuty kroju pisma 15 1.2.6. Znaki pisma 16 1.3. Obszary przetwarzania tekstu 16 2. Skaner 22 2.1. Typy skanerów 22 2.2. Budowa skanera płaskiego 22 2.3. Zasada działania skanera 25 2.4. Podstawowe parametry skanera 26 2.5. Parametry sterownika skanera 29 2.6. Uwagi eksploatacyjne 32 3. Skanowanie oryginałów 34 3.1. Określanie rozdzielczości skanowania 34 3.2. Skanowanie w praktyce 37 3.2.1. Wykorzystywanie możliwości sterownika 37 3.2.2. Oryginały z prześwitującą odwrotną stroną 37 3.2.3. Skanowanie z kalki technicznej 38 4. Oprogramowanie OCR do rozpoznawania znaków 39 4.1. Istota rozpoznawania 39 4.2. Tekst wydrukowany z czcionek i fontów 40 4.3. Tekst pisany odręcznie 40 4.4. Dodatkowe funkcje programu OCR 41 4.5. Uwagi o skanowaniu dla programów OCR 41 3

Spis treêci 5. Ćwiczenia i zadania z oprogramowania OCR 42 5.1. Wprowadzenie 42 5.2. Dokument jednostronicowy 43 5.3. Wybrane części stronicy 46 5.4. Dokument wielostronicowy 47 5.5. Dokument obrócony 48 5.6. Dokument wielobarwny 49 5.7. Tabele 50 5.8. Tekst odręczny 50 5.9. Praca ze skanerem. Pojedyncza stronica 51 5.10. Praca ze skanerem. Wiele stronic 52 5.11. Zadania z przetwarzania tekstu 53 6. Podstawowe pojęcia dotyczące obrazu 55 6.1. Wprowadzenie 55 6.2. Istota obrazu analogowego 56 6.3. Istota obrazu cyfrowego 58 6.4. Pojęcie rozdzielczości obrazu 61 6.5. Rejestrowanie obrazu cyfrowego 63 6.6. Zapis obrazu cyfrowego 64 6.7. Obraz cyfrowy a programy graficzne 65 6.8. Wielkość obrazu cyfrowego 66 6.9. Przeliczenia na pikselach obrazu 67 7. Grafika wektorowa 69 7.1. Wprowadzenie 69 7.2. Cechy obiektów wektorowych 69 7.2.1. Krzywoliniowy element wektorowy 69 7.2.2. Krzywa Beziera 70 7.2.3. Dowolna gładkość obiektu 71 7.2.4. Rasteryzacja wektorów 71 7.2.5. Skalowanie obiektów 71 7.3. Budowa i funkcje programów grafiki wektorowej 72 7.4. Tworzenie obiektów wektorowych 77 7.5. Operacje na obiektach wektorowych 78 7.6. Tekst jako obiekt wektorowy 82 7.6.1. Tekst ozdobny 82 7.6.2. Tekst akapitowy 83 7.7. Wykorzystywanie warstw 85 4

8. Ćwiczenia i zadania z grafiki wektorowej 87 Spis treêci 8.1. Wprowadzenie 87 8.2. Plan pracowni komputerowej (DrawIt) 87 8.2.1. Wskazówki dotyczące ćwiczeń i programu (DrawIt) 87 8.2.2. Ustalanie parametrów stronicy dokumentu 89 8.2.3. Ustalanie parametrów siatki pomocniczej 90 8.2.4. Wpisywanie tekstu ozdobnego 91 8.2.5. Tworzenie prostych obiektów 91 8.2.6. Powielanie obiektów 94 8.2.7. Grupowanie obiektów 95 8.2.8. Wypełnianie obiektów kolorami 95 8.2.9. Wczytywanie obiektów zewnętrznych 96 8.2.10. Obracanie obiektów 98 8.2.11. Zmiana parametrów siatki 99 8.2.12. Wypełnianie obiektów wzorami 1-bitowymi 100 8.2.13. Zmiana kolejności obiektów 101 8.2.14. Efekty dodatkowe 102 8.3. Okładka czasopisma (CorelDRAW) 103 8.3.1. Wskazówki dotyczące ćwiczeń i programu CorelDRAW 103 8.3.2. Instalowanie i uruchamianie programu CorelDRAW 104 8.3.3. Podstawowe wiadomości o interfejsie CorelDRAW 105 8.3.4. Warstwy 109 8.3.5. Ustalanie wymiarów obiektów 111 8.3.6. Wypełnianie obiektów 112 8.3.7. Zmiana konturu 113 8.3.8. Centrowanie obiektu na stronie 114 8.3.9. Importowanie obiektów 114 8.3.10. Odbicie zwierciadlane obiektu 116 8.3.11. Wyrównywanie obiektu względem krawędzi strony 118 8.3.12. Powielanie obiektów 119 8.3.13. Przybliżanie i oddalanie widoków 120 8.3.14. Grupowanie obiektów 121 8.3.15. Wpisywanie tekstu ozdobnego 121 8.3.16. Wyrównywanie wzajemne obiektów 121 8.3.17. Skokowe przesuwanie obiektów 122 8.3.18. Łączenie obiektów 122 8.3.19. Wykorzystywanie prowadnic 123 8.3.20. Zamiana obiektu na krzywe 124 8.3.21. Podgląd wydruku obrazu 125 8.3.22. Formatowanie tekstu 126 8.3.23. Kopiowanie atrybutów pomiędzy obiektami 127 5

Spis treêci 8.3.24. Lokalne formatowanie tekstu 129 8.3.25. Równomierne rozrzucanie obiektów 129 8.3.26. Tworzenie kodu paskowego 130 8.4. Scena 3D (Behemot) 131 8.4.1. Wskazówki dotyczące ćwiczeń i programu Behemot 131 8.4.2. Podstawowe wiadomości o interfejsie programów 3D 131 8.4.3. Wprowadzanie obiektu podstawowego 137 8.4.4. Powielanie obiektów 139 8.4.5. Przydzielanie materiału 142 8.4.6. Przydzielanie tekstury 143 8.4.7. Dodawanie oświetlenia 144 8.4.8. Tworzenie warstw i elementów osiowo-symetrycznych 146 8.4.9. Renderowanie sceny 152 8.5. Zadania z grafiki wektorowej 154 9. Grafika bitmapowa 156 9.1. Charakterystyka obrazów bitmapowych 156 9.1.1. Istota obrazów bitmapowych 156 9.1.2. Skalowanie obrazów 156 9.1.3. Zapis kolorów w obrazach 157 9.2. Budowa i funkcje programów grafiki bitmapowej 157 9.3. Obrazy bitmapowe na strony WWW 159 10. Ćwiczenia i zadania z grafiki bitmapowej 162 10.1. Wprowadzenie 162 10.2. Podstawy programu GIMP 163 10.2.1. Instalowanie programu GIMP 163 10.2.2. Podstawowe funkcje programu GIMP 163 10.2.3. Narzędzia i praca w programie GIMP 164 10.3. Tworzenie GIF-ów statycznych na strony WWW 170 10.3.1. GIF statyczny (GIMP) 170 10.3.2. GIF statyczny (MS PhotoDraw) 175 10.4. Tworzenie GIF-ów animowanych na strony WWW 180 10.4.1. GIF animowany (GIMP) 180 10.4.2. GIF animowany efekt morfizmu (GIMP) 183 10.4.3. GIF animowany (MS PhotoDraw) 183 10.4.4. Animacje obrazów JPEG (JPGVideo) 185 10.5. Tworzenie map odnośników na grafice bitowej (GIMP) 187 10.6. Zadania z grafiki bitmapowej 194 6

11. Fotografia cyfrowa a fotografia tradycyjna 196 11.1. Elementy fotografii tradycyjnej 196 11.1.1. Budowa kamery tradycyjnej 196 11.1.2. Tradycyjne otrzymywanie zdjęć 199 11.1.3. Obróbka obrazów analogowych 199 11.1.4. Zamiana obrazów analogowych na cyfrowe 200 11.2. Podstawy fotografii cyfrowej 200 11.2.1. Zalety fotografowania cyfrowego 200 11.2.2. Istota fotografii cyfrowej 201 11.2.3. Zastosowanie fotografii cyfrowej 202 11.2.4. Budowa kamery cyfrowej 203 11.2.5. Uwagi eksploatacyjne 212 11.3. Techniki otrzymywania zdjęć cyfrowych 213 11.3.1. Wskazówki wstępne 213 11.3.2. Regulowanie ekspozycji 213 11.3.3. Zbliżanie (zoom) 216 11.4. Korekcje kolorystyczne obrazów cyfrowych 216 12. Ćwiczenia i zadania z fotografii 220 12.1. Wprowadzenie 220 12.2. Korekcja tonalna obrazu 220 12.2.1. Uwagi wstępne 220 12.2.2. Korekcja przesunięcia barw (GIMP) 221 12.2.3. Korekcja gamma (GIMP) 222 12.2.4. Korekcja kontrastu (GIMP) 223 12.2.5. Korekcja wielu parametrów (GIMP) 224 12.3. Przygotowanie prezentacji obrazów 225 12.3.1. Uwagi wstępne 225 12.3.2. Wykorzystanie obrazów analogowych 226 12.3.3. Fotografowanie kamerą cyfrową 227 12.3.4. Prezentacja obrazów cyfrowych (PowerPoint) 227 12.4. Zadania z fotografii 229 13. Film cyfrowy 231 13.1. Działanie kamer wideo analogowej i cyfrowej 231 13.2. Budowa cyfrowej kamery wideo 232 13.3. Zgrywanie filmów na dysk komputera 234 13.4. Funkcje programów do obróbki filmu 236 13.5. Podstawy cyfrowej obróbki wideo 238 13.6. Montaż cyfrowych klipów filmowych 239 13.7. Dodawanie dźwięków 240 13.8. Dodawanie napisów 240 13.9. Tworzenie filmu 241 Spis treêci 7

Spis treêci 14. Ćwiczenia i zadania z filmu cyfrowego 242 14.1. Wprowadzenie 242 14.2. Podstawy programu MS Windows Movie Maker (WMM) 242 14.2.1. Wiadomości ogólne o programie WMM 242 14.2.2. Sposób pracy z programem WMM 245 14.3. Tworzenie filmu w WMM 248 14.3.1. Wskazówki wstępne 248 14.3.2. Przygotowanie opcji preferencyjnych 248 14.3.3. Importowanie plików i dźwięków 249 14.3.4. Przenoszenie klipów do obszaru roboczego 250 14.3.5. Zapisywanie projektu filmu 251 14.3.6. Przycinanie klipów filmowych 251 14.3.7. Tworzenie przejść 253 14.3.8. Odtwarzanie wybranych fragmentów projektu 253 14.3.9. Przycinanie klipów audio 253 14.3.10. Zmiana czasu odtwarzania obrazów statycznych 254 14.3.11. Regulowanie dźwięku 254 14.3.12. Tworzenie filmu 255 14.4. Podstawy programu Zwei-Stein (ZS) 255 14.4.1. Wprowadzenie do programu ZS 255 14.4.2. Praca z programem ZS 258 14.5. Tworzenie filmu w ZS 260 14.5.1. Importowanie pierwszego klipu 260 14.5.2. Przycinanie klipu 261 14.5.3. Wprowadzanie planszy tytułowej 261 14.5.4. Dodawanie efektu animacji tekstu 262 14.5.5. Dodawanie efektu zanikania 263 14.5.6. Tworzenie fragmentu filmu w formacie WMV 264 14.5.7. Tworzenie fragmentu filmu w formacie AVI 265 14.5.8. Dodawanie napisów 265 14.5.9. Powielanie klipów 266 14.5.10. Aranżacja projektu 267 14.5.11. Dodawanie efektów specjalnych wideo 268 14.5.12. Dodawanie dźwięku 270 14.5.13. Rozcinanie klipów 270 14.5.14. Tworzenie końcowego filmu 271 14.6. Zadania z filmu cyfrowego 272

1 Podstawowe poj cia dotyczàce tekstu 1.1. Wprowadzenie W klasie pierwszej zdobyliście już podstawową wiedzę o tworzeniu materiałów tekstowych. Posługiwaliście się przy tym edytorami tekstu (np. MS Word), ale nie tylko. Wasze teksty powstawały również, choć może się nad tym nie zastanawialiście, w innych programach komputerowych, np. arkuszach kalkulacyjnych (MS Excel), programach do przygotowania prezentacji (MS PowerPoint). Znacie też podstawy języka programowania HTML do tworzenia i edycji stron internetowych. Główna ich zawartość to także teksty. Niektóre z nich mogą zawierać łącza (tzw. linki) do innych części strony lub innych stron internetowych. Teksty takie są nazywane hipertekstami. Są także inne języki do tworzenia lub uatrakcyjniania stron internetowych, np. XML, JavaScript, Flash, w których użytkownik projektuje elementy stron, posługując się rozkazami programowymi języka wpisywanymi w postaci tekstu. Po kompilacji (tj. automatycznym przetłumaczeniu) takich rozkazów otrzymujemy żądaną stronę internetową lub osiągamy na niej spodziewany efekt animację, dźwięk, kolor itp. Tworzenie stron internetowych nie wymaga jednak od użytkownika znajomości języka programowania, choć oczywiście taka wiedza jest wskazana. Istnieją bowiem specjalistyczne programy komputerowe do tworzenia gotowych stron na zasadzie wprowadzania obrazów, tekstów, określania łączy itd., a następnie ich kompilowania do postaci czytelnej w Internecie lub przeglądarce internetowej. Jednym z licznej grupy takich programów jest MS FrontPage, będący częścią pakietu MS Office. Poznając możliwości edytora MS Word czy programu prezentacyjnego MS PowerPoint, mogliście się przekonać, że sporządzone w nich dokumenty łatwo jest przekształcić w dokumenty WWW. Wystarczy wykonać polecenie Plik/Zapisz jako stronę sieci Web lub polecenie Plik/Zapisz jako i wybrać w oknie Zapisz jako z rozwijalnego menu Zapisz jako typ pliku format Strona sieci Web. Dlaczego tak się dzieje? Otóż programy te mają wbudowane kompilatory języka HTML, które podczas zapisu automatycznie zamieniają utworzony dokument na dokument czytelny w Internecie (przeglądarce internetowej). Należy jednak dodać, że powstałe w taki sposób dokumenty nie są zoptymalizowane, tzn. mogą zawierać więcej informacji niż jest to niezbędne dla ich identycznego 13

Podstawowe poj cia dotyczàce tekstu wyglądu i funkcjonowania, a także nie zawsze są w pełni zgodne ze specyfikacją języka HTML. Trzeba wiedzieć, że kompilatory te działają także w drugą stronę, tj. mogą odczytywać, czyli zamieniać dokumenty HTML na dokumenty zrozumiałe dla edytora MS Word czy programu MS PowerPoint. W te dwustronnie działające funkcje, oparte na języku HTML lub XML, są wyposażone nie tylko programy firmy Microsoft, ale także wszystkie nowoczesne aplikacje DTP (DeskTop Publishing), które służą do tworzenia dokumentów zawierających teksty i obrazy, a nieraz także dźwięki i filmy (np. programy firm Corel Corp., Adobe, Quark Inc.). Tak często wspominane tu programy z pakietu MS Office zawierają także inne moduły, które są oparte na tekście, np. program relacyjnych baz danych MS Access, program do tworzenia złożonych publikacji MS Publisher. Widzimy więc, że tekst i jego przetwarzanie to rozległe zagadnienie. 1.2. Pismo 1.2.1. Podstawowe poj cia Istnieje pojęcie szersze niż pojęcie tekstu, choć ściśle z nim związane. Tym pojęciem jest pismo. Według definicji pismo to zestaw znaków, który pozwala na widzialne i trwałe przedstawianie myśli w danym języku. Z punktu widzenia procesów drukarskich mówi się o piśmie drukarskim. Jest to komplet czcionek z literami, cyframi, znakami interpunkcyjnymi, znakami specjalnymi itp. o jednakowym stylu rysunku oczka tzw. kroju pisma. Pracując z pismem komputerowym, nie mówi się o czcionkach, ale o foncie. Tak więc wprowadzając tekst do dokumentu, nie piszemy go czcionkami, ale fontami. Pisma można klasyfikować na różne sposoby. Poniższe zestawienie hierarchiczne jest jednym ze sposobów klasyfikacji pisma stosowanym w Polsce: grupa krojów pisma krój pisma rodzina kroju pisma atrybuty kroju pisma 1.2.2. Grupy krojów pisma Największą jednostką systematyczną pisma są grupy krojów pisma. Kroje pism zostały podzielone na jedenaście grup: antykwy renesansowe (weneckie i francuskie), antykwy barokowe, antykwy klasycystyczne, antykwy linearne szeryfowe (inaczej egipskie), antykwy linearne bezszeryfowe (inaczej grotesk), antykwy ręczne, inne antykwy, pisanki, kroje gotyckie, kroje pism pozałacińskich. 14

Pismo 1.2.3. Krój pisma Zestaw znaków przeznaczonych do drukowania, który można zidentyfikować przez jego projekt i dostępność rozmiarów, nosi nazwę kroju pisma. Projekt oznacza tzw. styl rysunku oczka, czyli m.in. proporcje, szeryfy. Nadmieńmy, że pisma typu Courier są pismami szeryfowymi (mają małe ozdobne kreseczki na zakończeniach znaków szeryfy), a pisma typu Helvetia bezszeryfowymi (brak ozdobnych kreseczek na zakończeniach znaków; stała szerokość linii tworzącej znak). Rozmiar oznacza wielkość poszczególnych znaków pisma (zamiast słowa rozmiar typograf używa terminu stopień pisma). Przykłady różnych krojów pism Courier i Helvetia zamieszczono na rys. 1.1. Pokazano też kilka znaków przedstawiających te kroje. Rys. 1.1. Przykłady różnych krojów pisma Rys. 1.2. Przykłady różnych rodzin krojów pisma Rys. 1.3. Przykłady różnych atrybutów kroju pisma 1.2.4. Rodzina kroju pisma W poszczególnych krojach wyróżnia się rodziny krojów pism. Każdy przedstawiciel rodziny pochodzi od jednego kroju pisma, ale ma pewne wyróżniające go cechy. Różne rodziny krojów, pochodzące z odpowiednich grup, przedstawiono na rys. 1.2. W celu porównania z rys. 1.1 zamieszczono rodzinę Courier New z kroju Courier (zauważ niewielkie różnice w zakończeniach liter C, c i ogólnie cieńszą linię pisma Courier New) oraz rodzinę Arial z grupy Helvetia (przyjrzyj się drobnym różnicom w zakończeniach liter C, c, a). 1.2.5. Atrybuty kroju pisma Elektronicznie przetworzone odmiany kroju pisma jego pochylenie, pogrubienie, podkreślenie, przekreślenie, obrys, zamiana w negatyw, zwężenie, poszerzenie itd. są nazywane atrybutami kroju pisma. Tekst napisany znakami z rodziny Times New Roman (pochodzącej z kroju Times), mający różne atrybuty kroju (różne odmiany normalną, pochyloną, pogrubioną oraz pogrubioną i pochyloną), przedstawiono na rys. 1.3. 15

Podstawowe poj cia dotyczàce tekstu 1.2.6. Znaki pisma Na alfabet składają się majuskuły (inaczej: wersaliki, wielkie lub duże litery) i minuskuły (małe litery lub litery tekstowe). Ale alfabet to nie wszystkie znaki wchodzące w skład pisma. Istnieją jeszcze cyfry, wielkie litery pisane wysokością małych liter tzw. kapitaliki i inne. Font komputerowy składa się najczęściej z jednej odmiany kroju pisma. Dla tzw. fontów skalowalnych (w komputerze są nimi najczęściej fonty TTF True Type Font) jest możliwe uzyskanie znaków we wszystkich stopniach pisma. W skład znaków pisma tworzących font wchodzą: majuskuły, minuskuły, kapitaliki, cyfry, znaki interpunkcyjne, dwugłoski, ligatury, odsyłacze, znaki specjalne, znaki akcentowane, linie i ornamenty. Przykłady znaków uwzględniające podany wyżej podział przedstawiono na rys. 1.4. Nie każdy font zawiera wszystkie powyższe znaki, czyli są Rys. 1.4. Przykładowe znaki pisma fonty niepełne. Niektóre fonty mogą też zawierać w analogicznych położeniach (adresach kodowych) różne znaki, co szczególnie dotyczy znaków akcentowanych. Przygotowując tekst, należy więc sprawdzić, czy posiadany font zawiera wszystkie znaki, których chcemy użyć. Terminów związanych z pismem jest więcej, ale nie będziemy już ich tutaj mnożyć, zakładając, że powinniście poznać najważniejsze te, które wskazano w tym rozdziale. Ogólnie, należy wiedzieć, że pismem zajmuje się dziedzina wiedzy zwana typografią. 1.3. Obszary przetwarzania tekstu Najprościej można powiedzieć, że przetwarzanie tekstu to stosowanie odpowiednich procedur wykorzystujących tekst do osiągania określonego celu. Najprostszym przetwarzaniem tekstu jest jego czytanie i analizowanie. Dzięki temu człowiek może poznać czyjeś myśli ukryte w znakach pisma i reagować stosownie do zawartych tam treści. Człowiek może jednak uczynić znacznie więcej. Umiejętnością ludzi jest na przykład napisanie tekstu. Można to zrobić odręcznie lub zastosować technikę 16

Obszary przetwarzania tekstu komputerową i napisać go w edytorze tekstowym, usunąć znalezione w nim błędy, wydrukować na drukarce, wysłać pocztą e-mail itd. Są jednak inne, automatyczne formy przetwarzania tekstu, w których człowiek nie musi brać udziału lub może tylko kontrolować stosowanie procedur. Przykładów związanych z automatycznym przetwarzaniem tekstu jest bardzo wiele. Poniżej podamy zaledwie kilka z nich. Automatyczna korekta tekstowa. Przetwarzanie tekstu to między innymi automatyczne (dzięki odpowiedniemu oprogramowaniu) wyszukiwanie przez komputer błędów literowych, gramatycznych i interpunkcyjnych. Znaleziony wyraz lub fraza mogą być na życzenie użytkownika poprawione automatycznie lub ręcznie. Zaawansowane edytory tekstu lub inne programy przetwarzające tekst mogą jego treść kontrolować automatycznie pod względem poprawności formalnej, ale niestety nie logicznej. Skonstruowane przez człowieka programy sprawdzające są zaprogramowanymi algorytmami, które wyszukują prawdopodobne błędy i usuwają je albo dają podpowiedź, jak można dokonać poprawki. Taki proces nosi nazwę automatycznej korekty tekstowej. Należy jednak pamiętać, że nie wszystko, co komputer uzna za błąd, jest nim, a także nie wszystko, co komputer uzna za treść poprawną jest bezbłędne. Programy lub programowe moduły korektorskie wykorzystują słowniki, które jako bazy danych są zainstalowane w komputerze. Porównanie zawartości przetwarzanego tekstu z tą bazą informuje o poprawności lub jej braku. Ale istnieją przecież wyrazy, które komputer uzna za poprawne, gdy tymczasem w określonym kontekście mogą okazać się one niepoprawne. Przyk ad 1.1 Wyraz prasa jest poprawnym wyrazem w języku polskim i tak zapisany nie zawiera błędu. Jeśli algorytm korygujący spotka taki ciąg znaków, to uzna go za bezbłędny. Jeżeli jednak w tym wyrazie popełniliśmy błąd literowy, polegający na tym, że zamiast niego powinien być wyraz krasa, trasa, prawa, praca, prała, prasą, rasa itp., to wtedy musimy sami przeczytać tekst i ręcznie poprawić jego treść. Algorytm nie potrafi sprawdzić poprawności merytorycznej, zatem komputer ani go nie poprawi, ani nie zasygnalizuje błędu. Pamiętajmy więc, że tekst, który automatyczna korekta uzna za poprawny, trzeba samemu przeczytać. Automatyczne wyszukiwanie tekstu. Przetwarzanie tekstu to też automatyczne, komputerowe wyszukiwanie określonych fraz tekstu w treści zapisanej w postaci cyfrowej. Takie wyszukiwanie może być potrzebne np. do usunięcia szukanej frazy, zastąpienia inną frazą, przeniesienia w inne miejsce, zsumowania z frazami wcześniej znalezionymi lub do innego jeszcze przetworzenia. 17

Podstawowe poj cia dotyczàce tekstu Automatyczne wyszukiwanie tekstu znajdziemy w edytorach tekstowych, komputerowych słownikach językowych, multimedialnych encyklopediach, leksykonach itp. Korzystamy z niego, by wyszukać określony plik lub folder na komputerze i przy wielu innych okazjach. Przyk ad 1.2 Za pomocą systemowej wyszukiwarki Windows XP chcemy znaleźć na dysku C: w folderze Program Files i wszystkich jego podfolderach wszystkie pliki, w których nazwach trzecią i czwartą literą jest f. W tym celu wybieramy okno Start/Wyszukaj/Pliki i foldery i w polu Cała nazwa pliku lub jego część wpisujemy ciąg znaków??ff*.* Pierwsze dwa znaki mogą być dowolne (??), trzecim i czwartym znakiem ma być litera f (ff), dalsze znaki, aż do rozszerzenia nazwy, mogą być dowolne (*), musi występować kropka rozszerzenia nazwy (.); rozszerzenie nazwy i jego długość mogą być dowolne (*). Z rozwijalnego menu Szukaj w wybieramy Przeglądaj i na dysku C: wchodzimy w folder Program Files. Klikamy na Bardziej zaawansowane opcje i zaznaczamy tylko Przeszukaj podfoldery, aby w końcu kliknąć na Wyszukaj. W oknie ukażą się wszystkie pliki spełniające nasz warunek wyszukiwania. Automatyczne obliczanie. Tekst nie musi być ciągiem słów. Tekst to przecież ciąg znaków pisma. Na tekst mogą się więc składać liczby i działania matematyczne. Takie potraktowanie tekstu umożliwia algorytmom przetwarzanie tekstu w postaci informacji liczbowych, automatyczne obliczanie wartości i tworzenie z nich zestawień, analiz ekonomicznych, graficzne obrazowanie wyników w postaci wykresów lub tabel itd. Przyk ad 1.3 Chcemy automatycznie zsumować ciąg liczb zawartych w kolejnych dziesięciu komórkach arkusza kalkulacyjnego MS Excel. Najpierw komórki musimy wypełnić liczbami. Można to zrobić ręcznie, ale przypomnijmy sobie wypełnienia automatyczne. W tym celu do pierwszej komórki wpiszmy np. 3. Zaznaczmy tę komórkę i kolejnych dziewięć komórek znajdujących się pod nią (klikamy w pierwszej i przytrzymując Shift klikamy na ostatniej w ciągu). Wybieramy następnie polecenie Edycja/Wypełnij/Serie danych, po czym w oknie zaznaczamy Typ Arytmetyczny i Wartość kroku 5. Po zaakceptowaniu mamy komórki wypełnione liczbami od 3 do 48, co 5. 18

Obszary przetwarzania tekstu Mając cały czas zaznaczone wszystkie dziesięć komórek, klikamy na pasku standardowym na ikonę Autosumowanie (S), co spowoduje, że w jedenastej komórce pojawi się liczba 255, będąca sumą. Jeśli teraz dowolną z poprzednich dziesięciu liczb zmienimy, to automatycznie zmieni się także suma. Translatory językowe. Osiągnięcia myśli ludzkiej i techniki są jeszcze większe. Skonstruowano już programy, które tłumaczą tekst cyfrowy napisany w jakimś języku na inny język. Noszą one nazwy translatorów językowych. Powszechnie dostępne są translatory tłumaczące z danego języka na dowolny inny język zrozumiały przez człowieka, np. z języka polskiego na angielski, niemiecki, francuski, hiszpański. Rys. 1.5. Okno translatora językowego z wprowadzonym tekstem w języku polskim i przetłumaczonym na język angielski Okno jednego z translatorów językowych przedstawiono na rys. 1.5. Do górnego okna wprowadzono tekst w języku polskim, następnie wybrano polecenie Tłumacz i w dolnym oknie ukazały się zdania przetłumaczone. Nie wdając się w poprawność gramatyczną, zauważ, że dla translatora niektóre polskie zwroty nie były jednoznaczne, dlatego w nawiasach klamrowych znalazły się ich odpowiedniki, co zmienia sens merytoryczny tekstu. Znacznie wcześniej skonstruowano translatory z języka np. angielskiego na tzw. język maszynowy. Noszą one nazwę kompilatorów. Każdy język programowania (tzw. język wysokiego poziomu), np. HTML, C++, SQL, to ciąg instrukcji w określonym języku zrozumiałym dla człowieka, ale niestety niezrozumiałym dla komputera. Komputer posługuje się wyłącznie swoim językiem wewnętrznym (tzw. językiem najniższego poziomu lub maszynowym). Przetłumaczenie tekstu zapisanego przez człowieka na ten język maszynowy umożliwia podjęcie określonej akcji przez zespoły komputera. Przeszukiwanie baz danych. Przetwarzanie tekstu to również automatyczne analizowanie zapisów np. o miejscach rezerwowanych w komunikacji lotniczej, morskiej, naziemnej. Informacje te znajdują się w ogólnoświatowej bazie danych o rezerwacji. 19

Podstawowe poj cia dotyczàce tekstu Trudno sobie dziś wyobrazić komunikację na dalsze odległości bez takich dynamicznie zmieniających się baz danych i przetwarzania zawartego w nich tekstu. Przesyłanie tekstu na odległość. Popatrzmy teraz na przetwarzanie tekstu w zupełnie innym wymiarze, a mianowicie na te kwestie, które wiążą się z jego przesyłaniem na odległość. Jeżeli tekst zapisany cyfrowo w komputerze przesyłamy np. linią telefoniczną z wykorzystaniem modemu do innego odbiorcy (np. przez Internet), to wtedy tekst ten także jest przetwarzany, ale bardzo specyficznie, zupełnie inaczej niż w dotychczas omówionych przypadkach. Z zasady działania samego modemu wynika, że sygnał cyfrowy z komputera jest zamieniany na tzw. sygnał analogowy (modulacja), który jest odpowiedni dla telefonicznych linii telekomunikacyjnych. Tego samego typu modem znajduje się u odbiorcy; tu następuje proces odwrotny, tzn. zamiana sygnału analogowego na cyfrowy (demodulacja). Podczas przesyłania tekstu następuje swoiste jego przetwarzanie, ale tylko w celu umożliwienia procesu transmisji przez łącze telekomunikacyjne. Tekst cyfrowy możemy też przesyłać łączem cyfrowym i wtedy nie będzie zachodził proces zamiany sygnałów (modulacja/demodulacja), ale może nastąpić przetwarzanie wysłanego tekstu. Przyk ad 1.4 Uczestniczymy w głosowaniu z wykorzystaniem telefonu komórkowego. Wysyłamy SMS-y pod określony numer, np. z odpowiedzią TAK lub NIE. Łącza telefonii komórkowej są cyfrowe. Sygnał cyfrowy odpowiadający tekstowi jest u odbiorcy analizowany i przetwarzany np. w liczbę +1 gdy głos jest na TAK, lub 0 gdy na NIE. Szyfrowanie tekstu. Przesyłany tekst może być utajniony dzięki zastosowaniu procedur szyfrujących. Kiedyś czyniono to ręcznie lub korzystając ze stosunkowo prostych, mechanicznych maszyn szyfrujących. Obecnie, w erze komputerów, szyfrowanie przebiega niezwykle sprawnie i bezbłędnie. Trudniej też rozszyfrować tekst przypadkowemu odbiorcy. Przyk ad 1.5 Poniżej, w prostej tabeli szyfrująco-deszyfrującej, występują trzy kolory: biały b, szary s i czarny c oraz cyfry i litery alfabetu łacińskiego. Każdej literze w szyfrowanym tekście przypisujemy kolor i cyfrę. Na przykład litera m ma kod s2. a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z., 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20

Obszary przetwarzania tekstu Jeśli chcielibyśmy zaszyfrować za pomocą tej tabeli zdanie: Przetwarzanie tekstu w informatyce, to miałoby ono postać: c9s5s7c5b4s9c2b0s7c5b0s3b8b4c6s9b4s0s8s9c0c6c2c6b8s3b5s4s7 s2b0s9c4b2b4c9 Można zauważyć, że powyższą procedurę szyfrowania lub analogicznego deszyfrowania łatwo byłoby zaprogramować w dowolnym języku, np. C++. Szyfrowanie jest więc przykładem przetwarzania tekstu w inny ciąg wyrazów, cyfr lub znaków. Nowy tekst po zastosowaniu deszyfrowania ponownie uzyskuje pierwotny kształt. Przetwarzanie głosu na tekst. Bardziej wyrafinowanym sposobem uzyskiwania tekstu cyfrowego w celu dalszego jego przetwarzania jest automatyczna zamiana mowy na tekst. Nie jest to czyste przetwarzanie, ale sposób otrzymywania tekstu do dalszego przekształcania. AVR (Automatic Voice Recognition) to opcja tworzenia tekstu polegająca na przejmowaniu głosu osoby mówiącej do mikrofonu. Po zastosowaniu odpowiedniego oprogramowania jest tworzona kopia cyfrowa, którą wprowadza się do edytora tekstu. Oprogramowanie zawiera słownik około 60 000 wyrazów (w zależności od języka). Szybkość przejmowania słów wynosi około 120 na minutę, a skuteczność jest do 95%. Nadmieńmy, że skuteczniej są rozpoznawane głosy żeńskie. Przetwarzanie obrazu na tekst. Kolejnym, wyrafinowanym sposobem pozyskiwania tekstu cyfrowego do dalszego przetwarzania jest automatyczna zamiana pisma wydrukowanego na kartce (obrazu tekstu) na tekst cyfrowy. Taki proces rozpoznawania i przetwarzania obrazu tekstu (pisma) na tekst nosi nazwę OCR (Optical Character Recognition optyczne rozpoznawanie znaków). Urządzeniem wykorzystywanym w OCR jest skaner. Bardzo zbliżonymi do programów OCR są procedury ICR (inteligentne rozpoznawanie znaków), a także rozpoznawanie kodów kreskowych na skanujących czytnikach w sklepach czy zautomatyzowane archiwizowanie materiałów analogowych w postaci elektronicznej itd. W niniejszym podręczniku omówimy procedurę OCR, która jest prosta w zastosowaniu, chociaż zbudowanie skutecznego oprogramowania jest niezwykle trudne. Ponieważ programy OCR wykorzystują procedurę skanowania, najpierw zapoznamy się ze skanerami i skanowaniem. Rozumiejąc proces skanowania, będziemy mogli teoretycznie i praktycznie poznać procedurę OCR. To okaże się bardzo pomocne także przy omawianiu zagadnienia przetwarzania obrazów w dalszej części podręcznika. 21

2 Skaner 2.1. Typy skanerów Skaner to urządzenie, które przekształca oryginał analogowy, np. zdjęcie czy namalowany na płótnie obraz, w obraz cyfrowy. Obraz cyfrowy jest złożony z tzw. pikseli kwadratowych elementów o stałej barwie. Pierwszy skaner powstał w latach pięćdziesiątych XX wieku. Obecnie dysponujemy wieloma typami tych urządzeń. Należą do nich skanery: reprodukcyjne, bębnowe, płaskie, punktowe i ręczne. Poniżej scharakteryzujemy tylko najpopularniejsze skanery płaskie, opiszemy ich budowę, podamy zasadę działania i parametry pracy. 2.2. Budowa skanera p askiego Zasadniczymi elementami skanera płaskiego są: źródło światła, elementy fotoczułe, układ optyczny, filtr dichroiczny, mechanizm napędowy, układy elektroniczne, szklana płyta do układania oryginałów, interfejs, sterownik. Źródło światła. Światło jest nieodzowne w procesie skanowania. W skanerze jest emitowane światło białe, które oświetla skanowany oryginał. Źródłami światła w skanerach płaskich są lampy fluorescencyjne (ksenonowe, neonowe, argonowe rys. 2.1). Rys. 2.1. Źródło światła stosowane w skanerach płaskich Elementy fotoczułe. Odbite od oryginału światło pada w skanerze na układ elementów fotoczułych czujników fotoelektrycznych. Ich zadaniem jest przetworzenie padającego światła na prąd elektryczny. Im więcej światła pada na czujnik, tym większy powstaje prąd. Rys. 2.2. Chip z elementami CCD, stosowany w skanerach 22

Budowa skanera p askiego Materiały elektroniczne na elementy fotoczułe dla różnych typów urządzeń rejestracji cyfrowej są różne. W najpopularniejszej konstrukcji wykorzystuje się tzw. elementy CCD (Charge Coupled Devices), tj. urządzenia o sprzężeniu ładunkowym. Element fotoczuły CCD wykonany jako chip i stosowany w skanerach płaskich przedstawia rys. 2.2. Układ optyczny w skanerze płaskim tworzą obiektyw soczewkowy i zwierciadła (rys. 2.3). W lepszych skanerach może być więcej obiektywów, co zwiększa tzw. rozdzielczość optyczną skanera. Rys. 2.3. Układ optyczny skanera płaskiego, złożony z luster i soczewek Filtr dichroiczny to układ trzech równoległych półprzepuszczalnych luster, które rozdzielają padający strumień świetlny na trzy jednakowe strumienie. Mechanizm napędowy. W każdym procesie skanowania występuje ruch względny oryginału i strumienia padającego nań światła. Najczęściej ruch taki zapewnia silnik. W skanerach płaskich oryginał jest nieruchomy, a przesuwa się źródło światła. W konstrukcji mechanizmów przesuwu są wykorzystywane różne przekładnie, np. pasowa (rys. 2.4), śrubowa, zębata. Rys. 2.4. Schemat przekładni pasowej w skanerze płaskim Układy elektroniczne. Skaner jest złożonym urządzeniem elektronicznym, mimo że w nowoczesnym skanerze wewnątrz jest dużo pustego miejsca. Przestrzeń tę zawdzięcza on wysokiemu stopniowi integracji elementów elektronicznych, a stosunkowo duża obudowa musi umożliwiać wprowadzenie oryginału o określonym formacie. Skaner ma wbudowane układy elektroniczne z mikroprocesorem, umożliwiające m.in. procedurę tzw. samokalibracji wykonywanej automatycznie po przyłączeniu skanera do zasilania. Jednym z najważniejszych (oprócz elementów CCD) układów elektronicznych skanera jest przetwornik analogowo-cyfrowy (A/C), do którego trafia prąd wygenerowany z czujnika fotoelektrycznego. W przetworniku A/C zachodzą dwa procesy: dyskretyzacja i digitalizacja. Najpierw następuje dyskretyzacja, tj. zamiana prądu generowanego w sposób ciągły przez czujnik na prąd o przebiegu schodkowym, mogącym przyjmować jeden z możliwych poziomów wartości, np. 256 (dla 8 bitów) lub 65536 (dla 16 bitów) rys. 2.5. 23

Skaner Rys. 2.5. Sygnał ciągły w przetworniku A/C skanera ulega dyskretyzacji (zamianie na sygnał schodkowy) i dygitalizacji (przypisaniu liczb) Dalej, na wyjściu A/C, następuje proces digitalizacji. Jest to przyporządkowanie schodkowi o określonej wysokości jednej z liczb z zakresu np. od 0 do 255 (8 bitów) lub od 0 do 65535 (16 bitów) patrz rys. 2.5. Następnie podczas rejestrowania obrazu (ale już nie w A/C) liczbom tym są przypisywane poziomy jasności tzw. barw składowych. Szklana płyta do układania oryginałów. W skanerze płaskim oryginały do skanowania układa się na płaskiej szklanej płycie (rys. 2.6) lub w ramkach mocujących je płasko (stąd nazwa typu skanera). Szkło płyty jest antyrefleksyjne, co zapobiega powstawaniu na obrazie wielu szkodliwych efektów, np. pierścieni Newtona. Powierzchnia płyty wyznacza wymiary oryginałów, które mogą być skanowane na danym urządzeniu najczęściej od formatu A4 do A3. Interfejs. Połączenie skanera z komputerem zapewnia łącze zwane interfejsem. Różne typy skanerów mają różne interfejsy, od których zależy szybkość pracy, a także wygoda obsługi. Do często spotykanych łączy w skanerach amatorskich należą USB (Universal Serial Bus). Urządzenia USB same się konfigurują po ich przyłączeniu do portu, bez potrzeby wyłączania komputera. Sterownik. Do wyposażenia skanera należy specjalistyczne oprogramowanie, zbudowane wyłącznie dla określonego modelu lub typu tego urządzenia. Oprogramowaniem tym jest tzw. sterownik (ang. driver; nazwa ta przyjęła się wśród informatyków), który umożliwia wybór opcji dla skanowania (rys. 2.7). Bez zainstalowanego sterownika skaner nie wykona żadnego skanowania. W systemie operacyjnym sterownik jest instalowany na tzw. wieloplatformowym interfejsie TWAIN, który służy do pobierania obrazów tworzonych przez skanery, kamery cyfrowe i programy do przechwytywania kadrów filmów. 24 Rys. 2.6. Antyrefleksyjna płyta szklana skanera płaskiego