LUENTO 3 INTERNET & KUVANKÄSITTELY

Transkriptio

1 LUENTO 3 INTERNET & KUVANKÄSITTELY TIEY4 TIETOTEKNIIKKATAIDOT ELOKUU 2017 JUHANI LINNA ANTTI SAND

2 LUENTO Tällä luennolla Taustaa harjoituksiin 5 ja 6: 1. Yleistä kurssiasiaa 2. Tiedon pakkaaminen 3. Internet 4. Selaimet ja tiedonhaku 5. Kuvankäsittely Kalvojen materiaali Antti Sand ja Juhani Linna

3 1. YLEISTÄ KURSSIASIAA Harjoituksista Vertaisarvioinneista

4 1. YLEISTÄ KURSSIASIAA HARJOITUKSISTA H5 (Internet) ja H6 (Kuvankäsittely) harjoitukset Taustaa molempiin tällä luennolla Deadline klo 18:30.

5 1. YLEISTÄ KURSSIASIAA VERTAISARVIOINNEISTA H3 ja H4 vertaisarvioinnit samalla kun H5 ja H6 palautus Ohjeet WETO:ssa Harjoitusten arvioimiseen ja pisteytykseen Ohjeet kurssisivuilla Arvioimiseen yleisellä tasolla (ml. Malliarvio) Deadline klo 18:30 Tulokset näkyvillä (ehkä aiemminkin) Vertaisarvioinnit H5 ja H6 jaetaan illalla

6 2. TIEDON PAKKAAMINEN Tieto tietokoneessa Tiedon pakkaaminen Pakkaustyökaluja

7 2. TIEDON PAKKAAMINEN TIETO TIETOKONEESSA Tietokone on viimekädessä laskin Tietokoneen käsittelemä tieto on täsmällistä ja rajallista, digitaalista Täsmällinen tieto voidaan kopioida ja siirtää (täsmälleen) samanlaisena Vastakohtana analoginen tieto, joka voi sisältää teoriassa äärettömästi sävyeroja Digitaalisuus on toteutettu tietokoneissa ns. Binäärijärjestelmällä Kaksikantalukujärjestelmä, voidaan laskea myös 16-kantalukujärjestelmällä (hexadesimaalijärjestelmä) Kaikki tieto on viimekädessä bitteinä (0 tai 1) ja bittijonoina Käyttöjärjestelmä ja ohjelmat tulkitsevat bittijonoja käyttäjälle

8 2. TIEDON PAKKAAMINEN TIETO TIETOKONEESSA Bitti (b=bit) vastaa siis yhtä kaksitilaista tietoa (0 tai 1) Tavu (B=Byte) on kahdeksan bitin pituinen tieto (esim ) Arkikielessä bitti ja tavu usein sekoittuvat Sana (W=word) on 1-8 tavua (8-64 bittiä) Kuvaa minkä pituisia jonoja koneen suoritin käsittelee: Vrt. 32- ja 64 bittinen Windows Nykyään yleensä 64 bittiä Kilotavu (kt, kb) = noin tuhat tavua (1024 B, 2 10 ) Käytännössä? 1 kb on noin vajaa arkillinen tekstiä Megatavu (MB) noin miljoona tavua (1024*kB, 2 20 ) Gigatavu (GB) noin tuhat miljoonaa tavua (1024*MB, 2 30 ) Teratavu (2 40 ) esimerkiksi ulkoisessa kiintolevyssä Exa, peta, yotta, pilvipalveluissa

9 2. TIEDON PAKKAAMINEN MIKSI TAVU? Tietokoneet kehitettiin lähinnä englanninkielisillä alueilla Merkkijärjestelmä rajoittui siis latinalaisiin aakkosiin (ilman diakriittisiä tarkkeita) [A-Za-z] ja arabialaisiin numeroihin [0-9], sekä välimerkkeihin. Todettiin, että 7 bittiä riittää jokaisen merkin yksilöimiseen (0-127, eli 128 erilaista bittijonoa) 95 kirjoitusmerkkiä ja 33 ohjausmerkkiä, kuten rivinvaihto, välilyönti, yms. Mutta 7 ei ole kahden potenssi, joten oli helpompaa tuhlata yksi bitti ja määrittää tavu kahdeksaksi bitiksi Näin vaihtoehtojen määrä kaksinkertaistui 256:een Muut merkistöalueet hyödynsivät ylijääneet vaihtoehdot diakriittisiin tarkkeisiin kukin tavallaan (aikana ennen Internetiä ei ollut juurikaan motivaatiota koordinoida standardia) Tästä syystä teksti saattaa joskus näyttää erikoismerkkien sekasotkulta, jos merkistökoodausta ei ole valittu oikein

10 Miksi? 2. TIEDON PAKKAAMINEN TIEDON PAKKAAMINEN Tilan säästäminen tallennuksessa ja nopeuden lisääntyminen tiedon siirtelyssä Miten Esim. tiivistämällä pakkausalgoritmin avulla bittijonot Pakkaus: Alkuperäinen tiedosto Pakattu tiedosto Purku: Pakattu tiedosto Pakkausohjelma Pakkausohjelma Alkuperäinen tiedosto

11 2. TIEDON PAKKAAMINEN PAKKAUSTYÖKALUISTA Automaattinen pakkaus Tietoa pakataan usein ilman, että käyttäjä voisi siihen vaikuttaa Esimerkiksi useissa mediatiedostotyypeissä, kuten JPEG, MPEG tai MP3 Valmiiksi pakatut tiedostotyypit eivät juurikaan uudelleenpakkaudu Matkapuhelinverkot, Internet-puhelut Pakkausohjelmat (H5) Manuaaliseen tiedostojen pakkaukseen kehitettyjä ohjelmia, joista monet ilmaisia Esimerkiksi WinRAR, WinZip, 7-Zip Tuottavat (ja purkavat) pakattuja tiedostoja, joiden tiedostopäätteenä tyypillisesti.zip Muita myös arj, rar, 7z, Mahdollistavat tiedostojen salasanasuojauksen

12 2. TIEDON PAKKAAMINEN PAKKAUSTYÖKALUISTA Jos jokainen merkki on yhden tavun mittainen Esim. A = , a = merkkijono AAaa veisi 4 tavua ( ) Mutta jos tekstissä tietyn merkin frekvenssi on suurempi kuin jonkin toisen, jokaiselle ei enää kannata varata 8 bittiä Sovitaan, että useimmin toistuva merkki kuvataankin pienemmällä bittimäärällä harvemmin toistuvalle pitää silloin varata enemmän bittejä (jotta jokainen käytetty merkki on yksilöitävissä) Merkkijonosta puutuville mahdollisille merkeille ei tarvitse varata yhtään bittiä Samalla kuitenkin yhteenlaskettu bittimäärä vähenee Lopullisesta koosta voidaan siten vähentää saavutettu säästö vähennettynä tiedolla siitä, miten korvaus tapahtui 0011 (A = 0, a = 1, 0 = , 1 = ) Tässä esimerkissä ei välttämättä saavutettu pakkaushyötyä, mutta jos samaa kaavaa jatkaa pidemmälle merkkijonolle, jossa on selkeät frekvenssierot, hyöty kasvaa

13 Esimerkkejä 2. TIEDON PAKKAAMINEN PAKKAUSTYÖKALUISTA

14 3. INTERNET Lyhyt historia Lyhyt määrittely

15 3. INTERNET LYHYT HISTORIA Perusta USA:n puolustusvoimien ARPAnet-tietoverkossa 1960-luvulla Number of worldwide internet hosts in the domain name system (DNS) from 1993 to 2016 (in millions) Laajentui 1970-luvulla yliopistoihin 1980-luvulla yritykset; sähköposti 1988 Suomi (Funet) 1990-luvulla kaupallistaminen verkko operaattoreiden hoidettavaksi; www, graafiset selaimet ym luvulla kv. verkkokauppa, some ja käyttäjien luoma sisältö, mobiili 2010-luvulla asioiden internet, langattomat laajakaistat

16 3. INTERNET LYHYT MÄÄRITELMÄ Maailmanlaajuinen tietoverkko, joka yhdistää paikalliset verkot toisiinsa Avoin kaikille, mutta tiedonsiirrossa ja esityksessä on käytettävä yhteisesti sovittuja tapoja Yksinkertaistaen koostuu palvelimista ja päätelaitteista sekä niiden välisestä yhteysteknolgiasta palvelimet luovuttavat tietoa, jonka päätelaite välittää käyttäjälle Www eli hypertekstijärjestelmä on yksi yleinen Internetin palvelumuoto ns. web-sivut ovat wwwsivuja, jotka sijaitsevat palvelimilla ja jotka selain esittää käyttäjälle

17 3. INTERNET LYHYT MÄÄRITELMÄ Web-sivuja tarjoavan (HyperText Transfer Protocol) lisäksi Internet on myös FTP (File Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), DHCP, DNS, ESMTP, IMAP, IRC, LDAP, MGCP, NNTP, NTP, POP3, RPC, RPT, RPTS, SIP, SNMP, SOCKS, SSH, Telnet, TLS/SSL, XMPP

18 3. INTERNET HTTP HTTP on transaktioperustainen Yksi transaktio koostuu täsmälleen yhdestä pyynnöstä ja täsmälleen yhdestä vastauksesta, eivätkä transaktiot tiedä toisistaan Transaktiot ovat tilattomia, edellinen ei vaikuta seuraavaan joten useimmat verkkopalvelut luovat tilan tallentamalla evästeitä, joilla voidaan yksilöidä istunto Esimerkiksi: Haluan nähdä yliopiston etusivun Syötettyäni verkko-osoitteen, selain tekee pyynnön HTTP GET Verkko-osoite tulkitaan IP-osoitteeksi DNS -palvelussa. IP osoite on verkossa olevan koneen tunniste. Kyseinen kone palauttaa sivun kuvaamiseen käytetyn merkkauksen ja mahdolliset kuvat yms. resurssit

19 4. SELAIMET JA TIEDONHAKU Yleistä selaimista Firefox Tiedonhaku Pilvipalvelut

20 4. SELAIMET JA TIEDONHAKU YLEISTÄ SELAIMISTA Selaimia käytetään www-dokumenttien selailuun pöytäkoneella, läppärillä, tabletilla, älypuhelimella jne. Useimmiten maksuttomia Kuluttajalaitteissa lähes aina joku selain esiasennettuna, Windowsissa Internet Explorer tai MS Edge Eri selainten saatavuus eri käyttöjärjestelmille vaihtelee, mutta esim. Windows 7 ja 8 saatavilla kaikki suosituimmat Keräävät kuitenkin kaikenmoista tietoa yksityisyyden ja käyttömukavuuden vaihtokauppa! Suosituimmat selaimet maailmassa 2017 ja (2016) (w3schools.com): Chrome 74 % (69 %): > miljardi käyttäjää Firefox 15 % (18,6 %) Internet Explorer (sis. Edge) 4,8 % (6,2 %) Safari 3,6 % (3.7 %) Eri selaimet tulkitsevat www-dokumentin (hieman) eri tavoin perustoiminnallisuudet kuitenkin hyvin samankaltaisia; valitse itse suosikkisi Pidä kuitenkin selaimesi päivitettynä hyväksymällä automaattiset päivitykset

21 4. SELAIMET JA TIEDONHAKU FIREFOX Voittoa tavoittelemattoman Mozilla-säätiön kehittämä, avoimen lähdekoodin selain, jota käytetään kurssin harjoituksissa Tämän vuoksi kurssilla Firefox eikä Chrome Perusominaisuuksista suomeksi: Opettele ainakin Kirjanmerkkien (bookmark) tehokas käyttö Asetusten muuttaminen Lisäosien asennus (ja poisto)

22 4. SELAIMET JA TIEDONHAKU FIREFOX Firefoxiin on saatavilla useita lisäosia Useimmat maksuttomia Ilmankin pärjää, mutta voivat olla hyödyllisiä tai muuten vaan kivoja viimeaikoina tosin pätkineet päivitysten yhteydessä Useiden lisäosien käyttö saattaa toisaalta hidastaa selainta merkittävästi Lisäosia lisätään, poistetaan ja hallitaan valitsemalla Menukuvakkeesta lisäosat (Add-ons) Suosittuja lisäosia esimerkiksi Adblock Plus; blokkaa mainokset Multi Links; avaa useamman linkin yhtäaikaisesti välilehtiin Google Translator; kääntää websivuja

23 4. SELAIMET JA TIEDONHAKU TIEDONHAKU Tampereen yliopiston kirjasto opastaa Kurssilla tiedonhankintataidot Verkkosivuilla Naamatusten Hakukoneet Indeksoivat Internetiä kaiken aikaa, ja etsivät algoritmeilla indeksitietokannoista tuloksia hakujen perusteella Esimerkkejä hakukoneista Google suurin ja paras; ohjeita Verkkohaku, kuvahaku, kartat, videot Google Scholar (tieteelliset tietokannat) Muita esimerkkejä Bing, Yahoo ja Altavista Tieteelliset tietokannat Kokoavat yhteen tieteellisiä julkaisuja Haku Google Scholarin tai kirjaston Andor-työkalun avulla Pääsy usein rajoitettu; kirjautumalla sisään Andor-työkaluun pääset useisiin käsiksi myös yliopiston ulkopuolelta

24 4. SELAIMET JA TIEDONHAKU PILVIPALVELUT Pilvipalvelut ovat yleistermi verkon yli käytettäville palveluille; viimeaikoina yleistyneet myös henkilökohtaisina kuluttajapalveluina Tieto tai ohjelmat eivät sijaitse käyttäjän koneella, vaan palvelimilla, ja käyttö tapahtuu esim. selaimen kautta Yleisiä kuluttajien pilvipalveluja ovat esimerkiksi Etuja Haittoja Google Drive dokumenttien luontiin, muokkaukseen, jakamiseen OneDrive ja Dropbox tallennustilaa verkkolevyltä Elisan ja Soneran viihdepalvelut Käyttömukavuus Skaalautuvuus Kustannushyöty Vähintään jonkinasteinen riippuvuus verkkoyhteydestä Tietoturvakysymykset

25

26 5. KUVANKÄSITTELY Miksi? Digitaalinen kuva Kuvankäsittelyohjelmat Kuvankäsittelyn perusteita Linkkejä

27 5. KUVANKÄSITTELY MIKSI? Kuvankäsittelyssä muokataan kuvista sopivampia johonkin tarkoitukseen Rajaus, koon muuttaminen, kääntäminen Kallistus, vääntäminen Kontrasti, värikylläisyys, väritasapaino Efektit Kohteiden poistaminen tai lisääminen, kuvien yhdistely Arkista ammattityötä esim. markkinointi- ja mainosalalla ja julkaisutoiminnassa, mutta edistynyt kuvankäsittely tuttua myös esim. lukuisille amatöörikuvaajille

28 5. KUVANKÄSITTELY DIGITAALINEN KUVA Digitaaliset kuvat ovat joko bittikarttagrafiikkaa tai vektorigrafiikkaa Bittikarttagrafiikka Se yleisempi Digikamerat, skannerit Käytännössä kaikki valokuvat Vektorigrafiikka CAD-ohjelmat, 3D-grafiikka Voidaan kuvankäsittelyohjelmassa yhdistää samaan kuvaan vektoritaso ja rasteritaso Vektorointi = bittikarttagrafiikasta vektorigrafiikaksi Rasterointi = vektorigrafiikasta bittikarttagrafiikaksi

29 5. KUVANKÄSITTELY VEKTORIGRAFIIKKA Kuvainformaatio tallentuu oliopohjaisena muotoina ja muotojen ominaisuuksina koordinaatistoon Näiden kuvaolioiden kokoa ja muita ominaisuuksia voidaan myöhemmin muuttaa ilman, että kuvan tarkkuus kärsii Vektorigrafiikkakuvat tiedostoina (suhteellisesti) pienempiä ja tulostus on nopeaa Tiedostomuotoja esim..svg ja.ps Wordin ja PowerPointin piirtotyökalut tekevät vektorigrafiikkaa Piirrokset kuitenkin osana dokumenttia voidaan tallentaa erikseen kuvina, mutta muuttuvat tällöin bittikarttagrafiikaksi Edistyneempiä vektorigrafiikan piirtämiseen soveltuvia kuvankäsittelyohjelmia esim. Inkscape (ilmainen) ja Adobe Illustrator Maalaustyökalut puuttuvat

30 KUVANKÄSITTELY DIGITAALINEN KUVA / BITTIKARTTAGRAFIIKKA Myös: pikseligrafiikka, rasterigrafiikka Bittikarttakuva koostuu pikseleistä, jotka muodostavat ruudukon Kuva muodostuu kauempaa katsottuna Jokaisella pikselillä (vain) yksi väri Kuvan/piirtoalueen koko = pikseleiden määrä leveyssuunnassa x pikseleiden määrä korkeussuunnassa; esim. 840 px x 560 px Bittikarttakuvan piirtäminen = pikseleiden väritystä Bittikarttagrafiikkakuvan kokoa muutettaessa pikselit joudutaan laskemaan uudestaan Tiedostokoot (suhteellisesti) suurempia ja tulostus hitaampaa Tiedostotyyppejä Pakkaamattomia.bmp ja.tiff Häviöllisesti pakattu.jpeg (.jpg) Häviöttömästi pakattuja.png ja.gif 840 Bittikarttagrafiikan piirtämiseen / käsittelyyn soveltuvia ohjelmia ( maalausohjelmia ) esim. Microsoft Paint, Adobe PhotoShop, Corel Paint Shop Pro Kuin paperille piirtämistä, mukana piirtotyökaluja kuten pensseli, maalikannu, pyyhekumi PhotoShopilla ja PaintShopilla voidaan käsittelyvaiheessa luoda kuvaan myös vektorigrafiikkatasoja (vector layer), jos halutaan

31 5. KUVANKÄSITTELY DIGITAALINEN KUVA Vektoriolio tuotetaan laskentakaavalla Lopputulos on täsmällinen, vaikka alkuarvoja muutettaisiin (kokoa kasvatettaessa voidaan tehdä matriisin kertolasku) Rasterigrafiikka tallentaa jokaisen kuvapisteen Kokoa kasvatettaessa kuvapisteitä tulee lisää ja niiden väriarvo pitää päätellä esimerkiksi viereisten pisteiden keskiarvoksi

32 5. KUVANKÄSITTELY DIGITAALINEN KUVA Värisyvyys Kuinka monen bitin avulla pikselin väri ilmaistaan Enemmän bittejä, enemmän mahdollisia värejä Esim. värisyvyydeltään 24 bittinen kuva (tyypillinen.jpg-kuva) = n. 16 miljoonaa väriä ja 8 bittinen kuva (.gif-kuva) = 256 väriä Resoluutio Kuvan tarkkuus (pikseleiden määrä jotain pituusyksikköä kohden, esim. 300 dpi) ja montako pikseliä on käytetty muodostamaan kuvatiedosto Pikseleiden määrä vaakasuunnassa x pystysuunnassa Esim = n. 4 megapikseliä Alkuperäinen merkitys ensimmäinen, arkikielinen merkitys jälkimmäinen

33 5. KUVANKÄSITTELY KUVANKÄSITTELYOHJELMAT

34 5. KUVANKÄSITTELY KUVANKÄSITTELYOHJELMAT Tallennusmuodot! Edistyneemmillä kuvankäsittelyohjelmilla on omat tallennusmuotonsa, jotta kuvia voidaan tallentaa myös muokkausvaiheessa PaintShop Pro: *.pspimage GIMP: *. xcf PhotoShop: *.psd Tallenna kuvasi aluksi ohjelman natiivimuotoon Kuvatiedosto, kuten jpg tai png tallentaa vain väriinformaation. Ohjelman oma tallennusmuoto voi tallentaa esimerkiksi kuvatasoinformaation (tästä lisää harjoituksessa)

35 5. KUVANKÄSITTELY KUVANKÄSITTELYN PERUSTEITA Opettelemme mm. Työkalurivien ja palettien käyttöä, työkalujen löytämistä Edusta- ja taustavärin merkityksen Kuvien suodattamista Alueiden valintaa, ja valitun alueen muokkausta Kahdennusta, ts. kloonausta Piirtotasojen (layers) käyttöä

36 5. KUVANKÄSITTELY KUVANKÄSITTELYN PERUSTEITA Edusta- ja taustaväri Valinta Käytössä on kerralla nämä kaksi työväriä Merkitys vaihtelee työkalun mukaan; esim. reunus- ja täyttöväri tai korvattava ja korvaava väri Keskeistä tässäkin valitse muokattava alue & valitse työkalu! Valintatyökaluja on toimenpiteen keskeisyyden vuoksi useita, pääosin ryhmiteltynä: Geometrisiin valintatyökaluihin (valitaan jonkun muodon mukainen alue) Kuvapisteiden väriarvoihin perustuviin valintatyökaluihin (analysoidaan automaattisesti eroja kuvassa, ja valitaan samankaltainen alue) Taikasauva on kätevä! Piirtotasot (myös kuvatasot).jpg,.png,.bmp ym. kuvassa on vain yksi taso; taustataso eli background Suurin osa yksinkertaisista muokkauksista voidaan tehdä samaan tasoon, mutta monimutkaisemmissa muokkauksissa on syytä käyttää tasoja Tasot ovat ikään kuin päällekkäisiä piirtoalustoja, jotka yhdistämällä luodaan lopullinen kuva Tasoa voidaan muokata itsenäisesti ilman, että muilla tasoilla oleva kuvainformaatio muuttuu Tasoja voidaan järjestää uudelleen, viedä yksi elementti toisen taakse, tai tuoda sen eteen

37 5. KUVANKÄSITTELY KUVANKÄSITTELYN PERUSTEITA Esimerkkejä

38 KIITOS Seuraavaksi kurssilla lähiopetusta Erityistuki harjoituksiin H5 ja H6 tänään iltapäivällä B1084 Mikroluokkatuki harjoitusten tekemiseen maanantaina 8:00-12:30 (H5) ja 13:30 18:00 (H6) ryhmittäin Luento 5 ti :15 B1100! Seuraava dedis!