Комп’ютерна графіка. Системи опрацювання графічної інформації. Робота в графічному редакторі.

Комп'ютерна графіка — це створення і обробка зображень (малюнків, креслень і т.д.) за допомогою комп'ютера. Розрізняють два способи створення предметних зображень — растровий і векторний і, відповідно, два види комп'ютерної графіки — растрову і векторну.

Растрова графіка. У растровій графіці зображення складається з різно­кольорових крапок (пікселів), які в сукупності і формують малюнок. Растрове зображення нагадує аркуш паперу у клітинку, на якому кожна клітинка зафарбована яким-небудь кольором. У житті часто зустрічаються зображення, зібрані з окремих едементів: вітраж складається із декількох шматків скла, вишивка — з окремих стібків.

Кожний растровий малюнок має певне число крапок по горизонталі і вертикалі. Ці два числа характеризують розмір малюнка. Розмір малюнка в пікселях записують у вигляді: число пікселів по горизонталі X, число пікселів (число рядів пікселів) по вертикалі. Наприклад, для системи Windows типові розміри екрана дисплея в пікселях 640x480, 1024x768, 1240x1024. Очевидно, що чим більше число пікселів міститься по горизонталі і вертикалі за одних і тих самих геометричних розмірів малюнка, тим вища якість відтворення малюнка.

Крім розмірів, малюнок характеризується також кольором кожного пікселя. Таким чином, для створення або збереження растрового малюнка необхідно вказати його розміри і колір кожного пікселя.

Піксель сам собою не має розміру. Інформація про те, що малюнок має розмір 640x480, нічого не говорить про його істинні розміри. Малюнок набирає геометричних розмірів тільки в разі виведення його на екран дисплея або принтер. Так, якщо малюнок має розміри 640x480 пікселів, а роздільна здатність дисплея — 40 пікселів на сантиметр, то геометричні розміри малюнка на даному дисплеї — 16х12 см.

Растрова графіка дозволяє одержати високу якість зображення, тому що ефективно представляє реальні образи. Недолік растрової графіки — великі розміри файлів, що зберігають растровий малюнок, їх важко масштабувати.

Векторна графіка. У векторному способі кодування геометричні фігури, криві і прямі лінії, що становлять малюнок зберігаються в пам’яті комп’ютера у вигляді математичних формул і геометричних абстракцій таких як круг, квадрат, еліпс і подібних фігур. Напр, щоб закодувати круг не треба розбивати його на окремі пікселі, а слід запам’ятати його радіус, координати центру і колір. Для прямокутника достатньо знати розмір сторін, місце де він знаходиться і колір зафарбування. Будь-яке зображення у векторному форматі складається з безлічі частин, які можна редагувати незалежно один від одного. Ці частини називаються об’єктами (примітивами). Для кожного об’єкту його розміри, кривизна і місце положення зберігаються у вигляді числових коефіцієнтів. Завдяки цьому з’являється можливість масштабувати зображення за допомогою простих матем операцій, зокрема простим множенням параметрів граф елемент на коеф масштабування. При цьому якість зображення залишається без змін. Перевагою векторної графіки є те, що файли, які зберігають векторний малюнок, за розміром в 10-1000 разів менші, ніж аналогічні графічні растрові файли.

Недоліком векторної графіки є "неприродність" малюнка. Природа уникає прямих ліній, і не всякий малюнок можна скласти з кіл і прямих ліній без втрати якості. Через це векторну графіку в основному використовують для побудови креслень, стилізованих малюнків і значків.

Фрактальна графіка, як і векторна, заснована на математичних обчисленнях. Однак, базовим елементом є математична формула, ніяких об'єктів у пам'яті комп'ютера не зберігається і зображення будується виключно по рівняннях. Фрактальна графіка міститься у пакетах для наукової візуалізації для побудови, як найпростіших структур так і складних ілюстрацій, що імітують природні процеси та тривимірні об'єкти.

Формування кольору малюнка. Відомо, що змішуючи в різних пропорціях три основні кольори: червоний, зелений і синій, можна одержати будь-який колір. Так, суміш цих кольорів у рівних пропорціях утворює білий колір, суміш червоного і зеленого — жовтий і т.д. Це відбувається через здатність людського ока змішувати кольори один з одним і бачити тільки один колір — усереднений. Таку систему формування кольорів називають системою RGB (абревіатура, утворена початковими буквами англійських слів red—червоний, green—зелений та blue — синій).

Таким чином, для задання будь-якого кольору слід вказати пропорції (інтенсивності) трьох кольорів: червоного, зеленого і синього. Загальна кіль­кість кольорів залежить від кількості градацій інтенсивностей кожного з основних кольорів. Так, якщо кожен з основних кольорів має чотири градації інтенсивності, то загальна кількість можливих кольорів становитиме 4x4x4=64. У сучасних комп'ютерах для кодування інтенсивності кожного з основних кольорів виділяється один байт, що дає 256 градацій інтенсивності, а кількість можливих кольорів досягає 256x256x256=16,7 млн. Чорний колір утв коли інтенсивіність всіх трьох кольорів=0, а білий, коли інтенсивність максимальна.

На ефекті віднімання кольорів побудована інша модель представлення кольру – СМУК (cyon – голубий, magenta – пурпурний, yellow – жовтий, black – чорний). При змішуванні максимальних значень трьох перших кольорів отримуємо чорний, а при повній відсутності фарб – білий. Друкарське устаткування працює виключно з цією моделлю і сучасні принтери теж використовують фарбники 4-х кольорів.

Наступна модель заснована на сприйнятті кольору людиною. Всі кольори в ній описуються трьома числами. Одне число задає колір, інше насиченість кольору, а третє яскравість. Є декілька варіантів такої моделі. Найчастіше зустрічається модель HSB.

Формати графічних файлів.

Розмір графічного файла залежить від формату, обраного для збереження зображення. Існує декілька категорій форматів графічних файлів.

Растрові формати. Це формати, які використовуються для збереженні: растрових зображень. Вони найбільш придатні для запису графічних данії, які отримані від пристроїв введення. Найпоширеніші растрові формати ВМР, PCX, TIFF, GIF, JPEG.

Векторні формати. Ці формати корисні для збереження лінійних елемента (прямих, кривих), різних геометр фігур, тексту, і матем описами графічних об'єктів відбувається візуалізаїм зображень. Прикладами найбільш поширених векторних форматів CDR (формат файлів векторного редактора Corel Draw), DXF(файли пакетів інженерної графіки AutoCAD).

Метафайлові формати. Відмінність цього формату від попередніх поляні тому, що він може зберігати як растрові, так і векторні дані. Метафайли звичайно використовуються для перенесення зображень між різними додатками і комп'ютерними платформами (ІВМ РС і Macintoch). Популярними метафайловими форматами є WPG, CGM.

Графічні редактори.

Графічний редактор - це прикладна програма, призначена для ство­рення й обробки графічних зображень на комп'ютері.

Програма графічного редактора дозволяє створені нею зображення запи­сувати у файл, а також посилати зображення на пристрій виведення. Для роботі: з растровими (точковими) зображеннями існують растрові редактори, а для ро­боти з векторними зображеннями - векторні редактори. До найбільш відомих програм растрової графіки належать Adobe Photoshop, Corel PhotoPaint. Ці додатки дозволяють виконувати складну обробку зображень на професійному рівні. Існують і простіші редактори – MS Paint. Найбільш популярні такі пакети векторної графіки, як CorelDraw, Adobe Illustrator, Xara.У середовищі Windows таким редактором є Paint. Аналогічний редактор Paint Brush використовується в операційній системі MS DOS та в середовищі Windows 3.xx.

 

16. Системи управління базами даних. Етапи проектування бази даних. Приклади систем управління базами даних.

Електронна таблиця – сховище (частина запам’ятовуючого простору) для зберігання відповідним чином структурованої сукупності даних різних типів. ЕТ – це також «запам’ятовуюичй простір, спеціальним чином структурований для опрацювання даних, які там зберігаються, за допомогою програм табличних процесорів.

Табличні процесори – це універсальні програмні засоби для автоматизації роботи з табличними даними та розрахунків над ними.

Електронна таблиця створюється в пам’яті комп’ютера, потім її можна продивлятися, змінювати, записувати на магнітний або оптичний диск для зберігання, друкувати на принтері. На екран дисплею ЕТ подається у вигляді матриці, яка складається із стовпців і стрічок, на перетині яких утв комірки. Кожен стовпець і рядок наділені ідентифікатором так, що кожна комірка може бути визначена єдиним способом. У комірках розміщуються числа, текст і математичні формули. ТП не тільки автоматизують розрахунки, а також є ефективним засобом для аналізу можливих варіантів розрахунків. Змінюючи значення одних параметрів можна спостерігати за змінами інших, залежних від них даних. Такі розрахунки здійснюються швидко і без помилок, надаючи користувачу в лічені хвилини велику к-ть варіантів розв задач.

Ø Серед найбільш відомих табличних процесорів слід відзначити SuperCalc (Операційна система DOS), Lotus1-2-3 (DOS, Windows), QuattroPro та Exel.

Ø Основні сфери застосування електронних таблиць:

Ø розрахунок використання коштів у фінансових операціях;

Ø статистична обробка даних;

Ø інженерні розрахунки;

v математичне моделювання процесів.

Розглянемо основні ф-ї ТП Exel:

Ø Введення і редагування даних, автоматизація введення (автозаповненняя, автозаміна тощо); форматування табличних даних із використанням стандартинх засобів, стилів, шаблонів;

Ø Виконання обчислень за формулами (тут може використовуватись великий набір вбудованих ф-й);

Ø Аналіз табличних даних (виведення проміжних і загальних підсумків, створення зведених таблиць, добір параметрів, прогнозування розв’язків);

Ø Графічне зображення даних (побудова графіків діаграм; уведення малюнків, відеоматеріалів, географічних карт);

Ø Робота зі списками (упорядкування й фільтрація записів, пошук даних);

Ø Колективна робота з таблицями (обмін файлами в локальній мережі, спільне використання і захист даних, обмін інформацією черех Інтернет);

Ø Розробка програмних додатків, заснованих на вбудованій мові програмуванння VBA (Visual Basic for Applications).

Діаграма являє собою вставний об'єкт, упроваджений на один з аркушів робочої книги. Вона може розташовуватися на тім же листі, на якому знаходяться дані, чи на будь-якому іншому листі. Діаграма зберігає зв'язок з даними, на основі яких вона побудована, і при відновленні цих даних негайно змінює свій вид.

Майстер діаграм, що запускається щигликом на кнопці Майстер діаграм на стандартній панелі інструментів Часто зручно заздалегідь виділити область, що містить дані, що будуть відображатися на діаграмі, але задати цю інформацію можна й у ході роботи майстра

Тип діаграми. На першому етапі роботи майстра вибирають форму діаграми. Доступні форми перераховані в списку Тип на вкладці Стандартні. Для обраного типу діаграми праворуч указується кілька варіантів представлення даних (палітра Вид), з яких варто вибрати найбільш придатний. На вкладці Нестандартні відображається набір цілком сформованих типів діаграм з готовим форматуванням. Після завдання форми діаграми варто клацнути на кнопці Далі.

Вибір даних. Другий етап роботи майстра служить для вибору даних, по яких буде будуватися діаграма. Якщо діапазон даних був обраний заздалегідь, то в області попереднього перегляду у верхній частині вікна майстра з'явиться приблизне відображення майбутньої діаграми. Якщо дані утворять єдиний прямокутний діапазон, то їх зручно вибирати за допомогою вкладки Діапазон даних. Якщо дані не утворять єдиної групи, то інформацію для окреслення окремих рядів даних задають на вкладці Ряд. Попереднє представлення діаграми автоматично обновляється при зміні набору відображуваних даних.

Оформлення діаграми. Третій етап роботи майстра (після щиглика на кнопці Далі) складається у виборі оформлення діаграми. На вкладках вікна майстри задаються:

- назва діаграми, підпису осей (вкладка Заголовки);

- відображення і маркірування осей координат (вкладка Осі);

- відображення сітки ліній, рівнобіжних осям координат (вкладка Лінії сітки);

- опис побудованих графіків (вкладка Легенда);

- відображення написів, що відповідають окремим елементам даних на графіку (вкладка Підписи даних);

- представлення даних, використаних при побудові графіка, у виді таблиці (вкладка Таблиця даних).

У залежності від типу діаграми деякі з перерахованих вкладок можуть бути відсутні.

Розміщення діаграми. На останньому етапі роботи майстра (після щиглика на кнопці Далі) указується, чи варто використовувати для розміщення діаграми новий робочий чи лист один з наявних. Звичайно цей вибір важливий тільки для наступної печатки документа, що містить діаграму. Після щиглика на кнопці Готово діаграма будується автоматично і вставляється на зазначений робочий лист.

Редагування діаграми. Готову діаграму можна змінити. Вона складається з набору окремих елементів, таких, як самі графіки (ряди даних), осі координат, заголовок діаграми, область побудови та інше при щиглику на елементі діаграми він виділяється маркерами, а при наведенні на нього покажчика миші - описується спливаючою підказкою Відкрити діалогове вікно для форматування елемента діаграми можна через меню Формат (для виділеного елемента) чи через контекстне меню (команда Формат) Різні вкладки діалогового вікна, що відкрилося, дозволяють змінювати параметри відображення обраного елемента даних. Якщо потрібно внести в діаграму істотні зміни, варто знову скористатися майстром діаграм. Для цього варто відкрити робочий лист із чи діаграмою вибрати діаграму, впроваджену в робочий лист із даними. Запустивши майстер діаграм, можна змінити поточні параметри, що розглядаються у вікнах майстра, як задані за замовчуванням.

Діаграма - це засіб наочного графічного зображення інформації, призначений для порівняння не скількох чи величин декількох значень однієї величини, спостереження за зміною їхніх значень і т.п.

Розглянемо діаграми 5 різних типів. Насправді типів діаграм набагато більше, але ці - найпоширеніші.

І. Кругова діаграма служить для порівняння декількох величин в одній точці. Вона особливо корисна, якщо величини в сумі складають щось ціле (100%).

ІІ. Стовпчаста діаграма служить для порівняння декількох величин у декількох точках. Виходить, потрібний інший інструмент, діаграма іншого типу. Висота стовпчиків визначається значеннями порівнюваних величин.

ІІІ. Лінійна діаграма служить для того, щоб простежити за зміною декількох величин при переході від однієї крапки до іншої.

ІV. Ярусна діаграма дозволяє наочно порівняти суми декількох величин у декількох крапках, і при цьому показати внесок кожної величини в загальну суму.

Порядок побудови ярусної діаграми дуже нагадує порядок побудови діаграми стовпчастої. Різниця в тім, що стовпчики в ярусній діаграмі ставляться не поруч один з одним, а один на іншій. Відповідно міняються правила розрахунку вертикального і горизонтального розміру діаграми. Вертикальний розмір буде визначатися не найбільшою величиною, а найбільшою сумою величин. Зате кількість стовпчиків завжди буде дорівнювати кількості опорних крапок: у кожній опорній крапці завжди буде стояти рівно один багатоярусний стовпчик.

V. Обласна діаграма (діаграма площ) - гібрид ярусної діаграми з лінійної. Дозволяє одночасно простежити зміна кожної з декількох величин і зміна їхньої суми. У декількох крапках.

Окремі стовпчики тут зливаються, утворити безупинні області. Звідси і назва - діаграма чи областей Діаграма площ. Кожна область відповідає якійсь одній величині, для вказівки на який використовується особисте штрихування (розфарбування). Раніш ярусами розташовувалися стовпчики, тепер - лінії (і обкреслені ними площі).

 

17. Бази даних. Моделі даних. Поняття бази даних. Моделі бази даних (ієрархічна, мережева та реляційна). Проектування баз даних. Модель “об’єкт-атрибут-зв’язок”. Опрацювання відношень.

Дані — це інформація, зафіксована (закодована) у певній формі, придатній для подальшої обробки, зберігання і використання.

Банк даних — сукупність спеціальних методів і засобів (математичних, інформаційних, програмних, мовних, організаційних та технічних) для підтрим­ки динамічної інформаційної моделі предметної галузі з метою забезпечення інформаційних запитів користувачів.

Банк даних містить два основних компоненти: базу даних (БД) і систему управління базами даних (СУБД).

Базою даних називають сукупність взаємопов'язаних даних деякої предмет­ної галузі, що зберігаються в пам'яті ЕОМ та організовані так, що їх можна використовувати для розв'язування багатьох задач різними користувачами.

БД — датологічне подання інформаційної моделі предметної галузі.

БД розробляють таким чином, щоб існувала можливість формулювати запит і отримувати потрібну інформацію без трудомісткого написання про­грам.

Системою управління базами даних називають сукупність програм і мов­них засобів, за допомогою яких реалізується централізоване управління дани­ми в базі, доступ до них і забезпечується взаємодія бази з прикладними про­грамами.

Найпопулярніші СУБД, що встановлюються в невеликих організаціях і орієнтовані на роботу з кінцевими користувачами, є Access, FoxPro, Paradox.

Для автоматичного опрацювання даних їх потрібно певним чином форма­лізувати. Формалізація даних відбувається на основі певної моделі даних. До основних моделей даних належать: ієрархічна, мережева і реляційна.

Ієрархічна модель даних будується за принципом ієрархії об'єктів, тобто один тип об'єкта є головним, усі нижчележачі - підлеглими. Установлюється зв'язок "один до багатьох", тобто для деякого головного типу існує кілька підлеглих типів об'єктів. Інакше, головний тип іменується вихідним типом, а підлеглі - породженими. У підлеглих типів можуть бути у свою чергу підлеглі типи. Найвищий в ієрархії вузол (сукупність атрибутів) називають кореневим.

Мережна модель даних будується за принципом "головний і підлеглий тип одночасно", тобто будь-який тип даних одночасно може одночасно породжувати кілька підлеглих типів (бути власником набору) і бути підлеглим для декількох головних (бути членом набору).

Реляційна модель дані об'єкти і зв'язки між ними представляються у виді таблиць, при цьому зв'язки теж розглядаються як об'єкти. Усі рядки, що складають таблицю в реляционной базі даних повинні мати первинний ключ. Усі сучасні засоби СУБД підтримують реляционную модель даних.

Об'єкт (Сутність) - елемент якої-небудь системи, інформація про яке зберігається. Об'єкт може бути як реальним (наприклад - людина), так і абстрактним (наприклад - подія).

Атрибут - інформаційне відображення властивостей об'єкта. Кожен об'єкт характеризується набором атрибутів.

Первинний ключ — атрибут (або група атрибутів), що дозволяє однозначно визначити кожен рядок у таблиці.

Альтернативний ключ — атрибут (або група атрибутів), що не збігається з дозвільним первинним ключем і однозначно визначає кожен рядок у таблиці.

Проектування баз даних. Модель "об’єкт-атрибут-зв’язок". Реляційна модель даних. Опрацювання відношень.

Робота з базами даних складається з двох етапів: створення бази даних ті її використання. Створення бази даних починається зі створення структури запису. Створити структуру запису означає: визначити кількість і тип, надати назви та описати властивості всіх його полів. Коли структуру запису створено, в базу даних можна вводити конкретні дані у відповідні поля.

Реляційна база даних характеризується поданням даних у вигляді декількох таблиць і зв’язками між таблицями. Використовується зв’язок "один до одного". Зараз реляційні БД найбільш поширені. В основі цієї моделі, яку запропонував Е.Ф.Колд у 1970 р., лежить поняття відношення. Відношення оформлені у вигляді двовимірних таблиць. Двовимірні таблиці складаються з рядків, що називаються у термінології баз даних записами, і стовпців, що іменуються полями.

Розглянемо приклад реляційної моделі даних. Припустімо, що треба скласти базу даних "Похід" про підготовку до походу, у який вирушають студенти групи. У цій базі є таблиця "Учасники", що містять відомості про учасників походу (Код учасника, Прізвище, Ім’я, Група, Адреса, Телефон). У базу даних "Похід" уведемо ще одну таблицю – "Спорядження". У неї будуть заноситися відомості про спорядження, яке мають взяти із собою учасники (Код спорядження, Код учасника, Спорядження). Потрібні дані будуть черпатися з двох таблиць. Поле з назвою Код учасника є спільним. Саме за цим полем встановлюється зв’язок між таблицями. Є вимога до такого поля: значення поля не можуть повторюватися. У нашому випадку зв’язок між таблицями за цим полем вдалий, оскільки код учасника у кожного різний. Отже, для зв’язку між таблицями використовується поле, значення якого не повторюється в різних записах. Це поле називається ключовим полем: для кожного запису воно набуває унікального значення. Розглянемо, що дають реляційні зв’язки. Якщо реляційні таблиці мають спільні поля, то зміни в спільному полі в одній таблиці автоматично відображатимуться у всіх таблицях. Мета запровадження реляційних зв’язків – мінімізувати дублювання даних і забезпечити можливість опрацьовувати (шукати) дані з декількох таблиць.