Image
26.7.2018 0 Comments

Video: Zahrali sme sa na archeológov budúcnosti a čítali údaje z filmu archívneho systému Piql

V predchádzajúcom príspevku sme predstavili systém Piql na bezpečnú archiváciu údajov na filme s trvanlivosťou minimálne 500 rokov. V článku sme konštatovali, že ak niekto o 500 rokov nájde, alebo cielene vyberie z archívu nepoškodené médium, bude ho vedieť bežnými prostriedkami načítať. Všetky informácie potrebné na načítanie dát, vrátane definícii formátov a zdrojového kódu na čítanie a dekódovanie v programovacom jazyku C sú uložené v ľudsky čitateľnom formáte na začiatku každej cievky.

Na zobrazenie týchto údajov stačí akákoľvek premietačka, takže v tom problém nie je. Budú sa ale dať načítať digitálne údaje? Dokázali by sme to bežnými komerčne dostupnými zariadeniami dnes?  Pokúsime sa nasnímať údaje tak, aby bolo jasné, že sa potom dajú dekódovať. Samotné dekódovanie už z časových dôvodov riešiť nebudeme, to je triviálna záležitosť. 

Priebeh a výsledky pokusu ukazuje video:

Poznámka: Nepoužíva sa klasický film, ale film, ktorý je špeciálne vyrobený pre Piql - má väčšie rozlíšenie, unikátne zloženie, vrstvy a skoro všetky ďalšie parametre, je tenší a len vyzerá ako klasický 35mm film. Materiál filmu je polyetylén, ktorý má lepšie vlastnosti ako celuloid.

Najskôr to skúsime teoreticky. Na zapisovanie sa využíva zobrazovací senzor Texas Instruments DLP s rozlíšením 4K (4096 x 2160 pixelov), ktorý je schopný zapísať pixely o veľkosti 6,08μm. Piql využíva rozmer políčka na kinofilme 24,92 mm x 13,87 mm. Požadované rozlíšenie skenera na čítanie je 12K.

Podľa teórie vzorkovania analógovej predlohy, ktorá je vyjadrená Shannonovou vetou je potrebné realizovať vzorkovanie minimálne s dvojnásobnou frekvenciou, čiže v našom prípade na dlhšej strane políčka minimálne 8 192 pixelov. Spoľahlivejšie čítanie sa dosiahne pri oversamplingu 2,8x, čiže na dlhšej strane políčka 12 288. zatiaľ teória sedí s požadovaným rozlíšením skenera 12K. Tu začíname tušiť problém. Zrkadlovka Canon 6D Mk2 s 26,2 megapixelovým full frame snímačom robí vo formáte RAW snímky s rozlíšením 6240 x 4160 pixelov.

Zrkadlovka vyššej triedy Canon EOS 5D SR so snímačom  50,6 megapixelov  robí fotky s rozlíšením 8688 x 5792 pixelov, čo by stačilo na teoretický oversampling 2, avšak už nie nie na odporúčaný 2,8. Navyše v praxi je na digitálnom fotoaparáte každý pixel na farebnom snímači s filtrom R, G, alebo B, prípadne iným podľa použitej farebnej masky, takže teoreticky vypočítaných 8688 pixelov nemusí stačiť. Problém nie je vo filtri, ale v tom, že úplná informácia o farbe každého pixelu 3*n RGB sa musí doplniť z okolitých bodov a to trochu problém je, takže snímok je potrebné následne digitálne filtrovať.

Pre zaujímavosť vyskúšame najskôr skener filmov Canon CanoScan 9000F Mark II, ktorý má v bežnom režime rozlíšenie 4 800 DPI a v manuálnom režime 9 600 DPI. Podľa teórie je to na Piql film málo. Keďže políčko filmu má šírku približne 25 mm, čo je jeden palec, môžeme horizontálne rozlíšenie 12 288 považovať za adekvátnu hodnotu v DPI.

Zosnímaný obrázok zo skenera. Skenovali sme samozrejme do bezstratového formátu TIFF, tento obrázok na web vznikol konverziou. Teória sa potvrdila, na originálnom TIFF skene sa pixely rozlíšiť nedajú

Takže nám zostáva jedine makrofotografia. Mali sme k dispozícii zrkadlovku Canon 6D Mk2, ktorá má na dlhšej strane snímača rozlíšenie 6240 a makroobjektív Canon MP-E 65mm f/2.8, na ktorom sa dá nastaviť rozlíšenie až 5x. Snímali sme do formátu RAW a v aplikácii Adobe Lightroom sme záber prekonvertovali na čiernobiely a uložili v bezstratovom formáte TIFF. 

Pri 5 násobnom zväčšení, kedy sme samozrejme zabrali len časť filmového políčka, približne 1/2 vodorovne aj zvisle  už bola štruktúra obrazu pomerne dobrá, avšak niektoré pixely boli sivé, čo je dôsledkom toho že snímač zrkadlovky je farebný a úplná informácia o farbe každého pixelu 3*n RGB sa dopĺňa z okolitých bodov.

Hĺbka ostrosti pri makrofotografii je veľmi malá, niekoľko desatín milimetra, takže je potrebné presné zaostrenie a dokonalá rovnobežnosť. S provizórnym riešením pomocou dvoch statívov sme neuspeli. Preto sme použili stojan zo starého zväčšováka. Film je podsvietený LED panelom.

Snímanie políčka filmu makroobjektívom s 5-násobným zväčšením

Aby sme dosiahli ešte väčšie zväčšenie, použili sme ešte medzikrúžky. S medzikrúžkami sme dosiahli záber na približne tretinu filmového políčka vodorovne aj zvisle.

Takýto obrázok by sme po aplikovaní digitálneho filtra dokázali dekódovať

To že výsledný obrázok políčka je potrebné zložiť z matice 3x3 snímkov nie je problém, vhodný softvér, napríklad ImageJ to dokáže, aj keď to samozrejme zaberie určitý čas.  Nemali sme k dispozícii zrkadlovku Canon EOS 5D SR so snímačom  50,6 megapixelov, ktorý  robí fotky s rozlíšením 8688 x 5792 pixelov, kde by sa dal dosiahnuť teoretický oversampling  2x, ale predpokladáme, že aplikovaním vhodného filtra by bol obrázok použiteľný na dekódovanie.

Ak by to fungovalo každé políčko by sa dalo zosnímať na jeden záber a nebolo by ho potrebné skladať s čiastkových záberov. Stačilo by urobiť prípravok, ktorý by riešil synchronizovaný posun filmu a snímanie, náznak riešenia použitím tela starého fotoaparátu a krokového motora alebo čidla riadeného mikrokontrolérom je vo videu.

Resumé: Náš pokus dokázal, že údaje z filmu archívneho systému Piql je možné načítať aj provizórnymi zariadeniami. Skúste to porovnať, ako by ste postupovali v prípade iných médií, napríklad CD, či médií ZIP, alebo JAZZ (niekto si tie médiá možno ešte pamätá). Tam by ste provizórnymi zariadeniami určite neuspeli.

Zobrazit Galériu

Nechajte si posielať prehľad najdôležitejších správ emailom

Mohlo by Vás zaujímať

Technológie

IQOS 3 DUO chce pomôcť ešte viac presadiť bezdymové fajčenie

15.10.2019 14:36

Philip Morris pokračuje vo vývoji technológie IQOS s cieľom pomôcť dospelým fajčiarom prejsť na bezdymové výrobky. IQOS je riešenie typu “Heat-not-burn”, čo znamená, že funguje na báze zahrievania tab ...

Technológie

Bude takto vyzerať smartfón budúcnosti? Spolutvorca Androidu predstavil Project Gem

10.10.2019 14:15

Zatiaľ sú o novom zariadení k dispozícii len obrázky od Andyho Rubina, výkonného manažéra spoločnosti Essential a spolutvorcu Androidu, na ktorých vidíme podlhovastý telefón s veľmi vysokým používateľ ...

Technológie

Robotika: musia byť roboty humanoidné?

09.10.2019 00:10

Rovnaký názov, ako nadpis článku mala aj prednáška profesora Dennisa Honga, riaditeľa RoMeLa (Robotics and Mechanism Laboratory) UCLA na konferencii Slovak TechForum. Dennis predstavil niekoľko veľmi ...

Žiadne komentáre

Vyhľadávanie

MANDAYIT 2019

Najnovšie videá

SlovakiaTech 2019