Kőzetmikroszkópia az Informatika Tükrében

Debrecen Egyetem Természetföldrajzi és Geoinformatikai Tanszék

Szakdolgozat 2009

Kőzetmikroszkópia az Informatika Tükrében

Írta: Papp Sándor III. geoinformatika (BSC) Témavezető: Dr. Rózsa Péter

Tartalomjegyzék

Bevezető 1 Informatika szerepe az oktatásban 1.1 Kőzetmikroszkópia oktatása, és annak nehézségei 2 Célkitűzések 3 Felhasznált programok 3.1 Virtualdub 3.2 Adobe Premiere Pro 3.3 Adobe After Effect 3.4 Adobe Photosop 3.5 Adobe Flash 3.6 Adobe Dreamweaver 3.7 Wampserver 3.8 Mysql, Mysql Front, Php 4 Kőzetmikroszkóp létrehozása 4.1 Lépések megtervezése 4.2 Kőzetforgató elektronika 4.2.1 Elektronika tervezése 4.2.2 Elektronika kivitelezés 4.3 Digitális kapcsolat létrehozása 4.4 Digitalizálás 4.5 Digitális utómunkálatok 4.6 Mikroszkóp programozása 5 Információs honlap 5.1 Honlap tervezése 5.2 Honlap szerkezete és arculata 5.3 Az adatbázis 6 További lehetőségek, fejlesztések Összegzés

Bevezető Szakdolgozatom témájának megválasztásában komoly szerepet játszott, hogy a kőzetmikroszkópia egy olyan tudományág, amelynek széles körű bemutatásának, valamint oktatásának komoly gátat vet a technikai sajátosságokból fakadó hátrányok. Itt értem a speciális műszerek beszerzésének anyagi vonzatát, hiszen egy mikroszkóp beszerzése is komoly anyagi vonzattal jár egy oktatási intézményre nézve, így egy komolyabb „mikroszkóp park” felállítása szinte elképelhetetlen. Egy mikroszkóppal viszont nagyobb volumenű oktatási tevékenység végzése elég nehézkes. Az informatika viszont itt is, mint máshol, jelentősen megkönnyítheti mind az oktatást mind, a későbbi tudományos munkát. A megoldást a mikroszkóp egy számítógépes adaptációja jelenti, amely képes olyan műveletekre, amelyre az eredeti. A téma speciális volta miatt, még nem készült ilyen számítógépes program, így nem állt előttem példa a megvalósítására. Ez még inkább arra sarkalt, hogy minden részletre odafigyelve, egy minél tökéletesebb programot hozzak létre.

A dolgozat során igyekeztem követni az elvégzett munka menetét. Következetesen leírtam az egyes lépéseket, valamint törekedtem a közöttük lévő összefüggésekre is felhívni a figyelmet. Ezen összefüggések elengedhetetlenek ahhoz, hogy a szakdolgozatomat egészében lássuk, valamint a felmerült problémák súlyát mérlegelni tudjuk. Mivel munkám nem klasszikus értelemben vett geoinformatikai témáról szól, és annak javítását minden bizonnyal nem informatikusok végzik, ezért igyekeztem minél jobban körülírni az informatikai lépéseket. Ahol csak tudtam, kerültem a speciálisan informatikai szakszavakat, de még így sem tudtam elérni azok teljes mellőzését.

1. Informatika szerepe az oktatásban Napjainkban az informatika térhódítása megállíthatatlannak tűnik. Korunk diákjai már a számítógép mellett nőttek fel, ismereteik túlnyomó többségét a médiából, valamint a világhálóról szerzik. Már nem okoz gondot az Internet használata, könnyen eligazodnak a különböző számítástechnikai programok között, a számítógép a tanulás szerves részévé vált. A tanulási szokások megváltozása más jellegű oktatási módszereket igényelnek. Lépést kell tartani a fejlődő technikával, és új interaktív, tanulást elősegítő rendszereket kell kidolgoznunk. Ki kell aknáznunk az Internet adta lehetőségeket, hiszen ma már a magyar háztartások többségében van szélessávú Internet-kapcsolat, valamint az iskolák is sokat fejlődtek ezen a téren. További indok az Internet mellett, hogy a fiatalok nagy része napi több órát tölt el az Interneten szörfölve. Miért is ne tölthetné ezt az időt tanulással. 1.1 Kőzetmikroszkópi oktatása, és annak nehézségei

A kőzetmikroszkópia egy igen érdekes tudományág, amely könnyen magával ragadhatja az embert. Egy teljesen új világ nyílik meg a kíváncsi tekintetek előtt, akik az optikán keresztül a kristályok ezernyi színben pompázó sokaságába nyernek betekintést. Az ember azt hinné, hogy a földtudományok egy ilyen izgalmas ágának tanítása rém egyszerű, hiszen a csodálatos kristályok úgymond eladják magukat. Sajnos ez nem így van. Ahhoz, hogy az ásványok föltárják mi is lakozik bennük, egy igen költséges műszerre van szükség. Ez pedig nem más mint maga a mikroszkóp. Sajnos az oktatási intézmények nem engedhetik meg maguknak, hogy minden diáknak biztosítsanak egy műszert. A gyakorlatban ez úgy néz ki, hogy az oktató elmagyarázza mit is kellene látni az adott csiszolatban, beállítja a mikroszkópot, majd a diákok egyenként megtekinthetik mit is rejt az optika. A diákok felsorakoznak a műszer mögött, és mindenki várja a sorát. Mondanom sem kell, hogy így nehéz kialakítani egy komolyabb érdeklődést a diákokban. A sürgetés miatt az egyéni kísérletezgetés lehetősége minimálisra csökken, sőt a többség el is felejti mit is kellene látni. További gondot okoz az otthoni tanulás is, hiszen ha valami nem érthető, vagy kérdés merül fel, annak megválaszolása nem lehetséges, csak egy mikroszkóp segítségével. A diáknak fel kell keresni oktatóját, bemenni a laborba, majd egy csiszolat segítségével megvizsgálni az adott kérdést. Ezt a cécót viszont csak kevesen vállalják, sőt mi van, ha valaki mégis végigjárja ezt az utat, megnézi amit szeretne, majd később hirtelen felötlik egy újabb kérdés.

Minden kezdődik elölről. Ezt a problémát könnyen ki lehet küszöbölni egy informatikai rendszer segítségével, amelyet akár otthonról is az Internet segítségével bármikor elérhetünk. Ki se kell mozdulnunk otthonról, valamint a tanulás közben folyamatosan előttünk van a vizsgált ásvány mikroszkopikus képe, azon vizsgálatokat végezhetünk. Így sokkal gyorsabbá és izgalmasabbá válik a tanulás.

2. Célkitűzések Szakdolgozatom célja egy digitális kőzetmikroszkóp, valamint a hozzá kapcsolódó információs oldal megalkotása. A mikroszkópnak képesnek kell lennie elvégezni azokat a műveleteket, amelyek egy normál mikroszkópnál elvárhatóak. Ilyen például a forgatás, valamint a fokhálózat megjelenítése (Kubovics Imre: Kőzetmikroszkópi I-II című könyve nyomán). Ezeket a lehetőségekhez mérten gyorsan, gördülékenyen hajtsa végre. A mikroszkóp a könnyebb tanulás érdekében mindenki számára elérhetővé kell tenni. Ennek a legegyszerűbb, és legpraktikusabb módja, ha egy mindenki által könnyen elérhető internetes honlapon tesszük közzé, amely így a nap 24 órájában rendelkezésre áll. Ennek az oldalnak a megalkotása is része a munkámnak, hiszen ha csak a mikroszkópot készítettem volna el, akkor az oktatást csak csekély mértékben segítettem volna elő, csak azok tudták volna használni, akik rendelkeznek ezzel a programmal.

3. Felhasznált programok A szakdolgozatom során számos programot használtam. Ezek felhasználásuk sorrendjében: 1. Virtualdub (digitalizálás) 2. Adobe Premiere Pro (videó vágás) 3. Adobe After Effect (szinmanipulálás) 4. Adobe Photosop (képalkotás) 5. Adobe Flash (mikroszkóp) 6. Adobe Dreamweaver (honlap összeillesztés) 7. Wampserver (lokális szerver) 8. Mysql, Mysql Front, Php (Adatbázis létrehozása, lekérdezés) 3.1 Virtualdub A VirtualDub egy ingyenes Video Editor szoftver. Az ingyenesen letölthető programmal nagyméretű fájlokkal (akár 4 GB fölött) dolgozhat. A VirtualDub lehetőséget biztosít a felhasználónak egy videóban különválasztani a hangot és a képet egymástól. AVI és MPEG filmek, mozi fájlok szerkesztésére alkalmas program, amellyel az animációkon effekteket is alkalmazhatunk, újraméretezhetjük őket, valamint a hangot ill. a képet önmagában is kimenthetjük. Szakdolgozatomban ezt a programot a mikroszkópban látható kép digitalizálására használtam. 3.2 Adobe Premiere Pro Az Adobe Premiere Pro egy igen fejlett valós idejű videó editáló program, mely számos újítással rendelkezik, melyek közé tartozik a fejlett színkorrekció, az új, hatékony audió beállítások, és a többszörös, egymásba ágyazott időtengelyek. A több processzorra és hyper-threadingre optimalizált Adobe Premiere Pro a Windows XP alatt futó legújabb generációs Intel Pentium alapú rendszerek adta gyorsaságot használja ki. Szakdolgozatomban videó editálásra használtam.

3.3 Adobe After Effect Az After Effects szavatolja a gyorsaságot, pontosságot és a fejlett eszköztárat, mellyel a film- video- és DVD anyagok utómunkálatai és a különböző speciális effektusok hozzáadása elvégezhető. Újításai között megtalálhatjuk az OpenGL szabványtámogatást, a Photoshop technológián alapuló vektoros festőeszközöket, a javított multiprocesszoros támogatást, stb. A szövegek bevitele, szerkesztése és formázása közvetlenül a kompozíciós ablakban történik. Színkorrekciókat végeztem a program segítségével. 3.4 Adobe Photoshop A Photoshop képviseli a világon a professzionális képszerkesztés alapjait. Segítségével

kompozíciós

montázsgrafikák

készíthetők,

de

valósághű

ecsetstílusai

önmagában is alkalmassá teszik festésre, rajzolásra. Fotográfusok használhatják mint sötétkamrát, ahol hagyományos feladatokat végezhetnek el jóval rövidebb idő alatt, alacsonyabb költségekkel, valamint kijavíthatják a felvételi hibákat. Bármely területen kíván publikálni, a Photoshopban készült grafika minden esetben az első lépést jelenti a munkafolyamatban. A honlap arculatának megtervezésében játszott szerepet. 3.5 Adobe Flash Az Adobe Flash egy olyan professzionális multimédiafejlesztő-alkalmazás, amelynek segítségével könnyedén fejleszthetünk webes alkalmazásokat, játékokat, mozikat, vagy akár mobil tartalmakat. A Flash hatékonyan ötvözi a vektoros rajzolóprogram és a professzionális animációszervező-program minden előnyét. A Flash eredetileg egy egyszerű animáció szerkesztő programnak indult már azonban egy komplex platformmá fejlődött, amely egyaránt alkalmas a mobil tartalmak, interaktív bemutat vagy akár weboldalak készítésére. Flash-sel létrehozott interaktív bemutatót „Movie”-nak, magyarul mozinak hívják. Általában egy SWF kiterjesztésű fájlt jelent, amellyel az átlag felhasználó, egy HTML (web) oldalba integrálva találkozik. A legtöbb ember számára Flash egy mozgó „dolgot” jelent egy weboldalon, régebben szinte csak banner reklámok formájában, ma azonban egyre

gyakrabban úgynevezett Flash alapú videók (pl.: youtube) vagy akár az online szállodafoglalási rendszerekhez hasonló webes alkalmazások formájában is találkozhatunk. A komplett kőzetmikroszkóp létrehozása Flash segítségével történt. 3.6 Adobe Dreamweaver Az Adobe Dreamweaver, vagy egyszerűen Dreamweaver egy html szerkesztő és web fejlesztő program, eredetileg a Macromedia gondozásában. Rendelkezik WYSIWYG szerkesztővel, így biztosítja egyszerre a kódolási környezetet és a vizuális felületen megvalósuló oldaltervezést, amit a Macromedia által jegyzett Roundtrip HTML technikai megoldás segítségével old meg. A honlap elkészítésében volt nagy segítség. 3.7 Wampserver A Wampserver lényegében egy webfejlesztő-keretrendszer Windows operációs rendszerhez. Tartalmazza a PHP, Apache, MySQL rendszereket - mindezeket egy intuitív csomagba ágyazva, amely segítségével nagyon egyszerűen tudunk helyi gépen reális tárhelyet létrehozni. Lokális szerver, mely az adatbázis létrehozásában, számítógépen való tesztelésében játszott szerepet. 3.8 Mysql, Mysql Front, Php A MySQL egy többfelhasználós, többszálú, SQL-alapú relációs adatbázis-kezelő szerver. Az egyik legelterjedtebb adatbázis-kezelő, aminek egyik oka lehet, hogy a teljesen nyílt forráskódú LAMP (Linux–Apache–MySQL–PHP) összeállítás részeként költség hatékony és egyszerűen beállítható megoldást ad dinamikus webhelyek szolgáltatására. A Mysql Front a Mysql programmal összekapcsoló, vizuális környezet, melynek segítségével egy Windows-os ablakból tudjuk irányítani, módosítani az adatbázisunkat. Az honlapot kiszolgáló adatbázist ebben a programban hoztam létre. A PHP (PHP: Hypertext Preprocessor) nyílt forráskódú, számítógépes szkriptnyelv, legfőbb felhasználási területe a dinamikus weboldalak készítése. Emiatt a PHP-t jórészt

szerver-oldalon használják, bár létezik parancssori interfésze is, illetve önálló, grafikus felületű alkalmazások is létrehozhatóak vele. A PHP a legtöbb webszerverre, operációs rendszerre és platformra ingyenesen telepíthető. Manapság több mint 20 millió weboldal és egymillió szerver futtat PHP-t, bár a nyelvet használó oldalak száma 2005 augusztusától kezdve folyamatosan csökken. A PHP emellett az Apache webszerver egyik legnépszerűbb beépülő modulja. A PHP legfrissebb változata az 5.2.9 verziószámú, amely 2009. február 26-án jelent meg. Az adatbázis irányítását, valamint lekérdezéseket, feltöltéseket végezi a program a honlapon belül.

4. Kőzetmikroszkóp létrehozása Miután letisztultak a céljaim, végig kellett gondolni, hogy hogyan is működhet egy ilyen számítógépes program, és milyen lépéseket kell tennem ennek megvalósításához. A program körbe forgatja a kőzet mikroszkopikus képét, és kiírja annak épp aktuális pozícióját fokban. Az mikroszkópon történő vizsgálatok során kiderült, hogy az abban látható kép folyamatosan változik, ahogy a forgatás hatására a kőzet elmozdul. Ez a fény törésének megváltozásának következménye. Éppen ezért nem elég, ha csak egy, a kőzetről készült fotót forgatunk körbe, hiszen az csak egy rögzített pillanatot mutat. Egy videóra van szükség, amely az adott kőzet teljes, 360º-os forgását tartalmazza. A későbbiekben ezt a videót fogom irányítani gombok segítségével, ugyanúgy mintha a mikroszkóp munkaasztalát forgatnám. A videó hosszából fogom származtatni az aktuális fokot is, ezért nagyon fontos, hogy a forgás egyenletes legyen.

4.1 Lépések megtervezése

Fontos volt egy jól követhető terv készítése, amely a későbbiekben jelentősen megkönnyítette a munkámat. A terv elkészítésénél a kényelmi szempontokon túl az idő is fontos tényező volt. Minél kevesebb időt szerettem volna az egyes lépésekkel tölteni, hogy minél hamarabb elkezdhessem az első verzió tesztelését, hogy az esetlegesen felmerülő problémákra is maradjon elegendő idő. Éppen ezért az egy azonos helyszínhez tartozó feladatokat egy helyre vettem, ezzel is időt spórolva. Így a mikroszkóp megalkotását az alábbi lépésekre bontottam: 1. Kőzetforgató elektronika tervezése, megalkotása 2. Digitális kapcsolat létrehozása 3. Digitalizálás, digitális utómunkák 4. Programozás A lépések további lépésekre bonthatóak, de ez a terv jelenlegi irányelvét nem követné, hiszen most helyszínek szerint van az felépítve, és követésével sikerült is minimálisra csökkenteni az egyes helyek közötti ingázást.

4.2 Kőzetforgató elektronika A mikroszkópon található munkaasztalt úgy tervezték, hogy azt kézzel lehessen irányítani, forgatni. A kézzel való forgatás viszont komoly hátrányokkal jár a későbbi munkára nézve. Az Internetes verziót ugyanis gombok segítségével fogjuk irányítani, amelynek megnyomásával a munkaasztal elindul az óramutató járásával megegyezően, vagy ellentétesen. Ahhoz, hogy ez a mozgás egyenletes legyen, a digitalizálás során egyenletesen kell mozognia a munkaasztalnak. Ezt viszont nehezen tudnánk elérni kézi mozgatással, és mivel a mikroszkópban eredetileg nincs beépítve forgató elektronika ezt nekem kellett megépíteni. 4.2.1 Elektronika tervezése Az elektronika megtervezésénél fontos szempont volt a mobilitás. Egy olyan szerkezetet kellett terveznem, amelyet könnyen lehet mozgatni a mikroszkóp esetleges elmozdítása, más terembe szállítása esetén. Arról persze szó sem lehetett, hogy magára a mikroszkópra építsük rá, hiszen ez egy elég drága szerkezet. Így valamilyen külső eszközre volt szükség, amelyet ha a munkaasztalhoz érintek az komótosan elindul. Következő fontos szempont volt a forgatási sebesség. Ha a munkaasztal túl gyorsan forog, akkor a digitalizálás során a kép egyszerűen elcsúszik, elmosódott lesz, ha viszont túl lassan forog, akkor túl nagy lesz a fájlméret. Ne feledjük el, hogy ez egy Internetre szánt alkalmazás, így fontos szempont a méret is. A motor elektronikájának áram ellátását először zsebteleppel képzeltem el, de ez a későbbi áttervezéseknél elvetettem, hiszen ha a zsebtelep esetleg merülni kezd, akkor a forgás lassulni kezd, meghamisítva az eredményeket. A későbbi feldolgozás szempontjából fontos, hogy minden körbefordulás ugyanolyan tempóban, ugyanaddig az ideig tartson. Az is a zsebtelep ellen szólt, hogy a felhasználás során valószínűleg olyan helyen fogom használni, ahol van vezetékes áram.

Forgató elektronika tervrajza. Saját készítésű

4.2.2 Elektronika kivitelezése

Az elektronika megalkotás komoly fejtörést okozott. Bár a tervek elég jól sikerültek, megoldásuk mégse ígérkezett egyszerűnek. Ezen a ponton nagyon sok segítséget kaptam édesapámtól Papp Sándortól, aki fáradhatatlanul kereste velem a legmegfelelőbb megoldást. Az első problémát, az állvány megalkotását könnyen megoldottuk. Egy olyan megoldásra volt szükség, amellyel mobillá tehetjük az elektronikát, mégis könnyen fixre állíthatjuk. Nem akartunk egy komplett állványt építeni, így egy már meglévő technikát alkalmaztunk. Az irodákból jól ismert asztali lámpa hozta a megoldást, hiszen azt könnyedén csatlakoztatni lehet bármely asztalhoz, vázát pedig szabadon lehet mozgatni. A lámpa leszerelése után már kész is volt a szerkezet váza.

Ezek után már csak a villanymotort kellett elkészíteni. Először egy régi walkmann motorját szereltük ki, de az túl gyengének bizonyult, nem bírta megmozdítani a munkaasztalt, majd a későbbi próbálkozások során ki is lehelte lelkét. Hosszas családi kupaktanács után, a választás egy másik villanymotorra esett. A mezőgazdasági gépekről jól ismert úgynevezett „sárga villogó”-t forgató elektronikát választottuk, mivel ennek elég lassú a forgása, ami fontos tényező, valamint a nyomatéka is elég nagy a munkaasztal folyamatos mozgásban tartásához. Már csak az áramforrás ellátását kellett megoldani. Ezt pedig egy egyszerű adapterrel oldottuk meg. Ez a megoldás több szempontból is ideálisnak tűnt. A motort így hálózatról is tudjuk működtetni. Továbbá az adapteren egy csúszka segítségével változtatni lehet a leadott feszültséget, így könnyen szabályozhattuk a motorforgási sebességet. Kevesebb áram, lassabb forgást eredményez. Egy további gomb segítségével pedig meg tudtuk változtatni a polaritást, amely a motor forgási irányára van hatással.

A kész forgató mechanika, valamint a digitalizáló eszköz valamint az összekötő kábel. Saját kép

4.3 Digitális kapcsolat létrehozása

Ahhoz, hogy a mikroszkópban látható kép a számítógépen is megjelenjen, létre kell hozni közöttük a kapcsolatot. Ez elengedhetetlen a további munkához. Szerencsére a mikroszkópunk rendelkezik egy kamerával, amely segítségével rögzíthetjük a munkaasztalon történteket. Ez a kamera nem csak rögzíteni képes, hanem a digitális jelet továbbítni is. Rendelkezik egy szabványos RCA kimenettel. Már csak egy digitalizáló kártyára volt szükségem. Ezt egy USB-s tv-kártyával oldottam meg. Azért esett a választásom egy hordoztató külső eszközre, mert így a későbbi alkalmazása során nem kell egy adott számítógépre támaszkodnom, bármely számítógéphez pillanatok alatt csatlakoztatható. Ez elősegíti a mobilitást. A tv-kártya segítségével már valós időben láttam mi is történik a munkaasztalon, és egy program segítségével fel is tudtam venni azt. És már el is érkeztünk a következő lépésünkhöz. 4.4 Digitalizálás

A digitális kapcsolat megléte után el is kezdhettem a munka egyik legfontosabb, és legérzékenyebb részét, a digitalizálást. A munkának ez a része okozta a legtöbb izgalmat, hiszen az itt elkövetett bármilyen hiba a későbbi alkalmazást teljesen tönkre tehette volna. Így nagyon oda kellett figyelni, hogy minden a lehető legnagyobb rendben menjen. Digitalizálás menete: 1. Kapcsolat létrehozása 2. Digitalizáló szoftver beállítása 3. Digitalizálás elindítása 4. Kőzetforgató elektronika elindítása 5. Egy teljes fordulat felvétele 6. Felvétel ellenőrzése 7. Digitális utómunkák

Digitalizálás során egy Virtualdub nevezetű programot használtam. A több szempontból is tökéletes a feladatra. Eredendően videó tömörítésre szolgál a szoftver, így nem volt gond a későbbi fájl formátumokkal, valamint a tömörítéssel sem. A program elindítása után az elektronikát érintettem hozzá a munkaasztalhoz, amely a motor forgó mozgása révén egyenletes mozgással elindult, majd egy teljes kör megtétele után egy kapcsoló segítségével megállítottam azt. Sajnos ez csak elméletben működött ilyen egyszerűen. A mikroszkóp munkaasztala a sok éves használat során már nem járt olyan simán, mint ahogy azt elképzeltem. Több helyen is akadt, fémes hangon súrlódót a foglalathoz, és hiába állítgattam azt, nem sikerült tökéletesen megoldani a problémát. Ez viszont azt eredményezte, hogy azokon a pontokon, ahol a munkaasztal akadt, a motornak jobban kellett erőlködnie, a forgás lassabbá vált, néhány helyen le is állt. Más pontokon viszont, ahol simábban futott a munkaasztal, a forgás felgyorsult, tönkretéve így a digitális képet. Sajnos többszöri próbálkozás, állítgatás után sem sikerült a problémát megoldani. Végleges megoldás a munkaasztal szétszedése, kitisztítása, és pár csepp műszerolaj segítségével a sima futás biztosítása volna. Erre viszont diplomamunkám keretében nem volt lehetőség. Ne feledjük el, hogy egy több millió forintos precíziós műszerről van szó, amelyben avatatlan kezek könnyen kárt tehetnek. A forgás egyenletessége egyik sarokköve diplomamunkámnak, így át kellett értékelnem a lehetőségeket. Arra semmi esélyt nem láttam, hogy a munkaasztal megjavul, és a szerviz kihívása sem volt lehetséges. Végül egy köztes megoldás mellett döntöttem. Elkészítek egy tesztpéldányt, amelyet kézzel forgatok meg. Így ki tudtam próbálni a programot. Így ha ez a probléma megoldódna, utána már csak pár lépést kell újra végigjárni. A rendszer már le lesz tesztelve, és készen áll minden további fejlesztésre. A digitalizálás során a forgatást így manuálisan végeztem. Az egyenletességre törekedtem, ezért csak 180°-ot forgattam. Ezt az értéket még, a lehetőségekhez mérten egyenletes forgás mellett el tudtam érni. Kisebb problémát okozott, hogy a mikroszkópon gyárilag elhelyezett kamera sajnos nem túl modern eszköz. Az objektívja nem túl nagy látószöget tesz lehetővé. De ezt a mikroszkópon elhelyezett optikák állítgatása után meg tudtam oldani. A lehetőségekhez mérten egész nagy látómezőt tudtam elérni. Szerencsére a digitalizálás során egyéb probléma nem merült fel, mind a digitalizáló eszköz, mint a program remekül működött. Így kaptam egy „avi” kiterjesztésű fájlt, amelyre már csak a digitális utómunkák vártak.

Nikon Microphot-SA kőzetmikroszkóp. Saját kép 4.5 Digitális utómunkák A digitalizálás során létrehoztunk egy 180°-os forgást tartalmazó videó fájlt. A digitalizálást viszont még a forgás megkezdése előtt elindítottuk, így a videó fájlunk olyan részt is tartalmaz, amelyben a kőzet nem forog, áll egy helyben. Ezeket a részeket ki kellett vágnunk a filmből. Egy professzionális videó vágó programot használtam erre a célra, az Adobe Premier Pro-t. A vágás nem okozott semmilyen problémát. Meg kellett keresni azt a pontot a videóban, amikor a forgás elkezdődött, valamint azt, amikor a forgás abba maradt. A köztes rész az úgynevezett hasznos rész, amellyel később dolgozni fogunk. A mikroszkóp kamerájában elhelyezett képalkotó chip sajnos elavultnak bizonyult. A kép fakó volt, nem volt elég kontrasztos. Ezeket a problémákat feltétlenül orvosolni kellett, hiszen a vizsgálatok során fontos a mikroszkópban látható kőzetek színe is. Szükség volt tehát egy kis színkorrekcióra. Erre a célra az Adobe After Effect nevű programot használtam, amely magas színtű film utómunkálatokat tesz lehetővé. Nekünk nem volt szükség ilyen professzionális szoftverre, de az esetleges minőségi romlás miatt mégis erre esett választásom.

Sajnos így is csak kis mértékben tudtam minőségromlás nélkül emelni a telitettséget, de úgy gondolom, hogy oktatási célra még pont ideális. Mindezek után a programozásra alkalmas formába kellett hoznom a videó fájlomat. A programozást az Adobe Flash nevű programban végeztem. Ha egyszerűen a videó fájlt importáltam volna ebbe a programba, nem lett volna esély annak programozására. Egy, a Flash által is ismert és használt fájlformátumra volt szükség. Az After Effect szerencsére ismeri a Flash programot, és lehetőséget biztosít egy, a Flash számára is olvasható fájlformátumba való exportálásra. Ez pedig az úgynevezett „swf”. A színkorrekción átesett videónkat egy ilyen „swf” fájlba mentettem ki, amelyet így már könnyen importálni tudtam a Flash-be. Már semmi akadálya nem volt a programozás elkezdéséhez. 4.6 Mikroszkóp programozása

A digitális kőzetmikroszkóp programozását a Flash nevű programban végeztem, amely egy saját Actionscript nevű programnyelvvel rendelkezi. A programozás során egy úgynevezett Timeline-t azaz idősíkot irányítunk, ugyanis a Flash mozikat hoz létre, és ezek tudjuk például elindítani, megállítani a programozás segítségével. Ez egy úgynevezett objektum orientált programozási nyelv, ami röviden azt jelenti, hogy minden eszköznek amelyet irányítani akarunk adunk egy nevet, majd néven szólítjuk, és megmondjuk mit csináljon. Például: Előre gomb » ha lenyomnak » indítsd el a mozit. A programozást is több munkafázisra bontottam. Ezek: 1. Videó fájl importálása 2. A mikroszkóp arculatának elkészítése 3. Programozás 4. Végleges mikroszkóp exportálása Mivel az előző lépésekben gondosan előkészítettük a videó fájlunkat, így az importálás nem okozott komolyabb problémát. Azt viszont tudni kell, hogy a Flash kulcskockákkal dolgozik. Az importálás során minden egyes kulcskockára egy kép került. Valahogy úgy lehet ezt elképzelni, mint egy rajzfilmet, ahogy megy előre a videó a képkockák egyesével játszódnak le. Mivel minden egyes képkocka külön kulcskockán

szerepel, ez azt jelenti, hogy annyi kép fájl van, ahány kulcskockánk. Jelen esetben ez 230. A sok kulcskocka nagyobb fájl méretet eredményez, ami nem túl szerencsés, mivel Internetes felhasználásra szántam munkámat. Ezzel a problémával később foglalkozom. A programozás megkezdése előtt meg kell tervezni a végleges arculatot, mivel a programozás során felhasználjuk a grafikus elemeket. A különböző gombokat előbb meg kell rajzolnunk, majd a program segítségével meg tudjuk adni, milyen műveleteket hajtsanak végre. A grafikus elemeket magában a Flash-ben készítettem el. Ennek fő oka, hogy a Flash úgynevezett vektorgrafikus felületet használ, amely matematikai úton állít elő grafikus felületet. Legnagyobb előnye, hogy kisebb fájlméretet eredményez, így a későbbi Internetes felhasználásnál során gyorsabb lehet a program. A grafika készítése során szükségem volt két gombra, amellyel a virtuális munkaasztalt óramutató járásával megegyezően, illetve ellentétesen tudom forgatni. Szükség volt még egy mezőre, ahol a gép kiírja, hogy hány foknál tart éppen a munkaasztal. A többi grafikának már csak esztétikai funkciója van, így azt nem is részletezném A programozást a fent említett Actionscript nyelv segítségével végeztem. Az előző lépésben elkészítettem a gombokat, melyek a munkaasztalt hivatottak irányítani. Az egyik gomb az „elore_btn” míg a másik a „vissza_btn” nevet kapta. Készítettem egy mező, ahol az asztal épp aktuális állását kell kiíratnunk. Erre azért van szükség, mert a kristályok fontos tulajdonságait ehhez mérjük (pl.: kioltási szög). A mező a „fok_txt” nevet kapta. A videó fájlunk pedig egy Flash moziban lett eltárolva, amely a kozet_mc nevet kapta. A nevek végén lévő jelzések (_btn, _txt, _mc) a kód könnyebb áttekinthetőségét segíti, valamint a későbbi esetleges javításokat segítik elő. A _btn az angol button azaz gomb, a _txt az angol text azaz szöveg, míg a _mc az angol movie clip rövidítése. Miután minden a rendelkezésre állt, már csak a kódot kellett megirni A program forráskódja: stop(); kozet_mc.stop(); //segédválozók elore = false; vissza = false;

//elore

gomb funkciója

elore_btn.onPress = function() { elore = true; }; elore_btn.onRelease = function() { elore = false; }; // vissza gomb funkciója vissza_btn.onPress = function() { vissza = true; }; vissza_btn.onRelease = function() { vissza = false; };

_root.onEnterFrame = function() { if (elore) { kozet_mc.nextFrame(); } if(vissza){ kozet_mc.prevFrame(); } // a fokok kiiratása if(kozet_mc._currentframe == 1 ){ fok_txt = 0;}else{ fok_txt = 180/230*kozet_mc._currentframe; };}; A forráskód magyarázatára a hely szűke miatt nem térnék ki, mindenesetre sokkal egyszerűbb, mint amilyennek tűnik.

Az utolsó lépésben a kész mikroszkópunkat kellett kiexportálni egy „swf” fájlba, amelyet később beépítünk a kész honlapba. Fontos volt a fájl mérete, az Internetes elérés miatt. Itt sokat kellett próbálgatni, hogy minőségromlás nélkül elérjük a kívánt fájlméretet. Muszáj voltam kompromisszumot kötni, de úgy gondolom, hogy a kész mikroszkóp élvezhető marad, és mellette gyorssá is vált a program. Későbbi programozás eljárásokkal ezeken még tudunk javítani.

A végleges kőzetmikroszkóp, baloldal vissza, jobb oldalt előre gombba. Középen pedig a fokokat kijelző mezővel. Saját kép

5. Információs honlap Az egész eddigi munkám hiába való mindaddig, amíg ez a digitális mikroszkóp széles körben elérhetővé nem válik. Hiszen azért készítettem ezt a programot, hogy az eddigi egy mikroszkópos gyakorlatot kiváltsam, egy mindenki számára elérhető rendszerre. Persze megoldható lenne, hogy ez a mikroszkóp kézről-kézre terjedjen, vagy az oktató tanár biztosítson mindenki számára egy példányt, de így nehezen terjedne el széles körben, és csak egy kis belső körnek lenne elérhető. A legegyszerűbb, és legelegánsabb megoldás a világhálón való közzététel. Így mindenki, aki érdeklődik a kőzetmikroszkópia iránt azonnal, otthonról el tudja érni a nap bármely szakában. Külső kutatásokhoz is segítséget tud nyújtani, esetleg prezentációk szerves részét alkothatja.

5.1 Honlap tervezése

A honlap esetében inkább az egyszerűségre törekedtem. Nem akartam nagy összefüggő bonyolult menüt kialakítani, hiszen abban könnyen belezavarodhat az ember. Így mellőztem minden zavaró tényezőt, és csak a lényegre koncentráltam. A honlap létrehozásához az Adobe Dreamweaver nevű programot használtam, amely egy remek megoldás, ha még nem vagyunk elég magabiztosak a html, php, css programozásában. A laphoz tartozó designe elemekhez az Adobe Photoshop nevű programját használtam, valamint a lapon található menügombokhoz a Macromedia Flash programját használtam. 5.2 Honlap szerkezete és arculata

Négy menüpontot hoztam létre, melyek lefedik a honlap álltak támasztott követeléseket. Ezek: 1. Kezdőlap 2. Ásványok 3. Bejelentkezés 4. Kapcsolat

A kezdőlapon olvasható a honlap rövid célkitűzése, valamint pár szó a látogatóhoz. A kapcsolatok menüben, pedig az email címem szerepel. Amennyiben valakinek valamilyen észrevétele van a honlappal kapcsolatban, esetleg egy hibát fedezett fel, ide nyugodtan írhat, és a lehetőségekhez mérten záros időn belül reagálok rá. A legfontosabb menüpont az Ásványok menüpont alatt található. Erre kattintva egy olyan lapra jutunk, amelyen fel vannak sorolva a honlapon található már kész digitális mikroszkóppal rendelkező ásványok. Minden egyes név egy hivatkozás, melyre kattintva egy másik lapra jutunk, melynek a tetején megjelenik az ásvány neve, alatta maga a Flash fájl, mely tartalmazza a mikroszkópunkat. Lentebb egy rövid leírás, honnan származik az ásvány, valamint mik láthatóak a csiszolatban. Legalul pedig egy táblázat található, amely tartalmazza az adott kőzet legfontosabb tulajdonságait (Nevét, színét, kristályrendszerét). Így kerek egészet alkotva ez a menüpont kielégít minden igényeket, amelyek a kőzetmikroszkópia sikeres elsajátításához szükséges. Az utolsó menüpont a Bejelentkezés, amely egy technikai menüpont. Az oldal karbantartására szolgál. Azért jött létre, hogy akik nem ismerik az adott programozási nyelvet, ne kelljen küzdeniük vele, ebben a menüpontban programozási tudás nélkül, csak a menüpontokat használva tartalmakkal tudja feltölteni az oldalt. Csupán ki kell tölteni a megfelelő mezőket, beimportálni a mikroszkópot tartalmazó Flash fájlt, és az oldal automatikusan a megfelelő helyre feltölti azokat. Amint visszamegyünk az ásványok menüpontba az új tartalom már meg is jelenik az elérhető ásványok között. Fontos, hogy az oldalra nem lehet regisztrálni, plusz tartalmakkal nem bír. Bejelentkezni csak azok tudnak, akiknek a rendszergazda felhasználó nevet, valamint jelszót adott. Az arculat megtervezésénél az összhangra törekedtem. Nem szerettem volna egy kihívó oldalt alkotni. Fontos volt számomra, hogy egy visszafogott, de mégis modern oldal látszatát keltsem. Ezért esett a választásom a kék, és a szürke színekre. A honlap arculatát ez a két szín határozza meg.

A kész honlap arculata. Saját kép.

A honlapon található Tokaji Andezit mikroszkopikus képe, valamint annak jellemzői. Saját kép

5.3 Az adatbázis A honlap mögött egy Mysql adatbázis húzódik meg. Egy ilyen kis honlap első pillantásra nem indokolná egy komolyabb adatbázis jelenlétét, de a későbbi fejlődéshez elengedhetetlen egy jól működő dinamikusan fejleszthető adatbázis. Az adatbázis megkönnyíti az adatok kezelését, lekérdezését, tárolását. Ugyan most még csak egy kőzet képét tartalmazza a honlapom, de a későbbi munkák során akár több tíz kőzet kerülhet fel a honlapra. Mindegyikről információt kell tárolnunk, valamint magát a Flash állományt. Ez honlapok segítségével nagyon körülményes lenne megoldani, hiszen annyi oldalt kellene elkészítenünk, ahány kőzetet felviszünk. Egy esetleges költözés esetén, vagy arculat váltásnál az összes lapot külön kellene átformálni. Ez embert próbáló feladat lenne. A mi adatbázisunk egyenlőre 3 táblát tartalmaz, köztük kapcsolat van, így könnyen hivatkozhatunk egyikről a másikra. Külön táblázatba tároljuk a felhasználó neveket, és jelszavakat, külön tábla van az ásványok tulajdonságait, és magát a Flash állományunkat. A harmadik tábla, pedig már előrevetíti a honlap jövőjét. Ez az adatbázis még nem aktív, de az oldal fejlődésével szükség lesz rá. A fejlesztések részben részletesen kitérek erre is. Magát az adatbázis bármennyi adat befogadására képes, így nem szab gátat a kőzetek mennyiségének. A struktúrából fakadóan nagy mennyiségű adat mellett is gyors tud maradni, ezzel jelentősen gyorsítva a honlap működését. Lekérdezések pedig egy PHP nevű programnyelv segítségével történik.

6. További lehetőségek, fejlesztések Egy ilyen jelleg munkának csak állomásai vannak, de a munka soha nem érhet véget. Bőven marad tennivaló a jövőre nézve is. A munka bonyolultságát, valamint a sok hibalehetőségeket szem előtt tartva először csak a főbb funkciókat készítettem el, majd ha ezek hiba nélkül futnak, akkor lehet továbbfejleszteni azt. Az első tesztelések pozitívnak bizonyultak, így már most folyik az előrelépés. A kőzetmikroszkóp egy igazi mikroszkóp tulajdonságainak csupán a töredékét tudja még, de ha komolyabb kutatásokat is akarunk vele végezni, elengedhetetlen a további fejlesztés. Sőt az informatika révén plusz tulajdonságokkal vértezhetjük fel. Egy még tesztelés fázisában lévő verzió már képes az aktuális pillanatban látható kép kimentésére. Ez nagyban megkönnyíti az esetleges dolgozatok, publikációk anyagának színesebbé tételét. Sőt, a kutatók egy része ma is analóg technikával készít képeket a csiszolatról, ebben is sokat segíthet a programom. További gombokat is tervezek a mikroszkópra, amelyekkel már képes lesz különböző szűrőket alkalmazni. A legfontosabb a keresztezett Nikon, valamint Párhuzamos Nikon közötti váltás lehetősége. A honlap sem maradhat sokáig a jelenlegi állapotában. Adatbázis szinten már említett készületeket megtettem a továbblépéshez. Egy teljesen új menüpontot szeretnék beépíteni a honlapba. Jelenleg csak a kőzet csiszolatáról, mikroszkopikus képéről kaphatunk információt, de magáról a kőzetről nem. Indokolt tehát egy olyan menüpont, amelyben magáról a kőzetről kapunk információt úgy, mint: szín, előfordulás, társulások stb. Valamint képekkel is illusztrálom azt. Ezen lap alján pedig egy link segítségével át lehet menni a mikroszkopikus képére, és kiegészíteni az eddigi információkat. Amennyiben ez megvalósul, akkor ez a honlap egy teljes, kerek kőzettani információs központtá válhat, ahol nem csupán a kőzetről, hanem annak mikroszkopikus képéről kaphatunk információt, valamint vizsgálatokat végezhetünk azon.

Összegzés Szakdolgozatom elején kitűzött célokat a munka során felmerült technikai problémák a munka egészének átértékelésére adott okot. Miután világossá vált, hogy a munkaasztal körbefogatása mindaddig nem megoldható, amíg azt meg nem javítják, úgy döntöttem, hogy magára a programra koncentrálok. A program jelenlegi állapotában is jól megállja a helyét, minden funkciója tökéletesen működik. A honlap többszöri tesztelés után sem adott aggódásra indokot, jelenleg is fut egy verziója a világhálón. Panasz eddig nem érkezett rá. Mindent összevetve a technika készen áll arra, hogy miután a mikroszkópot megjavították, csupán pár lépést kell tenni, hogy az immár tökéletes Internetes kőzetmikroszkópot közzé tehessem, elősegítve annak oktatási tevékenységét. A további bővítésre is készen áll a honlap, akár több száz kőzet adatait is képes tárolni. A bejelentkező menü lehetővé teszi, hogy bárki könnyedén frissítse az oldal tartalmát. Tehát semmilyen, a programból fakadó akadály nem áll egy oktatást elősegítő információs portál útjában. Remélem,

hogy

szakdolgozatommal

sikerült

összhangba

hoznom

a

kőzetmikroszkopiát és az informatikát, lehetőséget adva arra, hogy kiaknázzuk az informatikában rejtőző lehetőségeket.

Az elkészült honlap első verziója megtalálható:

http://leszdiplomam.uw.hu/

Felhasznált irodalom

Adobe Creative Team (2005): Adobe After Effects 6.5 & Encore DVD, Perfact-Pro Kft. Adobe Creative Team (2005): Adobe Premiere Pro 1.5, Perfact-Pro Kft. Juli C. Meloni (2003): Tanuljuk meg a Mysql használatát 24 óra alatt, Kiskapu Kft. Kubovics Imre (1990): KŐZETMIKROSZKÓPIA I-II, Nemzeti Tankönyvkiadó Magócsi Márton (2007): Dreamweaver CS3 Egyszerűen, Perfact-Pro Kft. Marc Péter (2001): Macromedia Flash 5 - Interactivity by Design, Extra-Plan Kft Matt Zandstra (2001): Tanuljuk meg a PHP4 használatát 24 óra alatt, Kiskapu Kft Dr. Pétery Kristóf PhD (2004): Adobe Photoshop CS Kezdő lépések, Mercator Stúdió http://www.virtualdub.org/ http://www.swf.hu