Cyfryzacja - Digitization

Digitalizacja to proces przekształcania informacji na format cyfrowy (tj. do odczytu komputerowego). Rezultatem jest reprezentacja obiektu, obrazu , dźwięku , dokumentu lub sygnału (zwykle sygnału analogowego ) poprzez wygenerowanie serii liczb opisujących dyskretny zestaw punktów lub próbek . Wynik jest nazywany reprezentacją cyfrową , a dokładniej obrazem cyfrowym dla obiektu i postacią cyfrową dla sygnału. We współczesnej praktyce dane zdigitalizowane mają postać liczb binarnych , które ułatwiają przetwarzanie przez komputery cyfrowe i inne operacje, ale ściśle mówiąc, digitalizacja oznacza po prostu konwersję analogowego materiału źródłowego na format liczbowy; dziesiętny lub inny system liczbowy , który może być stosowany zamiast.

Cyfryzacja ma kluczowe znaczenie dla przetwarzania, przechowywania i przesyłania danych, ponieważ „pozwala na przesyłanie wszelkiego rodzaju informacji we wszystkich formatach z taką samą wydajnością, a także przeplatanie”. Chociaż dane analogowe są zwykle bardziej stabilne, dane cyfrowe można łatwiej udostępniać i uzyskiwać do nich dostęp oraz teoretycznie można je propagować w nieskończoność, bez utraty generacji, pod warunkiem, że w razie potrzeby zostaną przeniesione do nowych, stabilnych formatów . Dlatego jest preferowanym sposobem przechowywania informacji przez wiele organizacji na całym świecie.

Proces

Termin digitalizacja jest często używany, gdy różne formy informacji, takie jak obiekt, tekst, dźwięk, obraz czy głos, są przekształcane w jeden kod binarny . Sednem procesu jest kompromis między urządzeniem przechwytującym a odtwarzaczem, tak aby renderowany wynik przedstawiał oryginalne źródło z możliwie największą wiernością, a zaletą digitalizacji jest szybkość i dokładność, z jaką ta forma informacji może być przekazana bez degradacji w porównaniu z informacjami analogowymi.

Informacja cyfrowa występuje jako jedna z dwóch cyfr, 0 lub 1. Są one znane jako bity (skrócenie cyfr binarnych ), a sekwencje zer i jedynek, które stanowią informację, nazywane są bajtami .

Sygnały analogowe są zmienne w sposób ciągły , zarówno pod względem liczby możliwych wartości sygnału w danym czasie , jak i liczby punktów w sygnale w danym okresie czasu. Jednak sygnały cyfrowe są dyskretne w obu tych aspektach – na ogół są to skończone sekwencje liczb całkowitych – dlatego w praktyce digitalizacja może być tylko przybliżeniem sygnału, który reprezentuje.

Digitalizacja odbywa się w dwóch częściach:

Dyskretyzacja
Odczyt sygnału analogowego A oraz w regularnych odstępach czasu ( częstotliwość ) próbkowanie wartości sygnału w punkcie. Każdy taki odczyt nazywa się próbką i na tym etapie można uznać, że ma nieskończoną precyzję;
Kwantyzacja
Próbki są zaokrąglane do ustalonego zestawu liczb (takich jak liczby całkowite), w procesie znanym jako kwantyzacja .

Na ogół mogą one wystąpić w tym samym czasie, choć są koncepcyjnie odrębne.

Szereg cyfrowych liczb całkowitych można przekształcić w wyjście analogowe, które aproksymuje oryginalny sygnał analogowy. Taka transformacja nazywana jest konwersją DA . Częstotliwość próbkowania i liczbę bitów wykorzystywanych do reprezentowania liczb całkowitych łączyć w celu ustalenia, jak blisko takiego zbliżenia z sygnałem analogowym digitalizacja będzie.

Przykłady

Digitalizacja pierwszego numeru estońskiego czasopisma popularnonaukowego Horisont wydanego w styczniu 1967 roku.

Termin ten jest używany do opisania, na przykład, skanowania źródeł analogowych (takich jak wydrukowane zdjęcia lub nagrane filmy ) do komputerów w celu edycji, skanowanie 3D, które tworzy trójwymiarowe modelowanie powierzchni obiektu, oraz audio (gdzie częstotliwość próbkowania jest często mierzona w kiloherc ) i przekształcenia map tekstur . W tym ostatnim przypadku, podobnie jak na normalnych zdjęciach, częstotliwość próbkowania odnosi się do rozdzielczości obrazu, często mierzonej w pikselach na cal.

Digitalizacja to podstawowy sposób przechowywania obrazów w formie odpowiedniej do transmisji i przetwarzania komputerowego , czy to zeskanowanego z dwuwymiarowych analogowych oryginałów, czy też uchwyconego za pomocą urządzenia wyposażonego w czujnik obrazu , takiego jak aparat cyfrowy , przyrząd tomograficzny , taki jak skaner CAT lub pozyskiwanie dokładnych wymiarów z rzeczywistego obiektu, takiego jak samochód , za pomocą urządzenia skanującego 3D .

Digitalizacja ma kluczowe znaczenie dla tworzenia cyfrowych reprezentacji obiektów geograficznych przy użyciu obrazów rastrowych lub wektorowych w systemie informacji geograficznej , tj. tworzenia map elektronicznych , z różnych obrazów geograficznych i satelitarnych (rastrowych) lub poprzez digitalizację tradycyjnych map papierowych lub wykresów ( wektor).

„Digitalizacja” jest również używana do opisania procesu zapełniania baz danych plikami lub danymi. Chociaż to użycie jest technicznie niedokładne, wynika z wcześniejszego prawidłowego użycia tego terminu do opisania tej części procesu obejmującej digitalizację źródeł analogowych, takich jak drukowane obrazy i broszury, przed przesłaniem ich do docelowych baz danych.

Digitalizacja może być również wykorzystywana w branży odzieżowej, gdzie obraz może być odtworzony za pomocą narzędzi oprogramowania do digitalizacji haftu i zapisany jako kod hafciarki . Ten kod maszyny jest podawany do hafciarki i nanoszony na tkaninę. Najbardziej obsługiwanym formatem jest plik DST. Firmy odzieżowe również digitalizują wykroje odzieży

Sygnały analogowe na cyfrowe

Sygnały analogowe to ciągłe sygnały elektryczne; sygnały cyfrowe są nieciągłe. Sygnały analogowe mogą być konwertowane na sygnały cyfrowe za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego .

Prawie cała nagrana muzyka została zdigitalizowana. Około 12% z ponad 500 000 filmów wymienionych w internetowej bazie danych filmów jest zdigitalizowanych na DVD .

Obsługa sygnału analogowego staje się łatwa, gdy jest on digitalizowany, ponieważ sygnał jest digitalizowany przed modulacją i transmisją. Proces konwersji sygnału analogowego na cyfrowy składa się z dwóch procesów: próbkowania i kwantyzacji.

Digitalizacja osobistych multimediów, takich jak domowe filmy , slajdy i zdjęcia, to popularna metoda zachowywania i udostępniania starszych repozytoriów. Slajdy i fotografie można skanować za pomocą skanera obrazów , ale filmy są trudniejsze. Slajdy można digitalizować za pomocą różnych skanerów do filmów firmy Nikon, takich jak Nikon Coolscan 5000ED.

Innym przykładem digitalizacji jest proces VisualAudio szwajcarskiej Fonoteca Nazionale w Lugano , który wydobywa i rekonstruuje dźwięk z wysokiej rozdzielczości obrazu płyty.

Teksty analogowe na cyfrowe

Maksymalnie 1 na 20 tekstów został zdigitalizowany do 2006 r.

Starsze książki drukowane są skanowane, a technologie optycznego rozpoznawania znaków są stosowane przez biblioteki akademickie i publiczne, fundacje oraz firmy prywatne, takie jak Google .

Nieopublikowane dokumenty tekstowe na papierze, które mają pewną trwałą wartość historyczną lub badawczą, są digitalizowane przez biblioteki i archiwa , choć często w znacznie wolniejszym tempie niż w przypadku książek (zob. biblioteki cyfrowe ). W wielu przypadkach archiwa zastąpiły mikrofilmowanie digitalizacją, jako sposób na zachowanie i udostępnienie unikalnych dokumentów.

Implikacje

Przejście na cyfryzację we współczesnym świecie mediów stworzyło implikacje dla tradycyjnych produktów masowego przekazu. Wraz z większym postępem technologicznym, tym bardziej zbieżna będzie sfera środków masowego przekazu z mniejszą potrzebą tradycyjnych technologii komunikacyjnych. Na przykład Internet przekształcił wiele norm komunikacyjnych, zwiększając wydajność nie tylko dla osób fizycznych, ale także dla firm. McQuail sugeruje jednak, że tradycyjne media również odniosły znaczne korzyści z nowych mediów, umożliwiając dostęp do bardziej efektywnych i wydajnych zasobów.

Wpływ środowiska

Przemysł technologii cyfrowej jest jednym z najmniej zrównoważonych i najbardziej szkodliwych dla środowiska sektorów we współczesnym świecie, ze względu na jego nierozerwalny związek z przemysłem elektronicznym i wytwarzanymi przez niego odpadami . Cyfryzacja ułatwia masową propagację danych, co wymaga istnienia centrów przetwarzania i przechowywania danych. Centra te zużywają znaczne ilości energii elektrycznej kraju przyjmującego.

Konserwacja biblioteki

W kontekście bibliotek, archiwów i muzeów digitalizacja jest sposobem tworzenia cyfrowych zastępców materiałów analogowych, takich jak książki, gazety, mikrofilmy i kasety wideo, oferuje szereg korzyści, w tym zwiększanie dostępu, zwłaszcza dla klientów na odległość; przyczynianie się do rozwoju kolekcji poprzez wspólne inicjatywy; zwiększanie potencjału badań i edukacji; oraz wspieranie działań konserwatorskich. Digitalizacja może zapewnić sposób na zachowanie zawartości materiałów poprzez stworzenie dostępnego faksymile obiektu w celu mniejszego obciążenia i tak już delikatnych oryginałów. W przypadku dźwięków digitalizacja starszych nagrań analogowych jest niezbędnym zabezpieczeniem przed starzeniem się technologii. Podstawowym aspektem planowania projektów digitalizacyjnych jest zapewnienie zachowania i dostępności samych plików cyfrowych; termin „ zachowanie zasobów cyfrowych ” w swoim najbardziej podstawowym znaczeniu odnosi się do szeregu działań podejmowanych w celu utrzymania dostępu do materiałów cyfrowych na przestrzeni czasu.

Rozwiązano problem dotyczący łamliwych książek, z którym borykają się biblioteki na całym świecie, za pomocą cyfrowego rozwiązania do długoterminowego przechowywania książek. Od połowy XIX wieku książki drukowano na papierze z pulpy drzewnej , który wraz z rozkładem staje się kwaśny. Pogorszenie może posunąć się do punktu, w którym książka stanie się całkowicie bezużyteczna. Teoretycznie, jeśli te szeroko rozpowszechnione tytuły nie zostaną poddane procesom odkwaszania, materiały na tych kwaśnych stronach zostaną utracone. Wraz z rozwojem technologii cyfrowej jest coraz bardziej preferowana jako metoda przechowywania tych materiałów, głównie dlatego, że może zapewnić łatwiejsze punkty dostępu i znacznie zmniejszyć zapotrzebowanie na fizyczną przestrzeń dyskową.

Cambridge University Library pracuje nad Cambridge Digital Library , która początkowo będzie zawierać zdigitalizowane wersje wielu jej najważniejszych dzieł związanych z nauką i religią. Należą do nich takie przykłady, jak osobiście opatrzone adnotacjami pierwsze wydanie jego Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica Isaaca Newtona, a także zeszyty uniwersyteckie i inne artykuły, a także niektóre islamskie rękopisy, takie jak Koran z biblioteki Tipu Sahiba.

Firma Google, Inc. podjęła kroki w kierunku digitalizacji każdego tytułu za pomocą „ Google Book Search ”. Chociaż niektóre biblioteki akademickie zostały zakontraktowane przez tę usługę, problemy związane z naruszeniem prawa autorskiego grożą wykolejeniem projektu. Zapewnia jednak – przynajmniej – internetowe konsorcjum dla bibliotek do wymiany informacji oraz dla badaczy do wyszukiwania tytułów i przeglądania materiałów.

Digitalizacja a ochrona cyfrowa

Istnieje powszechne błędne przekonanie, że digitalizacja czegoś jest tym samym, co konserwacja cyfrowa. Digitalizacja czegoś to przekształcenie czegoś z formatu analogowego na cyfrowy. Przykładem może być skanowanie fotografii i posiadanie cyfrowej kopii na komputerze. Jest to zasadniczo pierwszy krok w ochronie zasobów cyfrowych. Zachować coś cyfrowo, to zachować to przez długi czas.

Konserwacja cyfrowa jest bardziej skomplikowana, ponieważ technologia zmienia się tak szybko, że format, który był używany do zapisywania czegoś wiele lat temu, może stać się przestarzały, tak jak napęd dyskietek 5 1/4". Komputery nie są już z nich produkowane, a sprzęt do konwersji z przestarzałego formatu na nowszy może być kosztowny. W rezultacie proces aktualizacji musi odbywać się co 2 do 5 lat lub gdy nowsza technologia stanie się dostępna, ale zanim starsza technologia stanie się niedostępna. Biblioteka Kongresu zapewnia liczne zasoby oraz wskazówki dla osób, które chcą praktykować digitalizację i ochronę cyfrową swoich osobistych kolekcji.

Ochrona cyfrowa może również dotyczyć materiałów narodzonych w formacie cyfrowym. Przykładem czegoś, co narodziło się w postaci cyfrowej, jest dokument Microsoft Word zapisany jako plik .docx lub post w serwisie społecznościowym. Natomiast digitalizacja dotyczy wyłącznie materiałów analogowych. Materiały urodzone w formie cyfrowej stanowią wyjątkowe wyzwanie dla ochrony zasobów cyfrowych nie tylko ze względu na przestarzałość technologiczną, ale także ze względu na z natury niestabilny charakter przechowywania i konserwacji cyfrowej. Większość stron internetowych działa od 2,5 do 5 lat, w zależności od celu, w jakim zostały zaprojektowane.

Wiele bibliotek, archiwów i muzeów, a także innych instytucji, zmaga się z nadrobieniem zaległości i dotrzymaniem kroku zarówno digitalizacji, jak i konserwacji cyfrowej. Digitalizacja jest procesem czasochłonnym, w szczególności zależnym od stanu gospodarstw przed digitalizacją. Niektóre materiały są tak kruche, że poddanie się procesowi digitalizacji może je nieodwracalnie uszkodzić; światło ze skanera może uszkodzić stare fotografie i dokumenty. Pomimo potencjalnych uszkodzeń, jednym z powodów digitalizacji niektórych materiałów jest to, że są one tak intensywnie używane, że digitalizacja pomoże zachować oryginalną kopię na długo po tym, jak wyglądałaby jej żywotność jako fizyczny nośnik.

Digitalizacja może być również dość kosztowna. Instytucje chcą najlepszej jakości obrazu w kopiach cyfrowych, aby podczas konwersji z jednego formatu na inny z czasem zachowana była tylko kopia wysokiej jakości. Mniejsze instytucje mogą nie stać na taki sprzęt. Siła robocza w wielu zakładach ogranicza również ilość materiałów, które można zdigitalizować. Archiwiści i bibliotekarze muszą mieć wyobrażenie o tym, co ich klienci chcą zobaczyć najbardziej, i starać się określić priorytety i zaspokoić te potrzeby w sposób cyfrowy.

Zasoby pracy i finansowanie również ograniczają ochronę zasobów cyfrowych w wielu instytucjach. Koszt modernizacji sprzętu lub oprogramowania co kilka lat może być zaporowo wysoki. Szkolenie to kolejna kwestia, ponieważ wielu bibliotekarzy i archiwistów nie ma wykształcenia informatycznego. Intelektualna kontrola cyfrowych zasobów stanowi jeszcze inny problem, który czasami pojawia się, gdy fizyczne zasoby nie zostały jeszcze w pełni przetworzone. Jeden z sugerowanych ram czasowych na całkowitą transkrypcję zasobów cyfrowych to co dziesięć do dwudziestu lat, co czyni ten proces ciągłym i czasochłonnym.

Wreszcie zachowanie zdigitalizowanych zasobów przez długi czas jest wyzwaniem. Zasadniczo przechowujesz ogromny zestaw jedynek i zer. Sygnały te mogą być fizycznie wypalane na nośnikach, takich jak płyty CD, lub przechowywane magnetycznie na dyskach twardych. W obu przypadkach mechanizmy przechowywania ulegają z czasem degradacji. Fizyczne materiały ulegają degradacji, aż znaki 1 lub 0 nie mogą być już widoczne. Nośnik magnetyczny ulega degradacji i traci swój ładunek. Jeśli zmienisz tylko jedno 1 lub jedno 0, możesz znacząco zmienić nagranie. Dlatego integralność danych z cyfrowymi zasobami w pamięci masowej jest dużym wyzwaniem.

Przeformatowanie cyfrowe

Przeformatowanie cyfrowe to proces przekształcania materiałów analogowych na format cyfrowy jako odpowiednik oryginału. Cyfrowe substytuty pełnią funkcję konserwacyjną, zmniejszając lub eliminując użycie oryginału. Przeformatowanie cyfrowe opiera się na ustalonych najlepszych praktykach, aby zapewnić przetwarzanie materiałów w najwyższej jakości.

Przeformatowanie cyfrowe w Bibliotece Kongresu

Biblioteka Kongresu aktywnie formatowania materiałów do jej amerykańskiego pamięci projektu i opracowane najlepsze standardy i praktyki odnoszące się do obsługi rezerwacji w trakcie procesu digitalizacji, skanowania uchwał oraz preferowanych formatów plików. Niektóre z tych standardów to:

  • Wykorzystanie standardów ISO 16067-1 i ISO 16067-2 dla wymagań rozdzielczości .
  • Zalecana rozdzielczość 400 ppi dla tekstu drukowanego OCR .
  • Użycie koloru 24-bitowego, gdy kolor jest ważnym atrybutem dokumentu.
  • Wykorzystanie maksymalnej rozdzielczości urządzenia skanującego do cyfrowej reprodukcji zdjęć
  • TIFF jako standardowy format pliku.
  • Dołączanie metadanych opisowych, strukturalnych i technicznych do wszystkich zdigitalizowanych dokumentów.

Listę standardów archiwalnych dotyczących konserwacji cyfrowej można znaleźć na stronie internetowej ARL .

Biblioteka Kongresu utworzyła Program Konserwacji Reformatowania Cyfrowego. Trzy główne komponenty programu to:

  • Kryteria wyboru dla formatowania cyfrowego
  • Zasady i specyfikacje formatowania cyfrowego
  • Zarządzanie cyklem życia danych cyfrowych LC

Digitalizacja i ponowne formatowanie dźwięku

Media audio oferują bogate źródło historycznych informacji etnograficznych, a najwcześniejsze formy nagranego dźwięku pochodzą z 1890 roku. Według Międzynarodowego Stowarzyszenia Archiwów Dźwiękowych i Audiowizualnych (IAA) te źródła danych dźwiękowych, a także stosowane technologie starzenia odtwarzać je, są w bezpośrednim niebezpieczeństwie trwałej utraty z powodu degradacji i starzenia się. Te podstawowe źródła nazywane są „nośnikami” i występują w różnych formatach, w tym między innymi w cylindrach woskowych, taśmie magnetycznej i płaskich dyskach z mediami rowkowanymi. Niektóre formaty są podatne na silniejszą lub szybszą degradację niż inne. Na przykład krążki lakieru ulegają rozwarstwieniu . Taśma analogowa może ulec pogorszeniu z powodu zespołu lepkiego zrzucania .

Analogowa taśma 1/4" odtwarzana na magnetofonie Studer A810 do digitalizacji w Smithsonian Folkways Recordings.

Proces archiwizacji i standaryzacja plików zostały opracowane w celu zminimalizowania utraty informacji z oryginalnego nośnika do wynikowego pliku cyfrowego w trakcie digitalizacji. W przypadku większości zagrożonych formatów (taśma magnetyczna, rowkowane cylindry itp.) można zaobserwować podobny przebieg pracy. Zbadanie nośnika źródłowego pomoże określić, jakie, jeśli w ogóle, kroki należy podjąć, aby naprawić materiał przed przeniesieniem. Podobną kontrolę należy przeprowadzić dla urządzeń odtwarzających. Jeżeli zarówno nośnik, jak i urządzenie odtwarzające są spełnione, transfer może się odbyć, moderowany przez przetwornik analogowo-cyfrowy . Sygnał cyfrowy jest następnie reprezentowany wizualnie dla inżyniera transferu przez cyfrową stację roboczą audio , taką jak Audacity, WaveLab lub Pro Tools. Kopie dostępu referencyjnego można wykonać przy mniejszych częstotliwościach próbkowania. Do celów archiwalnych standardowo przesyłany jest z częstotliwością próbkowania 96 kHz i głębią bitową 24 bitów na kanał.

Filozofia Lean

Szerokie wykorzystanie Internetu i rosnąca popularność filozofii lean spowodowały również wzrost użycia i znaczenia „digitalizacji” do opisu poprawy efektywności procesów organizacyjnych. Filozofia Lean odnosi się do podejścia, które traktuje każde wykorzystanie czasu i zasobów, które nie prowadzi bezpośrednio do powstania produktu, jako marnotrawstwo, a zatem cel do eliminacji. Często wiąże się to z pewnym rodzajem procesu Lean w celu uproszczenia czynności procesowych w celu wdrożenia nowych procesów „szczupłych i ubogich” poprzez digitalizację danych i działań. Cyfryzacja może pomóc w wyeliminowaniu marnotrawstwa czasu poprzez wprowadzenie szerszego dostępu do danych lub wdrożenie systemów planowania zasobów przedsiębiorstwa.

Fikcja

W dziełach science-fiction termin „ digitalizuj” jest często używany jako akt przekształcania ludzi w sygnały cyfrowe i przesyłania ich do technologii cyfrowej . Kiedy tak się dzieje, ludzie znikają z prawdziwego świata i pojawiają się w wirtualnym świecie (jak w kultowym filmie Tron , serialu animowanym Code: Lyoko , czy serialu aktorskim z końca lat 80. Captain Power and the Soldiers of the Future ) . W grze wideo Beyond Good & Evil , na bohatera holograficzny przyjaciel przekształca ekwipunku gracza przedmiotów . W jednym z odcinków kreskówek Super Friends Wonder Woman i Jayna uwalniają mężczyzn z całego świata (w tym męskich superbohaterów) na taśmę komputerową przez nikczemną kobietę Medulę.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura