1.3.1. Принцип растровой графики. Растровое изображение представляет собой мозаику из очень мелких элементов ‑ пикселей. Оно похоже на лист клетчатой бумаги, на котором каждая клеточка (пиксель) закрашена определенным цветом, и в результате такой раскраски формируется изображение (см. рис. 1.7).

Как можно заметить, принцип растровой графики чрезвычайно прост. Он был изобретен и использовался людьми за много веков до появления компьютеров. Изображение строится из дискретных элементов в таких направлениях искусства, как мозаика, витражи, вышивка и др. Другой пример: эффективным способом переноса изображения с подготовительного картона на стену, предназначенную для фрески, является рисование «по клеточкам». Суть этого метода заключается в следующем. Картон с рисунком и стена, на которую будет переноситься рисунок, покрываются равным количеством клеток, затем фрагмент рисунка из каждой клетки картона тождественно изображается в соответствующей клетке стены.

Растровая графика работает с сотнями и тысячами пикселей, которые формируют рисунок. В компьютерной графике термин «пиксель» может обозначать разные понятия, такие как:

Наименьший элемент изображения на экране компьютера;

Отдельный элемент растрового изображения;

Точку изображения, напечатанного на принтере.

Поэтому, чтобы избежать путаницы, будем пользоваться следующей терминологией: видеопиксель ‑ наименьший элемент изображения на экране;

- пиксель ‑ отдельный элемент растрового изображения;

- точка ‑ наименьший элемент, создаваемый принтером.

При этом для изображения одного пикселя могут быть использованы один или несколько видеопикселей или точек.

Экран дисплея разбит на фиксированное число видеопикселей, которые образуют графическута сетку «растр» из фиксированного числа строк и столбцов. Размер графической сетки обычно представляется в форме N М , где N ‑ количество видеопикселей по горизонтали, а М ‑ по вертикали. На дисплеях используются, например, такие размеры графической сетки; 640 х 480, 800 х 600, 1024 х 768, 1240 х 1024 и др. Видеопиксели очень малы (менее 0,3 мм) и расположены близко друг к другу. Чтобы изображение могло восприниматься глазом, его необходимо составить из сотен или тысяч видеопикселей, каждый из которых должен иметь свой собственный цветовой оттенок. Увеличенный видеопиксель представляет собой обычный квадрат.

1.3.2. Достоинства растровой графики. У данного типа графики есть два основных достоинства, а именно:

1.Каждому видеопикселю можно придать любой из миллионов цветовых оттенков. Если размеры пикселей приближаются к размерам видеопикселей, то растровое изображение выглядит не хуже фотографии. Таким образом,растровая графика эффективно представляет изображения фотографического качества.

2.Компьютер легко управляет устройствами вывода, которые используют точки для представления отдельных пикселей. Поэтому растровые изображения могут быть легко распечатаны на принтере.

1.3.3. Недостатки растровой графики. В файле растрового изображения запоминается информация о цвете каждого видеопикселя в виде комбинации битов. Изображение наиболее простого типа имеет только два цвета (например, белый и черный). В этом случае для кодирования цвета каждого видеопикселя требуются два значения, значит, достаточно одного бита памяти ‑ двух (2 1) значений: 0 и 1. Если цвет видеопикселя определяется двумя битами, то мы имеем четыре (2 2) возможных комбинации 0 и 1: 00, 01, 10, 11, значит, уже можно закодировать четыре цвета. Четыре бита памяти позволяют закодировать 16 (2 4) цветов, восемь битов ‑ 256 (2 8) цветов, 24 бита ‑ 16777216 (2 24) различных цветовых оттенков.

Простые растровые картинки занимают небольшой объем памяти (несколько десятков или сотен килобайтов). Изображения фотографического качества часто требуют нескольких мегабайтов. Например, если размер графической сетки 1240×1024, а количество используемых цветов ‑ 16 777 216, то объем растрового файла составляет около 4 Мб, так как информация о цвете видеопикселей в файле занимает

1240 1024 × 24 = 30474240 (бит), или

30474240 ÷ 8 = 3 809 280 (байт), или

3 809 280 ÷ 1024 = 3720 (Кб),

или 3720 ÷ 1024 = 3,63 (Мб).

Таким образом, для хранения растровых изображений требуется большой объем памяти.

Самым простым решением проблемы хранения растровых изображений является увеличение емкости запоминающих устройств компьютера. Современные жесткие и оптические диски предоставляют значительные объемы памяти для данных. Оборотной стороной этого решения является стоимость, хотя цены на эти запоминающие устройства в последнее время заметно снижаются.

Другой способ решения проблемы заключается в сжатии графических файлов, т. е. использовании программ, уменьшающих размеры файлов растровой графики за счет изменения способа организации данных. Существует несколько методов сжатия графических данных. В простейшем из них последовательность повторяющихся величин (в нашем случае ‑ набор битов для представления видеопикселей) заменяется парой величин ‑ повторяющейся величиной и количеством ее повторений.

Такой метод сжатия называется RLE (Run-Length Encoding). Метод RLE лучше всего работает с изображениями, которые содержат большие области однотонной закраски, но намного хуже с его помощью сжимаются фотографии, так как в них почти нет длинных строк из пикселей одинакового цвета.

Сильно насыщенные узорами изображения хорошо сжимаются методом LZW (его название составлено из первых букв фамилий его разработчиков ‑ Lempel, Ziv и Welch).

Объединенная группа экспертов по фотографии (Joint Photographic Experts Group) предложила метод JPEG для сжатия изображений фотографического качества.

Растровое изображение после масштабирования или вращения может потерять свою привлекательность. Например, области однотонной закраски могут приобрести странный узор; кривые и прямые линии, которые выглядели гладкими, могут неожиданно стать пилообразными. Если уменьшить, а затем снова увеличить до прежнего размера растровый рисунок, то он станет нечетким и ступенчатым, а закрашенные области могут быть искажены. Причина в том, что изменение размеров растрового изображения производится одним из двух способов;

Все пиксели рисунка изменяют свой размер (становятся больше или меньше);

Пиксели добавляются или удаляются из рисунка (это называется выборкой пикселей в изображении).

При первом способе масштабирование изображения не меняет количество входящих в него пикселей, но изменяется количество элементов (видеопикселей или точек), необходимых для построения отдельного пикселя и при увеличении рисунка «ступенчатость» становится все более заметной ‑ каждая точка превращается в квадратик.

Выборка же пикселей в изображении может быть сделана двумя способами. Во-первых, можно просто продублировать или удалить необходимое число пикселей. Во-вторых, с помощью определенных вычислений программа может создать пиксели другого цвета, определяемого первоначальным пикселем и его окружением. При этом возможно исчезновение из рисунка мелких деталей и тонких линий, а также уменьшение резкости изображения (размытие). Итак, растровые изображения имеют ограниченные возможности при масштабировании, вращении и других преобразованиях.

1.3.4. Принцип векторной графики. В векторной графике изображения строятся из простых объектов ‑ прямых линий, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников, областей одного или разных цветов и т. п., называемых примитивами. Из простых векторных объектов создаются различные рисунки. Комбинируя векторные объекты ‑ примитивы и используя закраску различными цветами, можно получить и интересные иллюстрации. Векторные примитивы задаются с помощью описаний. Примеры описаний:

Рисовать линию от точки А до точки В;

Рисовать эллипс, ограниченный заданным прямоугольником и т.п.

Информация о цвете объекта сохраняется как часть его описания, т. е. в виде векторной команды (а вот для растровых изображений хранится информация о цвете каждого видеопикселя). Векторные команды сообщают устройству вывода о том, что необходимо нарисовать объект, используя максимально возможное число элементов (видеопикселей или точек). Чем больше элементов используется устройством вывода для создания объекта, тем лучше этот объект выглядит.

Для получения векторных изображений, как правило, используются редакторы векторной графики (Adobe Illustrator CS2, Macromedia Freehand, CorelDRAW), которые широко применяются в области дизайна, технического рисования, а также для оформительских работ. Эти редакторы предоставляют в распоряжение пользователя набор инструментов и команд, с помощью которых создаются рисунки. В процессе рисования специальное программное обеспечение формирует векторные команды, соответствующие объектам, из которых строится рисунок.

Вероятнее всего, что пользователь в редакторе никогда не увидит векторных команд. Однако знания о том, как описываются векторные рисунки, помогают понять достоинства и недостатки векторной графики. Файлы векторной графики могут содержать растровые изображения в качестве объектов одного из типов. Большинство редакторов векторной графики позволяют только разместить растровое изображение в векторной иллюстрации, изменить его размер, выполнить перемещение, поворот, обрезку, но не дают возможности работать с отдельными пикселями. Дело в том, что векторные рисунки состоят из отдельных объектов, с которыми можно работать порознь. С растровыми же изображениями так поступать нельзя, так как объектом здесь является весь растровый фрагмент в целом. Но в некоторых редакторах векторной графики допускается применение к растровым объектам специальных эффектов размытия и резкости, в основе которых лежит изменение цветов соседних пикселей(пиксель обладает одним свойством ‑ цветом).

1.3.5. Достоинства векторной графики. Векторные изображения, не содержащие растровых объектов, занимают относительно небольшой объем памяти компьютера. Даже векторные рисунки, состоящие из тысяч примитивов, требуют память, объем которой не превышает нескольких сотен килобайтов. Для аналогичного растрового рисунка необходима в 10-1000 раз большая память.

Рассмотрим такой пример. Пусть векторное описание квадрата в системе координат экрана определяется следующим образом;

RECTANGLE 1, 1, 200, 200, Red, Green, здесь; (1, 1) ‑ координаты левого верхнего, а (200, 200) ‑ правого нижнего угла квадрата; Red ‑ цвет закраски, Green ‑ цвет контура. Такое описание требует 30 байтов памяти (двоичный код символа занимает 1 байт). Этот же квадрат в виде несжатого растрового изображения с 256 цветами будет занимать память объемом:

200 × 200 ÷ 8= 320000 (бит), или

320000 ÷ 8 = 40 000 (байт), или

40 000 ÷ 1024 = 39,06 (Кб).

Отсюда следует, что несжатое растровое описание квадрата в нашем примере требует в 1333 раза большей памяти (40000 ÷ 30=1333,333), чем его векторное описание. Таким образом, векторные изображения занимают относительно небольшой объем памяти.

Векторные объекты задаются с помощью описаний. Поэтому, чтобы изменить размер векторного рисунка, нужно исправить его описание. Например, для увеличения или уменьшения эллипса достаточно изменить координаты левого верхнего и правого нижнего углов прямоугольника, ограничивающего этот эллипс. И снова для рисования объекта будет использоваться максимально возможное число элементов (видеопикселей или точек). Следовательно, векторные изображения могут быть легко масштабированы без потери качества.

В ряде случаев возможно преобразование растровых изображений в векторные. Этот процесс называется трассировкой. Программа трассировки растровых изображений отыскивает группы пикселей с одинаковым цветом, а затем создает соответствующие им векторные объекты. Однако получаемые результаты чаще всего нуждаются в до­полнительной обработке.

1.3.6. Недостатки векторной графики. Прямые линии, окружности, эллипсы и дуги являются основными компонентами векторных рисунков. Поэтому до недавнего времени векторная графика использовалась для построения чертежей, диаграмм, графиков, а также для создания технических иллюстраций. С развитием компьютерных технологий ситуация несколько изменилась; сегодняшние векторные изображения по качеству приближаются к реалистическим. Однако векторная графика не позволяет получать изображения фотографического качества. Дело в том, что фотография ‑ мозаика с очень сложным распределением цветов и яркостей пикселей и представление такой мозаики в виде совокупности векторных примитивов ‑ достаточно сложная задача.

Векторные изображения описываются десятками, а иногда и тысячами команд. В процессе печати эти команды передаются устройству вывода (например, лазерному принтеру). При этом может случиться так, что на бумаге изображение будет выглядеть совсем иначе, чем хотелось пользователю, или вообще не распечатается. Дело в том, что принтеры содержат свои собственные процессоры, которые интерпретируют переданные им команды. Поэтому сначала нужно проверить, понимает ли принтер векторные команды данного стандарта, напечатав какой-нибудь простой векторный рисунок. После успешного завершения его печати можно уже печатать сложное изображение. Если же принтер не может распознать какой-либо примитив, то следует заменить его другим ‑ похожим, понятным принтеру. Таким образом, векторные изображения иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как задумывалось изначально.

1.3.7. Особенности редакторов растровой и векторной графики. Для начала приведем сравнительную характеристику растровой и векторной графики, а результаты сведем в табл. 1.1.

Графические редакторы ‑ это инструменты компьютерного художника, с помощью которых он создает и редактирует изображения. В настоящее время существует много различных графических редакторов. Поэтому важно знать, какой редактор наилучшим образом подходит для решения конкретной задачи. Улучшение качества изображений, а также монтаж фотографий выполняются в редакторах растровой графики. Для создания иллюстраций обычно используются редакторы векторной графики, которые также называют программами рисования.

Всем привет! Сегодня я расскажу Вам об интеллект-картах. Впервые я с ними познакомилась при прохождении одного тренинга.

Для получения доступа к новому занятию требовалось выполнить домашнее задание. И одним из пунктов было составление интеллект-карты пройденного урока.

Сначала мне показалось это бессмысленным. Но сделав несколько карт, я поняла на сколько гениален этот способ.

Теперь чтобы вспомнить некоторые моменты урока нет смысла смотреть его заново. Достаточно взглянуть на карту и сразу все необходимое всплывет в памяти. Это действительно здорово!

Но давайте обо всем по порядку. Я расскажу что, зачем и как.

Что такое интеллект-карты

Интеллект-карта (ментальная карта, диаграмма связей, карта мыслей, ассоциативная карта, mind map) — это графический способ представить идеи, концепции, информацию в виде карты, состоящей из ключевых и вторичных тем. То есть, это инструмент для структурирования идей.

Структура карты:

• Центральная идея: вопрос, предмет исследования, цель;
• Ключевые темы: структура, заголовки;
• Подтемы: детализация ключевых тем.

Для создания интеллект-карт используются ключевые слова, картинки, символы. Но, как говорится, лучше один раз увидеть. Поэтому предлагаю несколько примеров интеллект-карт:

Примеры интеллект-карт

Существует множество способов создания карт, как простых, так и сложных.

Одна из статей на блоге посвящена методу 6 шляп. Если Вы еще ее не читали, то Вам .

И еще парочка примеров:

Используйте оба полушария мозга

Чем интеллект-карты лучше традиционных заметок?

Этому методу, созданному Тони Бьюзеном, учат финских школьников младшего возраста. И Финляндия имеет лучшие показатели успеваемости среди европейских стран.

Этот способ делать заметки является игровым, веселым и приятным в использовании. Нужно просто перечислить несколько ключевых слов, а затем организовать их логически, что может повлечь возникновение новых идей, а также способствует большей вовлеченности сотрудников во время совещаний.

Исследования Тони Бьюзена (специалиста по когнитивной науке) подчеркивают доминирующую роль левого полушария, как в школе, так и в обществе в целом, в ущерб правому полушарию.

Левое полушарие отвечает за слова, иерархию идей, числа, в то время как правое связано с творчеством, оно управляет пространством, анализирует информацию через краски и ритмы.

В двух словах, левое полушарие отвечает за логику, а правое — за творчество.

При создании обычных заметок Вы используете только левое полушарие, а при создании интеллект-карт Вы задействуете оба полушария.

Ментальная карта объединяет текст с изображениями. Можно провести параллель с разницей между и фильмом: легче запомнить фильм, так как он состоит из образов и звуков.

Хотите больше узнать об интеллект-картах и увеличить свою продуктивность с помощью них, тогда вам сюда .

Сфера применения

Карты можно использовать для:

• запоминания содержания книг и курсов,
• создания заметок,
• поиска новых идей,
• решения сложных проблем,
• запоминания речей,
• структурирования идей,
• запоминания фильмов,
• для тренировки памяти
• для развития творческих способностей,
• для организации мероприятий,
• для запуска проекта.

Если Вы блогер, то Вы можете использовать карты при создании курса или электронной книги, для записи новых идей для статей, для составления плана работы над блогом, для проведения презентация.

Вы также можете использовать интеллект-карту в качестве бонуса за подписку. Кроме этого, Вы можете создавать карту, чтобы запомнить основные идеи из .

Как сделать интеллект карту

Для создания карты Вам понадобятся лист бумаги, карандаши или цветные ручки. Заодно отвлечетесь от компьютера.

Вы всегда начинаете с центра страницы. Это сердце вашей ментальной карты. Вы можете написать слово, символизирующую вашу проблему, например, «отпуск 2015» или нарисовать картинку, символизирующую ее.

Нужно ли хорошо рисовать, чтобы создать карту? Нет! Это ошибочное мнение. Вы создаете mind map для Вас. Главное, чтобы Вы могли распознать, что нарисовано!

Вокруг центральной идеи Вы отмечаете ключевые темы. Используйте цвета!

Ваш мозг любит цвета и запомнит лучше информацию! Используйте только одно слово в каждой теме!

Нужно писать не предложения, а понятия, ключевые слова! Больше рисуйте, небольшая картина стоит тысячи слов! Иногда вы можете даже полностью заменить слова картинками.

Например, вместо того, чтобы писать «телефонный звонок», Вы можете нарисовать телефон, Ваш мозг лучше запомнит изображение.

Возможно, первая карта не будет идеальной, но со временем Вы станете мастером в этом деле. Кстати, данный метод можно использовать для создания .

Создание карты мыслей — увлекательное задание, но стоит заранее отвести определенный лимит времени на эту деятельность, иначе Вы можете потратить больше времени, чем это необходимо, и добавить лишние элементы на карту.

Если Вы считаете, что рисовать Вы не способны, то и это не проблема. Существуют специальные сервисы, с помощью которых Вы в два счета создадите интеллект-карту онлайн бесплатно.

Об одном из них я рассказываю в видео.

Векторная графика.

Цели : Познакомить учащихся с принципами и основными понятиями векторной графики; достоинствами и недостатками векторной графики.

Требования к знаниям и умениям:

Учащиеся должны знать:

• 
  что представляет собой векторное изображение;
• 
  принцип векторной графики;
• 
  основные понятия векторной графики: примитив, векторные команды;
• 
  кто составляет последовательность векторных команд;
• 
  достоинства и недостатки векторной графики.

Учащиеся должны уметь:

• 
  создавать и редактировать векторные изображения с помощью векторного графического редактора.

Программно-дидактическое обеспечение: ПК, плакаты, векторный графический редактор OpenOffice.org Draw.

План занятия.

1. 
   Постановка целей занятия.
2. 
   Изложение нового материала.
3. 
   Практическая часть.
4. 
   Закрепление изученного.
5. 
   Домашнее задание.

Ход занятия.

I. Постановка целей занятия.

1. 
   Что представляет собой векторное изображение?
2. 
   Что представляют собой примитивы?
3. 
   Каков принцип векторной графики?
4. 
   
5. 
   Каковы достоинства и недостатки векторной графики?
6. 
   Как создавать и редактировать векторные изображения с помощью векторного графического редактора OpenOffice.org Draw?

II. Изложение нового материала.

В векторной графике изображения строятся из простых объектов – прямых линий, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников, областей одного или разных цветов и т. п., называемых примитивами . Из простых векторных объектов создаются различные рисунки (рис.1).

Комбинируя векторные объекты-примитивы и используя закраску различными цветами, можно получить и более интересные иллюстрации (рис.2,3).

В трехмерной компьютерной графике могут использоваться объёмные примитивы – куб, сфера и т.п.

Векторные примитивы задаются с помощью описаний. Примеры описаний:

• 
  Рисовать линию от точки А до точки В.
• 
  Рисовать эллипс, ограниченный заданным прямоугольником.

Рис. 1. Простые векторные изображения, созданные путем комбинации окружностей, прямоугольников и линий

Рис. 2. Векторные рисунки

Для компьютера подобные описания представляются в виде команд, каждая из которых определяет некоторую функцию и ее параметры. Символические команды для приведенных выше примеров описаний в векторном формате WMF (Windows Metafile) записываются так:

Рис. 3. Векторные рисунки

Информация о цвете объекта сохраняется как часть его описания, т. е. в виде векторной команды (сравните: для растровых изображений хранится информация о цвете каждого видеопикселя).

Векторные команды сообщают устройству вывода о том, что необходимо нарисовать объект, используя максимально возможное число элементов (видеопикселей или точек). Чем больше элементов используется устройством вывода для создания объекта, тем лучше этот объект выглядит.

Кто составляет последовательность векторных команд?

Для получения векторных изображений, как правило, используются редакторы векторной графики (Adobe Illustrator, Macromedia Freehand, CorelDRAW), которые широко применяются в области дизайна, технического рисования, а также для оформительских работ. Эти редакторы предоставляют в распоряжение пользователя набор инструментов и команд, с помощью которых создаются рисунки. В процессе рисования специальное программное обеспечение формирует векторные команды, соответствующие объектам, из которых строится рисунок .

Вероятнее всего, что пользователь такого редактора никогда не увидит векторных команд. Однако знания о том, как описываются векторные рисунки, помогают понять достоинства и недостатки векторной графики.

Файлы векторной графики могут содержать растровые изображения в качестве объектов одного из типов (рис.4). Большинство редакторов векторной графики позволяют только разместить растровое изображение в векторной иллюстрации, изменить его размер, выполнить перемещение, поворот, обрезку, но не дают возможности работать с отдельными пикселями. Дело в том, что векторные рисунки состоят из отдельных объектов, с которыми можно работать порознь. С растровыми же изображениями так поступать нельзя, так как объектом здесь является весь растровый фрагмент в целом. Но в некоторых редакторах векторной графики допускается применение к растровым объектам специальных эффектов размытия и резкости, в основе которых лежит изменение цветов соседних пикселей (пиксель обладает одним свойством - цветом).

Рис. 4. Фотография, вставленная в документ редактора векторной графики

ДОСТОИНСТВА ВЕКТОРНОЙ ГРАФИКИ

1. Векторные изображения, не содержащие растровых объектов, занимают относительно небольшой объем памяти компьютера. Даже векторные рисунки, состоящие из тысяч примитивов, требуют память, объем которой не превышает нескольких сотен килобайтов. Для аналогичного растрового рисунка необходима в 10 - 1000 раз большая память.

Рассмотрим такой пример. Пусть векторное описание квадрата в системе координат экрана определяется следующим образом: RECTANGLE 1,1,200,200,Red,Green

Здесь: (1, 1) - координаты левого верхнего, а (200, 200) - правого нижнего угла квадрата; Red - цвет закраски, Green - цвет контура.

Такое описание требует З0 байтов памяти (двоичный код символа занимает 1 байт).

Этот же квадрат в виде несжатого растрового изображения с 256 цветами будет занимать память объемом

200  200  8 = 320 000 (бит), или

320 000: 8 = 40 000 (байт), или

40 000: 1024 = 39,06 (Кб).

Отсюда следует, что несжатое растровое описание квадрата в нашем примере требует в 1333 раза большей памяти (40000: З0 = 1333,333), чем его векторное описание.

Таким образом, векторные изображения занимают относительно небольшой объём памяти .

2. Векторные объекты задаются с помощью описаний. Поэтому, чтобы изменить размер векторного рисунка, нужно исправить его описание. Например, для увеличения или уменьшения эллипса достаточно изменить координаты левого верхнего и правого нижнего углов прямоугольника, ограничивающего этот эллипс. И снова для рисования объекта будет использоваться максимально возможное число элементов (видеопикселей или точек). Следовательно, векторные изображения могут быть легко масштабированы без потери качества .

Замечание. В ряде случаев возможно преобразование растровых изображений в векторные. Этот процесс называется трассировкой . Программа трассировки растровых изображений отыскивает группы пикселей с одинаковым цветом, а затем создает соответствующие им векторные объекты. Однако получаемые результаты чаще всего нуждаются в дополнительной обработке.

недостатки ВЕКТОРНОЙ ГРАФИКИ

1. Прямые линии, окружности, эллипсы и дуги являются основными компонентами векторных рисунков. Поэтому до недавнего времени векторная графика использовалась для построения чертежей, диаграмм, графиков, а также для создания технических иллюстраций. С развитием компьютерных технологий ситуация несколько изменилась: сегодняшние векторные изображения по качеству приближаются к реалистическим. Однако векторная графика не позволяет получать изображения фотографического качества . Дело в том, что фотография - мозаика с очень сложным распределением цветов и яркостей пикселей и представление такой мозаики в виде совокупности векторных примитивов - достаточно сложная задача.

2. Векторные изображения описываются десятками, а иногда и тысячами команд. В процессе печати эти команды передаются устройству вывода (например, лазерному принтеру). При этом может случиться так, что на бумаге изображение будет выглядеть совсем иначе, чем хотелось пользователю, или вообще не распечатается. Дело в том, что принтеры содержат свои собственные процессоры, которые интерпретируют переданные им команды. Поэтому сначала нужно проверить, понимает ли принтер векторные команды данного стандарта, напечатав какой-нибудь простой векторный рисунок. После успешного завершения его печати можно уже печатать сложное изображение. Если же принтер не может распознать какой-либо примитив, то следует заменить его другим - похожим, понятным принтеру. Таким образом, векторные изображения иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как хотелось бы .

III. Практическая часть.

Основные понятия

Векторные изображения состоят из графических примитивов.

Графический примитив – это простой графический объект: линия, дуга, окружность, эллипс, прямоугольник и т.п.

Векторные примитивы задаются с помощью описаний. Описания представляются в виде команд, каждая из которых определяет некоторую функцию и её параметр. Векторные команды для рисования формирует специальное программное обеспечение, входящее в состав векторного графического редактора.

Достоинства векторной графики:

1. 
   Векторные изображения занимают относительно небольшой объём памяти.
2. 
   Векторные изображения могут быть легко масштабированы без потери качества.

Недостатки векторной графики:

1. 
   Векторная графика не позволяет получать изображения фотографического качества.
2. 
   Векторные изображения иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как хотелось бы.

Практическая работа 1.2. «СОЗДАНИЕ и редактирование РИсунков в Векторном графическом редакторе»

Цель работы: Научиться:

• 
  использовать различные возможности векторных редакторов: рисовать графические примитивы, трехмерные геометрические фигуры, вставлять текст;
• 
  использовать различные типы заливок;
• 
  устанавливать различные параметры для трехмерных объектов (освещенность, материал, цвет и др.).

Задание 1. Нарисовать различные фигуры. Выполнить заливку созданных объектов. Ввести текст, отформатировать его. Пример выполнения работы представлен на рис.5.

Рис.5. Пример выполнения практической работы

Для этого необходимо:

1. 
   Запустить программу OpenOffice.org Draw .
2. 
   Установить книжную ориентацию страницы и поля по 1 см (Формат ® Страница ).
3. 
   Нарисовать различные фигуры с помощью панели рисования (рис.6):

Рис.6. Панель рисования

Для этого необходимо:

• 
  выбрать нужную фигуру на панели рисования;
• 
  выполнить рисование, удерживая левую кнопку мыши нажатой.

1. 
   Установить для первых, например четырех фигур цвет. Для этого необходимо:

• 
  
• 
  выполнить команду Формат  Область… ;
• 
  перейти во вкладку Область ;
• 
  выбрать цвет заливки (произвольно).

1. 
   Изменить для следующего ряда фигур тип градиентной заливки. Для этого необходимо:

• 
  выделить фигуру щелчком мыши;
• 
  выполнить команду Формат  Область… ;
• 
  перейти во вкладку Градиент ;
• 
  выбрать вид градиентной заливки.

1. 
   Следующий ряд фигур можно заштриховать. Для этого необходимо:

• 
  выделить фигуру щелчком мыши;
• 
  выполнить команду Формат  Область… ;
• 
  перейти во вкладку Штриховка ;
• 
  выбрать вид штриховки;
• 
  при необходимости изменить тип и цвет линии.

1. 
   Для следующего ряда фигур установить заливку в виде текстуры. Для этого необходимо:

• 
  выделить фигуру щелчком мыши;
• 
  выполнить команду Формат  Область… ;
• 
  перейти во вкладку Текстура ;
• 
  выбрать вид текстуры.

1. 
   Следующий ряд фигур заполнить произвольно.
2. 
   Добавить текст. Для этого необходимо:

1. 
   Отформатировать текст с помощью панели форматирования (рис.7):

Рис.7. Панель форматирования

Для этого необходимо:

• 
  выделить текст;
• 
  установить вид, размер, начертание шрифта, выравнивание текста (по центру).

1. 
   Сохранить документ в своей папке под любым именем в оригинальном формате (. odg ).

Задание 2. Нарисовать различные трехмерные тела (шар, конус и т.д.). Для созданных объектов установить различные параметры (режим освещенности, цвет и текстуру поверхности и др.).

Для этого необходимо:

1. 
   Создать новую страницу в созданном документе программы OpenOffice.org Draw командой Вставка  Слайд .

Рис. 8. Вывести на экран панель 3D-объекты (рис.8) командой Вид  Панели инструментов  3D-объекты .

1. 
   Последовательно выбрать на панели и нарисовать в поле рисования Шар , Полусферу , Тор , Конус , Цилиндр и Пирамиду (рис.9).
2. 
   Для созданных объектов установить режим освещенности. Для этого необходимо:

• 
  выделить одну из трехмерных фигур, например шар;

Рис. 9. нажать на правую кнопку мыши, появится контекстное меню (список команд, которые относятся только к выбранному объекту);

Рис.10 Присвоить .

1. 
   Для созданных объектов выбрать тип материала. Для этого необходимо:

Рис.11 установить выбранные свойства, нажав на кнопку Присвоить .

1. 
   Сохранить изменения в файле.

IV. Закрепление изученного.

Для закрепления изученного необходимо попросить детей ответить на вопросы:

1. 
   В виде чего хранится описание векторных изображений?
2. 
   Кто составляет последовательность векторных команд?
3. 
   Почему векторные изображения могут быть легко масштабированы без потери качества?
4. 
   Почему векторная графика не позволяет получать изображений типографического качества?

V. Домашнее задание.

Задание 1.

Создать небольшой рисунок (произвольный) в программе Word, используя возможности встроенного векторного графического редактора (панель рисования).

Выполнить масштабирование созданного изображения: сначала увеличить, а затем уменьшить.

Оценить: изменилось ли качество изображения при масштабировании (улучшилось; ухудшилось; осталось без изменения)?

Задание 2.

Дать сравнительную характеристику растровой и векторной графики. Представить её в виде таблицы:

Таблица 1. Сравнительная характеристика векторной и растровой графики

Основы представления графических данных

Область использования компьютерной графики

Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было реализовано в середине 50-х годов для больших ЭВМ, применявшихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью подавляющего числа компьютерных систем, в особенности персональных. Графический интерфейс пользователя сегодня является стандартом “де-факто” для программного обеспечения разных классов, начиная с операционных систем.

Компьютерная графика- область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов Она охватывает все виды и форм представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе (бумага, кинопленка, ткань и прочее). Визуализация данных нашла применение в самых разных сферах человеческой деятельности. Для примера возьмем медицину (компьютерная томография), научные исследования (визуализация строения вещества, векторных полей и других данных), мод

Кодирование графических данных

Если рассмотреть с помощью увеличительного стекла черно-белое графическое изображение, напечатанное в газете или книге, то можно увидеть, что оно состоит из мельчайших точек, образующих характерный узор, называемый растром

растр - это метод кодирования графической информации, издавна принятый в полиграфии.

Поскольку линейные координаты и индивидуальные свойства каждой точки (яркость) можно выразить с помощью целых чисел, то можно сказать, что растровое кодиро­вание позволяет использовать двоичный код для представления графических дан­ных. Общепринятым на сегодняшний день считается представление черно-белых иллюстраций в виде комбинации точек с 256 градациями серого цвета, и, таким образом, для кодирования яркости любой точки обычно достаточно восьмиразряд­ного двоичного числа.

Для кодирования цветных графических изображений применяется принцип декомпо­зиции произвольного цвета на основные составляющие. В качестве таких состав­ляющих используют три основные цвета: красный (Red, R), зеленый (Green, G) и синий (Blue, В). На практике считается (хотя теоретически это не совсем так), что любой цвет, видимый человеческим глазом, можно получить путем механического смешения этих трех основных цветов. Такая система кодирования называется систе­мой RGB по первым буквам названий основных цветов.

Если для кодирования яркости каждой из основных составляющих использовать по 256 значений (восемь двоичных разрядов), как это принято для полутоновых черно-белых изображений, то на кодирование цвета одной точки надо затратить 24 разряда. При этом система кодирования обеспечивает однозначное определение 16,5 млн различных цветов, что на самом деле близко к чувствительности челове­ческого глаза. Режим представления цветной графики с использованием 24 дво­ичных разрядов называется полноцветным (True Color).

Каждому из основных цветов можно поставить в соответствие дополнительный цвет, то есть цвет, дополняющий основной цвет до белого. Нетрудно заметить, что для любого из основных цветов дополнительным будет цвет, образованный суммой пары остальных основных цветов. Соответственно, дополнительными цветами являются: голубой (Cyan, С), пурпурный (Magenta, М) и желтый (Yellow, Y). Принцип декомпозиции произвольного цвета на составляющие компоненты можно приме­нять не только для основных цветов, но и для дополнительных, то есть любой цвет можно представить в виде суммы голубой, пурпурной и желтой составляющей. Такой метод кодирования цвета принят в полиграфии, но в полиграфии используется еще и четвертая краска - черная (Black, К). Поэтому данная система кодирования обозначается четырьмя буквами CMYK (черный цвет обозначается буквой К, потому, что буква В уже занята синим цветом), и для представления цветной графики в этой системе надо иметь 32 двоичных разряда. Такой режим тоже называется полно­цветным (True Color).

Если уменьшить количество двоичных разрядов, используемых для кодирования цвета каждой точки, то можно сократить объем данных, но при этом диапазон кодиру­емых цветов заметно сокращается. Кодирование цветной графики 16-разрядными двоичными числами называется режимом High Color.

При кодировании информации о цвете с помощью восьми бит данных можно пере­дать только 256 цветовых оттенков. Такой метод кодирования цвета называется индексным. Смысл названия в том, что, поскольку 256 значений совершенно недостаточно, чтобы передать весь диапазон цветов, доступный человеческому глазу, код каждой точки растра выражает не цвет сам по себе, а только его номер (индекс) в некоей справочной таблице, называемой палитрой. Разумеется, эта палитра должна прикладываться к графическим данным - без нее нельзя воспользоваться методами воспроизведения информации на экране или бумаге (то есть, воспользоваться, конечно, можно, но из-за неполноты данных полученная информация не будет адекватной: листва на деревьях может оказаться красной, а небо - зеленым).

Иногда модели пишут на языках программирования, но это долгий и дорогой процесс. Для моделирования можно использовать математические пакеты, но, как показывает опыт, в них обычно не хватает многих инженерных инструментов. Оптимальным является использование среды моделирования.

В нашем курсе в качестве такой среды выбрана . Лабораторные работы и демонстрации, которые вы встретите в курсе, следует запускать как проекты среды Stratum-2000.

Модель, выполненная с учётом возможности её модернизации, конечно, имеет недостатки, например, низкую скорость исполнения кода. Но есть и неоспоримые достоинства. Видна и сохранена структура модели, связи, элементы, подсистемы. Всегда можно вернуться назад и что-то переделать. Сохранен след в истории проектирования модели (но когда модель отлажена, имеет смысл убрать из проекта служебную информацию). В конце концов, модель, которая сдаётся заказчику, может быть оформлена в виде специализированного автоматизированного рабочего места (АРМа), написанного уже на языке программирования, внимание в котором уже, в основном, уделено интерфейсу, скоростным параметрам и другим потребительским свойствам, которые важны для заказчика. АРМ, безусловно, вещь дорогая, поэтому выпускается он только тогда, когда заказчик полностью оттестировал проект в среде моделирования, сделал все замечания и обязуется больше не менять своих требований.

Моделирование является инженерной наукой, технологией решения задач. Это замечание — очень важное. Так как технология есть способ достижения результата с известным заранее качеством и гарантированными затратами и сроками, то моделирование, как дисциплина:

• изучает способы решения задач, то есть является инженерной наукой;
• является универсальным инструментом, гарантирующим решение любых задач, независимо от предметной области.

Смежными моделированию предметами являются: программирование, математика, исследование операций.

Программирование — потому что часто модель реализуют на искусственном носителе (пластилин, вода, кирпичи, математические выражения…), а компьютер является одним из самых универсальных носителей информации и притом активным (имитирует пластилин, воду, кирпичи, считает математические выражения и т. д.). Программирование есть способ изложения алгоритма в языковой форме. Алгоритм — один из способов представления (отражения) мысли, процесса, явления в искусственной вычислительной среде, которой является компьютер (фон-Неймановской архитектуры). Специфика алгоритма состоит в отражении последовательности действий. Моделирование может использовать программирование, если моделируемый объект легко описать с точки зрения его поведения. Если легче описать свойства объекта, то использовать программирование затруднительно. Если моделирующая среда построена не на основе фон-Неймановской архитектуры, программирование практически бесполезно.

Какова разница между алгоритмом и моделью?

Алгоритм — это процесс решения задачи путём реализации последовательности шагов, тогда как модель — совокупность потенциальных свойств объекта. Если к модели поставить вопрос и добавить дополнительные условия в виде исходных данных (связь с другими объектами, начальные условия, ограничения), то она может быть разрешена исследователем относительно неизвестных. Процесс решения задачи может быть представлен алгоритмом (но известны и другие способы решения). Вообще примеры алгоритмов в природе неизвестны, они суть порождение человеческого мозга, разума, способного к установлению плана. Собственно алгоритм — это и есть план, развёрнутый в последовательность действий. Следует различать поведение объектов, связанное с естественными причинами, и промысел разума, управляющий ходом движения, предсказывающий результат на основе знания и выбирающий целесообразный вариант поведения.

модель + вопрос + дополнительные условия = задача .

Математика — наука, предоставляющая возможность исчисления моделей, приводимых к стандартному (каноническому) виду. Наука о нахождении решений аналитических моделей (анализ) средствами формальных преобразований.

Исследование операций — дисциплина, реализующая способы исследования моделей с точки зрения нахождения наилучших управляющих воздействий на модели (синтез). По большей части имеет дело с аналитическими моделями. Помогает принимать решения, используя построенные модели.

Проектирование — процесс создания объекта и его модели; моделирование — способ оценки результата проектирования; моделирования без проектирования не существует.

Смежными дисциплинами для моделирования можно признать электротехнику, экономику, биологию, географию и другие в том смысле, что они используют методы моделирования для исследования собственного прикладного объекта (например, модель ландшафта, модель электрической цепи, модель денежных потоков и т. д.).

В качестве примера посмотрим, как можно обнаружить, а потом описать закономерность.

Допустим, что нам нужно решить «Задачу о разрезаниях», то есть надо предсказать, сколько потребуется разрезов в виде прямых линий, чтобы разделить фигуру (рис. 1.16 ) на заданное число кусков (для примера достаточно, чтобы фигура была выпуклой).

Попробуем решить эту задачу вручную.

Из рис. 1.16 видно, что при 0 разрезах образуется 1 кусок, при 1 разрезе образуется 2 куска, при двух — 4, при трёх — 7, при четырёх — 11. Можете ли вы сейчас сказать наперёд, сколько потребуется разрезов для образования, например, 821 куска? По-моему, нет! Почему вы затрудняетесь? — Вам неизвестна закономерность K = f (P ) , где K — количество кусков, P — количество разрезов. Как обнаружить закономерность?

Составим таблицу, связывающую известные нам числа кусков и разрезов.

Пока закономерность не ясна. Поэтому рассмотрим разности между отдельными экспериментами, посмотрим, чем отличается результат одного эксперимента от другого. Поняв разницу, мы найдём способ перехода от одного результата к другому, то есть закон, связывающий K и P .

Уже кое-какая закономерность проявилась, не правда ли?

Вычислим вторые разности.

Теперь все просто. Функция f называется производящей функцией . Если она линейна, то первые разности равны между собой. Если она квадратичная, то вторые разности равны между собой. И так далее.

Функция f есть частный случай формулы Ньютона:

Коэффициенты a , b , c , d , e для нашей квадратичной функции f находятся в первых ячейках строк экспериментальной таблицы 1.5.

Итак, закономерность есть, и она такова:

K = a + b · p + c · p · (p – 1)/2 = 1 + p + p · (p – 1)/2 = 0.5 · p 2 + 0.5 · p + 1 .

Теперь, когда закономерность определена, можно решить обратную задачу и ответить на поставленный вопрос: сколько надо выполнить разрезов, чтобы получить 821 кусок? K = 821 , K = 0.5 · p 2 + 0.5 · p + 1 , p = ?

Решаем квадратное уравнение 821 = 0.5 · p 2 + 0.5 · p + 1 , находим корни: p = 40 .

Подведём итоги (обратите на это внимание!).

Сразу угадать решение мы не смогли. Поставить эксперимент оказалось затруднительно. Пришлось построить модель, то есть найти закономерность между переменными. Модель получилась в виде уравнения. Добавив к уравнению вопрос и уравнение, отражающее известное условие, образовали задачу. Поскольку задача оказалась типового вида (канонического), то её удалось решить одним из известных методов. Поэтому задача оказалась решена.

И ещё очень важно отметить, что модель отражает причинно-следственные связи. Между переменными построенной модели действительно есть крепкая связь. Изменение одной переменной влечёт за собой изменение другой. Мы ранее сказали, что «модель играет системообразующую и смыслообразующую роль в научном познании, позволяет понять явление, структуру изучаемого объекта, установить связь причины и следствия между собой». Это означает, что модель позволяет определить причины явлений, характер взаимодействия её составляющих. Модель связывает причины и следствия через законы, то есть переменные связываются между собой через уравнения или выражения.

Но!!! Сама математика не даёт возможности выводить из результатов экспериментов какие-либо законы или модели , как это может показаться после рассмотренного только что примера. Математика это только способ изучения объекта, явления, и, причём, один из нескольких возможных способов мышления. Есть ещё, например, религиозный способ или способ, которым пользуются художники, эмоционально-интуитивный, с помощью этих способов тоже познают мир, природу, людей, себя.

Итак, гипотезу о связи переменных А и В надо вносить самому исследователю, извне, сверх того. А как это делает человек? Посоветовать внести гипотезу легко, но как научить этому, объяснить это действо, а значит, опять-таки как его формализовать? Подробно мы покажем это в будущем курсе «Моделирование систем искусственного интеллекта».

А вот почему это надо делать извне, отдельно, дополнительно и сверх того, поясним сейчас. Носит это рассуждение имя Геделя, который доказал теорему о неполноте — нельзя доказать правильность некоторой теории (модели) в рамках этой же теории (модели). Посмотрите ещё раз на рис. 1.12 . Модель более высокого уровня преобразует эквивалентно модель более низкого уровня из одного вида в другой. Или генерирует модель более низкого уровня по эквивалентному опять же её описанию. А вот саму себя она преобразовать не может. Модель строит модель. И эта пирамида моделей (теорий) бесконечна.

А пока, чтобы «не подорваться на ерунде», вам надо быть настороже и проверять все здравым смыслом. Приведём пример, старую известную шутку из фольклора физиков.