Statický obraz

Kapitola z příručky Digitální dokumentace objektů kulturní, historické a vědecké hodnoty

Protože se technologie zpracování trojrozměrných a dvojrozměrných objektů značně odlišuje, jsou v následujícím textu pojednány zvlášť. Obě skupiny objektů se však do určité míry překrývají, stejně jako se překrývá použitelnost obou digitalizačních postupů.

Digitalizace prostorových objektů

Zahrnují jakékoli objekty, jejichž markanty jsou uspořádány prostorově a je tedy žádoucí je při digitalizaci zachytit z více směrů pohledu.

Stejné nebo obdobné digitalizační technologie lze obvykle bez problémů použít i pro objekty plošného charakteru. Takový postup je doporučeníhodný zvláště v případě choulostivých objektů, které by mohly utrpět při kompresi ve stolním skeneru, případně při převracení na jeho snímací plochu (typicky staré herbářové položky). Přímo nutností se stává v případě plošných předloh, které svými rozměry přesahují snímací plochu skeneru.

Technické vybavení

Fotostudio

Kromě dokumentace nemovitostí a objektů v plenéru (archeologické situace, hraniční kameny, přírodniny, geomorfologické jevy atd.) je nezbytné zajistit alespoň improvizovaným způsobem vhodné nasvětlení a pozadí fotografovaného objektu.

Minimální požadavky

• jednobarevné kontrastní pozadí
• dostatečné osvětlení bílým rozptýleným světlem
• identifikační označení fotografovaných objektů (obvykle inventární číslo)
• měřítko vedle objektu popř. barevná kalibrační tabulka

Optimální charakteristika

• fotoateliér oddělený od ostatních provozních místností
• zamezení vniku denního světla - konstantní podmínky osvětlení
• hladké pozadí v bílé, šedé nebo černé barvě (podle fotografovaného objektu)
• studiové osvětlovací lampy, UV filtry k ochraně osvětlovaných objektů
• stabilní stativ
• fotostůl
• označovací popisky s výměnnými znaky v různých velikostech, popř. elektronický zobrazovač
• barevná kalibrační tabulka snímaná zároveň s objektem

Digitální fotoaparát

Kvalitativní charakteristika fotopřístroje by měla odpovídat povaze snímaného objektu a pracovnímu prostředí. Pro fotografování v terénu je důležitým parametrem výdrž baterie a kapacita paměťové karty, v ateliérových podmínkách tyto parametry ztrácejí smysl a do popředí vystupuje úroveň obrazového šumu, pokročilé možnosti korekce expozice, nastavení citlivosti (ISO) a vyvážení bílé. Podle povahy fotografovaného objektu se rovněž uplatní objektivy o různé ohniskové vzdálenosti. Nastavení zoomu by však nemělo mít efekt zkreslení objektu - širokoúhlé objektivy (nastavení zoomu) zvětšují popředí, teleobjektivy zplošťují předměty. Speciální fotografické techniky jako mikrofotografie (záběry prováděné s pomocí mikroskopu) nebo snímání v neviditelných částech spektra jsou pro sbírkovou dokumentaci zcela okrajové a vyžadují individuální podmínky i zcela specifické technické vybavení. Svébytný přístup vyžaduje dokumentace krátkodobých jevů prováděná formou reportážní fotografie, momentek atd.

Minimální požadavky

• optické rozlišení 3 MPx
• připojení k PC přes USB
• objektiv bez zjevných zobrazovacích vad (např. soudkovitost)
• při zobrazení výsledné fotografie na celé ploše obrazovky PC nesmí být patrný obrazový šum

Optimální charakteristika

• optické rozlišení 5 MPx nebo vyšší
• automatické ostření (nikoli fix-focus)
• možnost plně manuálního nastavení expozice (režim M)
• korekce expozice alespoň ±2 EV
• uživatelská kalibrace vyvážení bílé
• funkce reálného histogramu
• nastavení citlivosti snímače v rozsahu minimálně do 400 ekv. ISO
• výstupní formát RAW
• minimální úroveň obrazového šumu
• možnost makrofotografie
• závit pro stativ
• možnost napájení ze síťového adaptéru
• IR dálkové ovládání

3D-skener

Snímání trojrozměrným skenerem představuje přechodnou technologii mezi fotografováním a klasickým skenováním. Jedná se o bezkontaktní snímání trojrozměrného předmětu postupnou řádkovou expozicí. Charakteristická je dlouhá doba expozice s požadavkem na nehybnost předlohy a konstantní osvětlení. Používá se ve specifických případech, kdy z důvodu ochrany předmětu mimořádné hodnoty nelze podstoupit riziko jeho (byť mírného) opotřebení při digitalizaci ve stolním skeneru. Typickým příkladem je dokumentace historických tisků a rukopisů (tzv. "knižní skenery"), nástěnných či nástropních maleb, typových herbářových dokladů apod.

S ohledem na cenu potřebného profesionálního vybavení a nutnost jeho obsluhy speciálně školeným personálem lze prozatím očekávat spíše testování této technologie na omezeném počtu větších muzejních pracovišť v ČR. Konkrétní technické parametry použitého zařízení musejí být stanoveny individuálně, s přihlédnutím k předpokládanému způsobu využití.

Pracovní postup

Příprava objektu

Fotografovaný objekt se obvyklým způsobem aranžuje před/na pozadí, popř. se upraví nasvícení objektu. Pro zachycení v nestabilních polohách lze využít vhodné opěrky, držáky apod. Kompozice záběru a způsob aranžování předmětu se může lišit podle účelu dokumentace. Při fotodokumentaci aktuálně probíhajících jevů (zvláště ve společenskovědních disciplínách) je naopak nutné omezit takové zásahy do snímané reality na naprosté minimum. Do záběru je vhodné umístit měřítko (případně kombinované s barevnou kalibr ační tabulkou) a štítek s identifikačním číslem objektu. Identifikační číslo lze do snímku dosadit i dodatečně při zpracování souboru v grafickém programu, nese to však určité riziko omylů.

Změnou ohniskové, popř. předmětové vzdálenosti se velikost obrazu fotografovaného objektu proporcionálně přizpůsobí ploše záběru. Z důvodu možného vzniku ohybových jevů nebo ztráty kresby se nedoporučuje používání extrémních hodnot zoomu (ideální hodnoty se obvykle pohybují v okolí 50 mm ekv. kinofilmu).

V případech, kdy to vyžaduje povaha objektu, je možné provést zviditelnění (zvýraznění) charakteristických struktur např. bočním osvětlením (povrchové skulptury), očištěním (nemovité památky), navlhčením (archeologické objekty) apod. Nejedná-li se o dokumentaci prováděnou v rámci záchranného výzkumu, nesmějí tyto zásahy ohrozit digitalizovaný objekt.

Minimální požadavky

• věrné zachycení celkového vzhledu i charakteristických znaků objektu (i na několika detailních snímcích) umožňující jeho jednoznačnou identifikaci
• zachycení čitelného identifikačního kódu (obvykle inventární číslo) přímo v obrazovém záznamu nebo okamžité pojmenování datového souboru po přenosu do počítače
• není přípustné umělé vytváření scén ("zátiší") složených z předmětů s různými inventárními čísly

optimální charakteristika

• postupné zachycení objektu ve všech prakticky využitelných projekčních pohledech - podél vertikální (svislé), sagitální (předozadní) a transverzální (pravolevé) osy
• čitelné zachycení všech evidenčních čísel (starých i aktuálních) nacházejících se na předmětu
• zobrazení standardní popisky s identifikačním kódem
• zobrazení měřítka a barevné kalibrační tabulky

Postup snímání

Po zaostření, nastavení expozice a případné kontrole digitálního výstupu se objekt digitalizuje a co nejdříve exportuje do PC pro další zpracování. Konkrétní postup se řídí oborovými normami a primárním účelem digitalizace.

Minimální požadavky

• obrazová kvalita vyplývající alespoň z minimálních požadavků na technické vybavení
• transfer do PC ve formátu s nejnižší možnou kompresí dat (obvykle JPG nebo TIFF)
• zajištění základního souboru popisných atributů fotografovaného objektu

Optimální charakteristika

• maximální obrazová kvalita efektivně dosažitelná s použitým hardwarovým a softwarovým vybavením
• transfer do PC v nekomprimovaném nebo bezeztrátově komprimovaném formátu (ideálně RAW data)
• záznam dalších relevantních metadat využitelných pro vědecké zpracování

Digitalizace plošných objektů

Dvojrozměrnými objekty jsou pro potřeby muzejní praxe míněna zejména neadjustovaná nebo ploše adjustovaná grafická díla (kresby, malby, tisky, fotografie, negativy…). V odůvodněných případech lze obdobnou metodikou provádět digitalizaci i jiných sbírkových předmětů postrádajících významnější prostorovou hloubku (mince, plakety, nábrusy, herbářové doklady, tkaniny atd.). V oblasti časově ohraničených jevů se s požadavkem digitální dokumentace ve dvojrozměrné podobě lze setkat jen zcela výjimečně (nativní mikroskopické preparáty). Plošné objekty lze většinou digitalizovat s využitím postupů určených pro objekty trojrozměrné, což může být někdy z různých důvodů i výhodnější.

Technické vybavení

Skener

Pro snímání plošných grafických předloh do formátu cca A4 lze obvykle využít běžné stolní skenery. Ty však často nevyhovují z důvodu vysokého vyzařování v UV části spektra, které může negativně ovlivnit životnost choulostivějších materiálů (staré tisky, textil, citlivé pigmenty atd.)

Vyšší požadavky na rozlišení snímacího čipu klade digitalizace rytin, deskových negativů a vůbec všech drobných předloh s minuciózními detaily. Levné skenery vybavené snímači CIS (Contact Image Scanner) lze použít pouze pro skenování zcela plochých předloh.

Minimální požadavky

• optické rozlišení 600 dpi (je splněno u všech aktuálně vyráběných skenerů)
• snímací plocha 210×297 mm
• obslužný software podporovaný používaným OS

Optimální charakteristika

• snímací technologie CCD (Charge Coupled Device)
• rozhraní USB 2.0 nebo vyšší, popř. FireWire
• barevná hloubka větší než 24b
• využitelné optické rozlišení 1 200 dpi a vyšší
• možnost úpravy zaostření (SIE) a barevné saturace (FCC)
• dianástavec, možnost snímání transparentních předloh
• filmový skener (v případě časté nebo rozsáhlejší digitalizace fotografických negativů a diapozitivů)
• vysoká rychlost snímání

Pracovní postup

Příprava objektu

Skenovaný objekt musí být před zpracování zbaven prachu a případných dalších nečistot, které by mohly ulpět na desce skeneru.

Podle povahy objektu se použije buď skenování v odraženém světle (většina předloh), anebo v procházejícím světle (fotografické negativy, malby a lepty na skle, výbrusy atd.).

Až na výjimky se nedoporučuje současné (jednoprůchodové) snímání více předloh s různými inventárními čísly, neboť znamená vysoké riziko chyby v přiřazení inventárního čísla při dodatečném dělení snímku.

Minimální požadavky

• sejmutí celé předlohy včetně jejích okrajových částí s přesahem prokazujícím zachycení kompletní předlohy
• věrné postižení celkového vzhledu i charakteristických znaků objektu umožňující jeho jednoznačnou identifikaci
• zachycení čitelného identifikačního kódu (obvykle inventární číslo) přímo v obrazovém záznamu nebo okamžité pojmenování datového souboru po přenosu do počítače
• čisté podkladové sklo skeneru i další prvky optické dráhy
• osvětlení lampou skeneru ani komprese při případném zavření víka nesmí poškodit snímaný objekt nebo ohrozit jeho životnost

Optimální charakteristika

• zobrazení standardní popisky s identifikačním kódem
• doplnění kontrastního pozadí při skenování v odraženém světle
• zobrazení měřítka a barevné kalibrační tabulky
• co nejpřesnější pravoúhlé ustavení předlohy (ortorektifikace) k okrajům snímací plochy skeneru (opakované pootáčení o malý úhel je značně pracné a nese s sebou i jistou ztrátu obrazové kvality v celém snímku).

Snímání

Po zapnutí skeneru, kontrole nastavení softwaru a komunikace s PC se provede sejmutí předběžného náhledu. Tento krok lze vynechat při sekvenčním skenování stejně velkých předloh (např. fotografií téhož formátu). Následně je objekt za pomoci obslužného softwaru nasnímán a přenesen do spolupracujícího PC.

Minimální požadavky

• rozlišení 300 dpi (pro textové dokumenty s převahou obsahové informace nad vzhledem), 600 dpi (pro ostatní)
• u černobílých textových materiálů bez větší historické hodnoty je přípustný černobílý záznam v bitonální stupnici nebo stupních šedé
• transfer do PC ve 100% velikosti předlohy a bez ztrátové komprese dat
• zajištění základního souboru popisných atributů skenovaného objektu

Optimální charakteristika

• maximální obrazová kvalita efektivně dosažitelná s použitým hardwarovým a softwarovým vybavením
• barevná kalibrace skeneru, možnost výběru ICC profilu
• okamžitý přenos obrazu do grafického editoru nebo přímo do evidenčního systému
• záznam dalších relevantních metadat využitelných pro vědecké zpracování

Editace

Drtivá většina digitálních obrazových dat získaných jakoukoli metodou vyžaduje před konečným využitím dodatečné úpravy (postprocessing) umožňující další zvýšení jejich kvality a výpovědní hodnoty. Obvyklým postupem je zpracování v grafickém editoru a konverze do některého z běžných obrazových formátů.

Technické vybavení

Rychlý vývoj informačních technologií neumožňuje pevně stanovit požadavky kladené na grafickou stanici (počítač) sloužící ke zpracování digitálních obrazových dat. Uváděné hodnoty jsou kompromisem mezi cenovou dostupností a výkonem.

Obecně lze říci, že vybraná sestava by měla patřit do horní části výkonnostního spektra dostupného hardware. Vysoké nároky jsou kladeny zejména na tyto komponenty:

Monitor

• úhlopříčka alespoň 17", lépe 19", pro skutečně profesionální práci 21" a více
• rozlišení nejméně 1 024×768 při vertikální obnovovací frekvenci alespoň 85 Hz
• přesné podání barev s možností barevné kalibrace
• doporučen digitální vstup obrazového signálu (musí být podporován grafickou kartou a monitorem)

Grafická karta

• pro základní použití postačí kterákoli z moderních grafických karet střední cenové hladiny; pro profesionální využití je nezbytná specializovaná grafická karta (např. fy Matrox)
• karta musí být schopna poskytovat čistý obraz v rozlišení a za obnovovací frekvence uvedené u monitoru
• doporučen digitální výstup obrazového signálu (musí být podporován použitým monitorem)

Operační paměť

• minimálně 256 MB (pro příležitostnou práci), lépe 512 až 1 024 MB
• optimální velikost závisí na použitém OS

Disková paměť

• požadovaná kapacita úzce souvisí s množstvím zpracovávaných a ukládaných obrazových dat; v případě následného exportu zpracovaných dat na jiný počítač postačuje 40 GB
• důležitým parametrem je čtecí/záznamová rychlost a spolehlivost; v profesionálních grafických stanicích lze doporučit nasazení SCSI disků, popř. polí RAID
• u počítačů nezapojených do sítě je nezbytná vypalovací CD nebo DVD mechanika

Software

• profesionální grafické programy pro editaci rastrových obrazových formátů (Adobe Photoshop CS, Jasc Paint Shop Pro, Corel Photo-Paint, Secundum Artem Pixel32, Ulead PhotoImpact, …)
• freewarové a Open Source alternativy (GIMP, IrfanView, řada jednoduchých programů dodávaných se skenery a digit. fotoaparáty)

Pracovní postup

Po stažení do počítače probíhají typicky tyto operace s grafickými daty:

1. přejmenování souboru

Způsob tvorby souborových jmen je specifikován v kapitole Pravidla pro pojmenování datových souborů.

2. uložení neupravených dat

Ještě před započetím jakýchkoli úprav ovlivňujících obsah souborů s digitálními obrazovými daty je nezbytně nutné uložit surová, neupravená data jako výchozí materiál pro eventuální odlišné zpracování v budoucnu. Tento soubor tvoří výchozí základnu pro všechna další zpracování do podoby využitelné k různým publikačním a badatelským účelům.

3. rotace

Otočení obrazu do základní polohy "hlavou nahoru", hlavní osy objektu rovnoběžně s okrajem obrazu.

4. oříznutí

Pravoúhlý výřez záběru zachovávající kolem snímaného objektu (nebo jeho detailu) proporcionálně odpovídající část pozadí. Cílem ořezu je optimalizace velikosti datového souboru odstraněním částí obrazu nenesoucích žádnou informační hodnotu.

5. úprava podání barev, jasu a kontrastu

Zodpovědná úprava těchto parametrů předpokládá kalibrovanou obrazovku i vstupní digitalizační zařízení. Profesionální kalibrace je však finančně i odborně náročná. V obvyklých případech je možno použít improvizované kalibrační tabulky a software, popřípadě se omezit na amatérskou "kalibraci" porovnáním s originálem za stejných světelných podmínek.

6. export do cílových formátů

Tvorba odvozených, různě formátovaných a komprimovaných souborů pro archivaci, prezentaci a další využití obrazových dat. Ve všech případech je zapotřebí počítat s kolísavou kvalitou převodních algoritmů implementovaných v různých grafických programech.