Информатика, как наука. Предмет информатики, важность информации в современном мире.

Информатика, как наука. Предмет информатики, важность информации в современном мире.

Информатика как наука сформировалась в 60-х годах ХХ века, благодаря мощному рывку в развитии вычислительной техники - созданию ЭВМ. Термин INFORMATIQUE французского происхождения. Равнозначный ему американский термин - COMPUTER SCIENCE.

 

Информатика - это наука, изучающая все аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации.

 

Слово "информатика" в нашей стране прижилось не сразу. Сначала исследования, связанные с использованием информации в системах управления (а это казалось центральной проблемой использования информации), назвали КИБЕРНЕТИКОЙ, и этот термин стал у нас синонимом информатики. Кибернетика возникла в конце 40-х годов, когда Н. Винер впервые выдвинул идею о том, что системы управления в живых, неживых и искусственных системах обладают многими общими чертами. Установление аналогий обещало создание "общей теории управления", результаты которой могли бы использоваться в самых разнообразных системах. Эта идея получила подкрепление, когда появились компьютеры, способные единообразно решать самые разные задачи. Правда, гипотеза все-таки не выдержала проверку временем, но накопленные в кибернетике сведения о самых разных системах управления, общие принципы, которые частично удалось обнаружить, принесли большую пользу. Перенос идей и моделей из одних областей в другие, общение между собой специалистов разного профиля на некотором едином языке кибернетики сделали свое дело. Появились такие науки, как математическая лингвистика, химическая кибернетика, автоматика, бионика, нейрокибернетика и т.п. Постепенно выяснилось, что кибернетика - вполне самостоятельное научное направление, составляющее лишь часть информатики.

 

Основоположник школьной информатики, автор первого учебника - академик А.П. Ершов.

 

В информатике можно выделить три части: Hardware (устройства ЭВМ), Software (программирование), Brainware (алгоритмы и теоретические методы решения задач на ЭВМ).

 

Цель информатики как школьного предмета - освоение учащимися алгоритмической культуры и компьютерной грамотности.

 

Объект изучения информатики - информация. Основные подходы к определению этого понятия:

 

1-й подход (обыденный) -

В обыденной жизни под информацией понимают содержание всякого рода сообщений, сведения о чем-либо, которые передают и получают люди. Информация пополняет знания человека.

 

2-й подход (даются определения) -

Информация - это сведения об окружающем мире и протекающих в нём процессах. [13]

Информация - это отражение предметного мира с помощью знаков и сигналов.

Информация – это любая совокупность сигналов, воздействий или сведений, которые система или объект воспринимает извне (входная информация), выдает в окружающую среду (выходная информация) или хранит в себе (внутренняя информация).

Информация - мера уменьшения неопределённости знания.

Информация - продукт взаимодействия данных и методов их обработки, адекватных решаемой задаче. [9]

 

3-й подход (неопределяемое базовое понятие) -

Понятие "информация" (от латинского informatio - сведения, разъяснения) наряду с понятиями "вещество", "энергия", "пространство" и "время" легло в основу современной научной картины мира. Однозначного определения этого понятия пока не существует. [9] Содержание основных, базовых понятий в любой науке должно быть пояснено на примерах или выявлено путем их сопоставления с содержанием других понятий. [1]

 

Виды информации

 

По способам восприятия

 

По форме представления

 

По типу сигнала

 

Визуальная

Аудиальная

Тактильная

Обонятельная

Вкусовая Текстовая

Числовая

Графическая

Звуковая

Комбинированная Аналоговая (непрерывная)

Знаковая (дискретная)

 

Свойства информации

 

Объективность (информация объективна, если она не зависит от чьего-либо мнения, суждения)

Достоверность (информация достоверна, если она отражает истинное положение дел)

Полнота (информация полна, если ее достаточно для понимания и принятия решения)

Актуальность (информация актуальна, своевременна, если она важна, существенна для настоящего времени)

Полезность (оценивается по тем задачам, которые мы можем решить с ее помощью)

Понятность (информация понятна, если она выражена на языке, доступном для получателя)

Доступность (информация доступна, если мы можем её получить)

Роль????

Информатизация общества является одной из закономерностей современного социального прогресса. Этот термин все настойчивее вытесняет широко используемый до недавнего времени термин «компьютеризация общества». При внешней похожести этих понятий они имеют существенное различие.

При компьютеризации общества основное внимание уделяется развитию и внедрению технической базы компьютеров, обеспечивающих оперативное получение результатов переработки информации и ее накопление.

При информатизации общества основное внимание уделяется комплексу мер, направленных на обеспечение полного использования достоверного, исчерпывающего и своевременного знания во всех видах человеческой деятельности.

Таким образом, «информатизация общества» является более широким понятием, чем «компьютеризация общества», и направлена на скорейшее овладение информацией для удовлетворения своих потребностей. В понятии «информатизация общества» акцент надо делать не столько на технических средствах, сколько на сущности и цели социально-технического прогресса. Компьютеры являются базовой технической составляющей процесса информатизации общества.

Информатизация на базе внедрения компьютерных и телекоммуникационных технологий является реакцией общества на потребность в существенном увеличении производительности труда в информационном секторе общественного производства, где сосредоточено более половины трудоспособного населения. Так, например, в информационной сфере США занято более 60% трудоспособного населения, в СНГ — около 40%.

С современной точки зрения использование телефона в первые годы его существования выглядит довольно смешно. Руководитель диктовал сообщение своему секретарю, который затем отправлял его из телефонной комнаты. Телефонный звонок принимали в аналогичной комнате другой компании, текст фиксировали на бумаге и доставляли адресату. Потребовалось много времени, прежде чем телефон стал таким распространенным и привычным способом сообщения, чтобы его стали, использовать, так, как мы это делаем сегодня: сами звоним в нужное место, а с появлением сотовых телефонов – и конкретному человеку.

В наши дни компьютеры, в основном, применяются как средства создания и анализа информации, которую затем переносят на привычные носители (например, бумагу). Но теперь, благодаря широкому распространению компьютеров и созданию Интернета, впервые можно при помощи своего компьютера общаться с другими людьми через их компьютеры. Необходимость использования распечатанных данных для передачи коллегам устраняется подобно тому, как бумага исчезла из телефонных переговоров. Сегодняшний день, благодаря использованию Web, можно сравнить с тем временем, когда люди перестали записывать текст телефонных сообщений: компьютеры (и их связь между собой посредством Интернета) уже настолько широко распространены и привычны, что мы начинаем использовать их принципиально новыми способами. WWW – это начало пути, на котором компьютеры по – настоящему станут средствами связи.

Интернет предоставляет беспрецедентный способ получения информации. Каждый, имеющий доступ к WWW, может получить всю имеющуюся на нем информацию, а также мощные средства ее поиска. Возможности для образования, бизнеса и роста взаимопонимания между людьми становятся просто ошеломляющими. Более того, технология Web позволяет распространять информацию повсюду. Простота этого способа не имеет аналогов в истории. Для того чтобы сделать свои взгляды, товары или услуги известными другим, больше нет необходимости покупать пространство в газете или журнале, платить за время на телевидении и радио. Web делает правила игры одинаковыми для правительства и отдельных лиц, для малых и больших фирм, для производителей и потребителей, для благотворительных и политических организаций. World Wide Web (WWW) на Интернете – это самый демократичный носитель информации: с его помощью любой может сказать и услышать сказанное без промежуточной интерпретации, искажения и цензуры, руководствуясь определенными рамками приличия. Интернет обеспечивает уникальную свободу самовыражения личности и информации.

Подобно использованию внутренних телефонов компаний для связи сотрудников между собой и внешним миром, Web применяется как для связи внутри организации, так и между организациями и их потребителями, клиентами и партнерами. Та же самая технология Web, которая дает возможность небольшим фирмам заявить о себе на Интернете, крупной компанией может использоваться для передачи данных о текущем состоянии проекта по внутренней интрасети, что позволит ее сотрудникам всегда быть более осведомленными и, значит, более оперативным по сравнению с небольшими, проворными конкурентами. Применение интрасети внутри организации для того, чтобы сделать информацию более доступной для своих членов, также является шагом вперед по сравнению с прошлым. Теперь, вмело того, чтобы хранить документы в запутанном компьютерном архиве, появилась возможность (под контролем средств защиты) легко производить поиск и описание документов, делать ссылки на них и составлять указатели. Благодаря технологии Web бизнес, равно как и управления, становится более эффективным.

См. вопрос 3

Классификация компьютеров

 

Компьютер – это устройство или средство, предназначенное для обработки информации. Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Информацию в иной форме представления для ввода в компьютер необходимо преобразовать в числовую форму.

Современным компьютерам предшествовали ЭВМ нескольких поколений. В развитии ЭВМ выделяют пять поколений. В основу классификации заложена элементная база, на которой строятся ЭВМ.

1. В 1943 году была создана вычислительных машин ЭВМ первого поколения на базе электронных ламп.
2. Второе поколение (50 – 60 г.г.) компьютеров построено на базе полупроводниковых элементов (транзисторах).
3. Основная элементная база компьютеров третьего поколения (60 – 70 г.г.) - интегральные схемы малой и средней интеграции.
4. В компьютерах четвертого поколения (70 – по н/в) применены больших интегральных схемах БИС (микропроцессоры). Применение микропроцессоров в ЭВМ позволило создать персональный компьютер (ПК), отличительной особенностью которого является небольшие размеры и низкая стоимость.
5. В настоящее время ведутся работы по созданию ЭВМ пятого поколения, которые разрабатываются на сверхбольших интегральных схемах.

 

Существует и другие различные системы классификации ЭВМ:

· По производительности и быстродействию

· По назначению

· По уровню специализации

· По типу используемого процессора

· По особенностям архитектуры

· По размерам

Рассмотрим схему классификации ЭВМ, исходя из их вычислительной мощности и габаритов.

 

Суперкомпьютеры – это самые мощные по быстродействию и производительности вычислительные машины. К суперЭВМ относятся “Cray” и “IBM SP2” (США). Используются для решения крупномасштабных вычислительных задач и моделирования, для сложных вычислений в аэродинамике, метеорологии, физике высоких энергий, также находят применение и в финансовой сфере.

Большие машины или мейнфреймы (Mainframe). Мейнфреймы используются в финансовой сфере, оборонном комплексе, применяются для комплектования ведомственных, территориальных и региональных вычислительных центров.

Средние ЭВМ широкого назначения используются для управления сложными технологическими производственными процессами.

Мини-ЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов, в качестве сетевых серверов.

Микро - ЭВМ — это компьютеры, в которых в качестве центрального процессора используется микропроцессор. К ним относятся встроенные микро – ЭВМ (встроенные в различное оборудование, аппаратуру или приборы) и персональные компьютеры PC.

Современные персональные компьютеры имеют практически те же характеристики, что и мини-ЭВМ восьмидесятых годов. На базе этого класса ЭВМ строятся автоматизированные рабочие места (АРМ) для специалистов различного уровня, используются как средство обработки информации в информационных системах.

К персональным компьютерам относятся настольные и переносные ПК. К переносным ЭВМ относятся Notebook (блокнот или записная книжка) и карманные персональные компьютеры (Personal Computers Handheld - Handheld PC, Personal Digital Assistants – PDA и Palmtop).

Таблицы истинности

Логические операции удобно описывать так называемыми таблицами истинности, в которых отражают результаты вычислений сложных высказываний при различных значениях исходных простых высказываний. Простые высказывания обозначаются переменными (например, A и B).

Переключательные схемы

В ЭВМ применяются электрические схемы, состоящие из множества переключателей. Переключатель может находиться только в двух состояниях: замкнутом и разомкнутом. В первом случае – ток проходит, во втором – нет. Описывать работу таких схем очень удобно с помощью алгебры логики. В зависимости от положения переключателей можно получить или не получить сигналы на выходах.

Законы алгебры логики

Для логических величин обычно используются три операции:

1. Конъюнкция – логическое умножение (И) – and, &, ∧.

2. Дизъюнкция – логическое сложение (ИЛИ) – or, |, v.

3. Логическое отрицание (НЕ) – not,.

Логические выражения можно преобразовывать в соответствии с законами алгебры логики:

1. Законы рефлексивности
a ∨ a = a
a ∧ a = a

2. Законы коммутативности
a ∨ b = b ∨ a
a ∧ b = b ∧ a

3. Законы ассоциативности
(a ∧ b) ∧ c = a ∧ (b ∧ c)
(a ∨ b) ∨ c = a ∨ (b ∨ c)

4. Законы дистрибутивности
a ∧ (b ∨ c) = a ∧ b ∨ a ∧ c
a ∨ b ∧ c = (a ∨ b) ∧ (a ∨ c)

5. Закон отрицания отрицания
(a) = a

6. Законы де Моргана
(a ∧ b) = a ∨ b
(a ∨ b) = a ∧ b

7. Законы поглощения
a ∨ a ∧ b = a
a ∧ (a ∨ b) = a

Сумматор и полусумматор

Арифметико-логическое устройство процессора (АЛУ) обязательно содержит в своем составе такие элементы как сумматоры. Эти схемы позволяют складывать двоичные числа.

Как происходит сложение? Допустим, требуется сложить двоичные числа 1001 и 0011. Сначала складываем младшие разряды (последние цифры): 1+1=10. Т.е. в младшем разряде будет 0, а единица – это перенос в старший разряд. Далее: 0 + 1 + 1(от переноса) = 10, т.е. в данном разряде снова запишется 0, а единица уйдет в старший разряд. На третьем шаге: 0 + 0 + 1(от переноса) = 1. В итоге сумма равна 1100.

Полусумматор

Теперь не будем обращать внимание на перенос из предыдущего разряда и рассмотрим только, как формируется сумма текущего разряда. Если были даны две единицы или два нуля, то сумма текущего разряда равна 0. Если одно из двух слагаемых равно единице, то сумма равна единицы. Получить такие результаты можно при использовании вентиля ИСКЛЮЧАЮЩЕГО ИЛИ.

Перенос единицы в следующий разряд происходит, если два слагаемых равны единице. И это реализуемо вентилем И.

Тогда сложение в пределах одного разряда (без учета возможной пришедшей единицы из младшего разряда) можно реализовать изображенной ниже схемой, которая называется полусумматором. У полусумматора два входа (для слагаемых) и два выхода (для суммы и переноса). На схеме изображен полусумматор, состоящий из вентилей ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и И.

Сумматор

В отличие от полусумматора сумматор учитывает перенос из предыдущего разряда, поэтому имеет не два, а три входа.

Чтобы учесть перенос приходится схему усложнять. По-сути она получается, состоящей из двух полусумматоров.

Рассмотрим один из случаев. Требуется сложить 0 и 1, а также 1 из переноса. Сначала определяем сумму текущего разряда. Судя по левой схеме ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, куда входят a и b, на выходе получаем единицу. В следующее ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ уже входят две единицы. Следовательно, сумма будет равна 0.

Теперь смотрим, что происходит с переносом. В один вентиль И входят 0 и 1 (a и b). Получаем 0. Во второй вентиль (правее) заходят две единицы, что дает 1. Проход через вентиль ИЛИ нуля от первого И и единицы от второго И дает нам 1.

Проверим работу схемы простым сложением 0 + 1 + 1 = 10. Т.е. 0 остается в текущем разряде, и единица переходит в старший. Следовательно, логическая схема работает верно.

Работу данной схемы при всех возможных входных значениях можно описать следующей таблицей истинности.

Битовые операции

Во многих языках программирования допустимы логические операции над битами целых чисел. В отличие от обычных логических операций, результатом выполнения которых является логический тип данных, битовые логические операции просто изменяют целое число согласно определенным правилам. Точнее битовые операции изменяют отдельные биты двоичного представления числа, в результате чего изменяется его десятичное значение.

Например, в языке программирования Паскаль обычные логические операции и логические операции над битами обозначают с помощью одних и тех же ключевых слов: not, and, or, xor. Компилятор определяет, что имелось в виду в зависимости от контекста использования этих слов. Обычные логические операции объединяют два и более простых логических выражения. Например, (a > 0) and (c!= b), (c < a) or (not b) и т.п. В свою очередь побитовые логические операции выполняются исключительно над целыми числами (или переменными, которые их содержат). Например, a and b, a or 8, not 247.

Проверка битов

Проверка битов осуществляется с помощью битовой логической операции and.

Представим, что имеется байт памяти с неизвестным нам содержимым. Известно, что логическая операция and возвращает 1, если только оба операнда содержат 1. Если к неизвестному числу применить побитовое логическое умножение (операцию and) на число 255 (что в двоичном представлении 1111 1111), то в результате мы получим неизвестное число. Обнулятся те единицы двоичного представления числа 255, которые будут умножены на разряды неизвестного числа, содержащие 0. Например, пусть неизвестное число 38 (0010 0110), тогда проверка битов будет выглядеть так:

Другими словами, x and 255 = x.

Обнуление битов

Чтобы обнулить какой-либо бит числа, нужно его логически умножить на 0.

Обратим внимание на следующее:

1111 1110 = 254 = 255 - 1 = 255 - 2⁰

1111 1101 = 253 = 255 - 2 = 255 - 2¹

1111 1011 = 251 = 255 - 4 = 255 - 2²

1111 0111 = 247 = 255 - 8 = 255 - 2³

1110 1111 = 239 = 255 - 16 = 255 - 2⁴

1101 1111 = 223 = 255 - 32 = 255 - 2⁵

1011 1111 = 191 = 255 - 64 = 255 - 2⁶

0111 1111 = 127 = 255 - 128 = 255 - 2⁷

Т.е. чтобы обнулить четвертый с конца бит числа x, надо его логически умножить на 247 или на (255 - 23).

Установка битов в единицу

Для установки битов в единицу используется побитовая логическая операция or. Если мы логически сложим двоичное представление числа x с 0000 0000, то получим само число х. Но вот если мы в каком-нибудь бите второго слагаемого напишем единицу, то в результате в этом бите будет стоять единица.

Отметим также, что:

0000 0001 = 2⁰ = 1

0000 0010 = 2¹ = 2

0000 0100 = 2² = 4

0000 1000 = 2³ = 8

0001 0000 = 2⁴ = 16

0010 0000 = 2⁵ = 32

0100 0000 = 2⁶ = 64

1000 0000 = 2⁷ = 128

Поэтому, например, чтобы установить второй по старшинству бит числа x в единицу, надо его логически сложить с 64 (x or 64).

Смена значений битов

Для смены значений битов на противоположные используется битовая операция xor. Чтобы инвертировать определенный бит числа x, в такой же по разряду бит второго числа записывают единицу. Если же требуется инвертировать все биты числа x, то используют побитовую операцию исключающего ИЛИ (xor) с числом 255 (1111 1111).

Нформация

Информационный процесс - это процесс, связанный с передачей, хранением, или обработкой информации.

Понятие " Информация" является первичным и не имеет строгого определения.

Единицей количества информации является бит.

Бит - это такое количество информации, при получении которого неопределенность уменьшается в два раза.

Двоичное кодирование.

В современной вычислительной технике информация чаще всего кодируется с помощью последовательностей сигналов всего двух видов: намагничено или не намагничено, включено или выключено, высокое или низкое напряжение и т.д. Принято обозначать одно состояние цифрой 0, а другое - цифрой 1. Такое кодирование называется двоичным кодированием, а цифры 0 и 1 называются битами (от англ. bit - binary digit - двоичная цифра).

При двоичном кодировании текстовой информации каждому символу сопоставляется его код - последовательность из фиксированного количества нулей и единиц. В большинстве современных ЭВМ каждому символу соответствует последовательность из 8 нулей и единиц, называемая байтом (англ. byte). Всего существует 256 разных последовательностей из 8 нулей и единиц - это позволяет закодировать 256 разных символов, например большие и малые буквы русского и латинского алфавитов, цифры, знаки препинания и т.д. Соответствие байтов и символов задается с помощью таблицы, в которой для каждого кода указывается соответствующий символ. Например, код буквы А - 11100001, коду 00100000 соответствует пробел. Коды русских букв отличаются от кодов латинских. Например, прописная русская буква М имеет код 11101101, а аналогичная буква М, но латинская имеет код 01001101.

Последовательностями нулей и единиц можно закодировать и графическую информацию. Всмотритесь в газетную фотографию и вы увидите, что она состоит из мельчайших точек (пикселов). У разного полиграфического оборудования густота этих точек разная. В большинстве газет фотографии содержат 24 точки на сантиметр длины, т.е. фотография размером 10x10 сантиметров состоит из 60 тыс. точек. Если это только черные и белые точки, то каждую из них можно закодировать 1 битом, а всю фотографию - последовательностью из 60 тыс. бит. Если точки по цвету различаются, то одним битом для точки не обойтись. Два бита позволяют закодировать 4 оттенка точек: 00 - белый цвет, 01 - светло-серый, 10 - темно-серый, 11 - черный. Три бита позволяют закодировать 8 оттенков и т.д.

В противоположность этому векторное изображение многослойно. Каждый элемент этого изображения - линия, прямоугольник, окружность или фрагмент текста - располагается в своем собственном слое, пикселы которого устанавливаются совершенно независимо от других слоёв. Каждый элемент векторного изображения является объектом, который описывается с помощью специального языка (мат. уравнения линий, дуг, окружности и т.д.). Кроме того, сложные объекты (ломанные линии, различные геометрические фигуры) описываются как совокупность элементарных графических объектов (линий, дуг и т.д.).

Компьютерная графика (КГ) – это область информатики, включающая все аспекты формирования изображений с помощью компьютеров. В том случае, если пользователь может управлять характеристиками объектов, говорят об интерактивной компьютерной графике.

Проектирование.

– Системы CAD/CAM используются сегодня в различных областях инженерной конструкторской деятельности: от проектирования микросхем до создания самолетов.

– Архитектура. Есть ряд эффектных применений КГ в области проектирования стадионов и дизайна спортивного инвентаря.

– Медицина.

Сегодня интерактивная машинная графика стала доступна уже не только узкому кругу специалистов. Мощные процессоры и современные программы сделали общение человека с ЭВМ настолько простым, что рисовать и даже проектировать с помощью ЭВМ может практически любой пользователь”.

Иды компьютерной графики.

Несмотря на то что для работы с компьютерной графикой существует множество классов программного обеспечения, различают всего три вида компьютерной графики. Это растровая графика, векторная графика и фрактальная графика. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

 

Система аддитивных цветов

Если с близкого расстояния (а ещё лучше с помощью лупы) посмотреть на экран работающего монитора или телевизора, то нетрудно увидеть множество мельчайших точек красного (Red), зелёного (Green) и синего (Blue) цветов. Дело в том, что на поверхности экрана расположены тысячи фосфоресцирующих цветовых точек, которые бомбардируются электронами с большой скоростью. Цветовые точки излучают свет под воздействием электронного луча. Так как размеры этих точек очень малы (около 0,3 мм в диаметре), соседние разноцветные точки сливаются, формируя все другие цвета и оттенки, например:

красный + зеленый = желтый,

красный + синий = пурпурный,

зеленый + синий = голубой,

красный + зеленый + синий = белый.

Компьютер может точно управлять количеством света, излучаемого через каждую точку экрана. Поэтому, изменяя интенсивность свечения цветных точек, можно создать большое многообразие оттенков.

Таким образом, аддитивный (add — присоединять) цвет получается при объединении (суммировании) лучей трех основных цветов — красного, зеленого и синего. Если интенсивность каждого из них достигает 100%, то получается белый цвет. Отсутствие всех трех цветов дает черный цвет. Систему аддитивных цветов, используемую в компьютерных мониторах, принято обозначать аббревиатурой RGB.

Рис. 2. Диалоговое окно программы CorelDraw для формирования цвета в системе RGB

Рис. 3. Диалоговое окно для выбора цвета в программе Adobe Photoshop

В большинстве программ для создания и редактирования изображений пользователь имеет возможность сформировать свой собственный цвет (в дополнение к предлагаемым палитрам), используя красную, зеленую и синюю компоненты. Как правило, графические программы позволяют комбинировать требуемый цвет из 256 оттенков красного, 256 оттенков зеленого и 256 оттенков синего. Как нетрудно подсчитать, 256 х 256 х 256 = 16,7 миллионов цветов. Вид диалогового окна для задания произвольного цветового оттенка в разных программах может быть различным (рис. 2,3,4).

Таким образом, пользователь может выбрать готовый цвет из встроенной палитры или создать свой собственный оттенок, указав в полях ввода значения яркостей R, G и В для красной, зеленой и синей цветовых составляющих в диапазоне от 0 до 255 (рис. 2,3,4).

Далее вновь созданный цвет может быть использован для рисования и закрашивания фрагментов изображения.

Рис. 4. Диалоговое окно для выбора цвета в графическом редакторе Paint
(стандартная программа WINDOWS)

В программе CorelDRAW цветовая модель RGB дополнительно представляется в виде трёхмерной системы координат (рис. 2), в которой нулевая точка соответствует чёрному цвету. Оси координат соответствуют основным цветам, а каждая из трёх координат в диапазоне от 0 до 255 отражает «вклад» того или иного основного цвета в результирующий оттенок. Перемещение указателей («ползунков») по осям системы координат влияет на изменение значений в полях ввода, и наоборот. На диагонали, соединяющей начало координат и точку, в которой все составляющие имеют максимальный уровень яркости, располагаются оттенки серого цвета — от чёрного до белого (оттенки серого цвета получаются при равных значениях уровней яркости всех трёх составляющих).

Так как бумага не излучает свет, цветовая модель RGB не может быть использована для создания изображения на печатаемой странице.

Понятие векторизации.

Векторизация – это процесс перевода растрового изображения в векторную графику. Используется сложный алгоритм, который не может быть выполнен в автоматическом режиме. Обычно векторизация проходит удачно для изображений с четкими линиями, без градиентных заливок, т.е. в идеальном варианте векторизируемое изображение должно быть чертежом. При векторизации сложных объектов размер конечного файла может быть увеличен в десятки и сотни раз, а сам процесс может не увенчаться успехом. Векторизация фотографий невозможна, поэтому растровая графика распространена гораздо шире, чем векторная.

Рисунок - образное представление объектов реального или вымышлен-

Геометрических пропорций.

Ной - типа EGA, VGA, а лучше SVGA), видеокарту (видеопамять 256К,

Основных видеосистем.

Видеосистемы

Тип монитора	Максимальное разрешение (в пикселях)	Количество цветов	Видеопамять
Monochrome (Hercules)	720 X 348		32 Kб
CGA	640 X 320		64 Кб
EGA	640 X 350		64-128 Kб
VGA	640 X 480		256 Kб
SVGA	640 X 480		256 Kб
SVGA	800 X 600		512 Kб
SVGA	1024 X 768		512 Kб
SVGA	800 X 600		1 Mб
SVGA	1024 X 768		2 Mб
SVGA	800 X 600		2 Mб
SVGA	1024 X 768		4 Мб

Дисплеи бывают монохромные (черно-белые) и цветные. Каждый пик- сель на цветном экране - это совокупность трех точек (зерен) раз- ного цвета: красного, зеленого и синего. Эти зерна расположены очень близко друг к другу, так, что зрение человека их не разли- чает. Нам они кажутся слившимися в одну точку. Из сочетания крас- ного, зеленого и синего цветов складывается вся красочная палитра на экране. Цветные дисплеи такого типа называются RGB-мониторами (от первых букв английских слов red - красный, green - зеленый, blue - синий). Электронная пушка цветного дисплея испускает три луча. Каждый луч вызывает свечение зерна только одного цвета. Для этого в дисплее используется специальная фокусирующая система. Информация о графическом изображении хранится в видеопамяти. В видеопамяти содержится информация о состоянии каждого пикселя эк- рана. Если каждый пиксель может принимать только два состояния: светится - не светится (белый - черный), то для кодировки доста- точно одного бита памяти на пиксель (1 - белый, 0 - черный). Если нужно кодировать большее количество состояний (различную яркость свечения или различные цвета), то одного бита на пиксель недоста- точно. Для кодирования 4 цветов в видеопамяти используется 2 бита на каждый пиксель; для кодирования 8 цветов - 3 бита, 16 цветов - 4 бита и т.д. Количество цветов (К) и размер кода в битах (b) связаны формулой: K=2^b. Из трех базовых цветов можно получить 8 различных красок. Большее число красок получается путем управле- ния интенсивностью базовых цветов. На современных высококачест- венных дисплеях используется палитра более чем из 16 млн. цветов. Требуемый размер видеопамяти в этом случае - несколько мегабайт. Минимально необходимый объем видеопамяти зависит от размера сет- ки пикселей и от количества цветов. Обычно в видеопамяти помеща- ется несколько страниц (кадров) изображения одновременно. Для работы ГР необходимо наличие следующих аппаратных средств: 1. Графический адаптер (другие названия: контроллер дисплея, ви- деокарта) представляет собой единство двух компонент: видеопамяти и дисплейного процессора (монитора). Функция видеопамяти - хра- нить видеоинформацию. Функция дисплейного процессора - выводить содержимое видеопамяти на экран. Если изображение на экране пос- тоянно не подновлять, то оно гаснет (за время порядка нескольких миллисекунд). Таким образом, изображение должно выводиться на эк- ран с такой частотой, чтобы глаз не успевал заметить угасание картинки. Дисплейный процессор непрерывно просматривает видеопа- мять и выводит ее содержимое на экран 50-60 раз в секунду. 2. Графический дисплей обеспечивает отображение графической ин- формации на экране электронно-лучевой трубки. В настоящее время широкое распространение получили растровые дисплеи. Экран растро- вого дисплея разбит на фиксированное число точек, которые образу- ют матрицу (растр) из фиксированного числа строк и столбцов. Сло- во растр восходит к латинскому rastrum - грабли, мотыга. Растром обычно называют чередование прозрачных и непрозрачных полос по сходству со следом граблей, имеющим вид параллельных борозд. Растровые дисплеи работают в прямоугольной декартовой системе ко- ординат. Каждый пиксель характеризуется координатами - парой чи- сел (х, у). Первое число х задает расстояние от начала координат до заданной точки экрана по горизонтали (в пикселях), второе чис- ло у - по вертикали. В большинстве ЭВМ требуется, чтобы эти коор- динаты изменялись слева направо и сверху вниз. Это означает, что экран дисплея связан с системо координат, начало которой находит- ся в левом верхнем углу экрана. Величины, характеризующие ширину и высоту экрана (в пикселях), - х и у - в разных системах могут меняться от десятков до нескольких сотен и тысяч. Чем больше х и у, тем выше качество изображения, так как каждая точка будет за- нимать меньшую область на экране. Количество пикселей по горизон- тали и вертикали (х, у) называется разрешающей способностью. Программные средства - это графические редакторы. Однако можно получать изображения (в том числе и движущиеся) и с помощью сис- тем программирования BASIC, Turbo Pascal и др. Кроме того, су- ществуют графические редакторы систем автоматизированного проек- тирования (САПР), предназначенные для создания чертежей, схем, планов сооружений, трёхмерных изображений объектов и т.д. Это па- кеты программ PCAD и CirCad (для создания радиосхем и разводки печатных плат), AutoCAD (чертежи), ProtoCAD (стереометрия) и др. Существуют графические редакторы для DOS и для Windows. Это спе- циальные пакеты программ, содержащих в своём составе ряд важных утилит, например просмотрщики графических файлов, конверторы гра- фических файлов из одного формата в другой. Следует также отме- тить, что целый ряд популярных пакетов программ, таких как MS Word, Excel, MS Works, поддерживают создание рисунков и диаграмм и вставку их в файл. Ряд текстовых редакторов для DOS поддержива- ют псевдографику (Word & Deed), черчение вертикальных и горизон- тальных линий для создания блок-схем и таблиц (Multi-Edit, Лекси- кон и др.). Графические редакторы для DOS: Painter, NeoPainter, Paint Show, Picasso и др. Лучший из них - NeoPainter. Редактор 3D Studio слу- жит для создания трёхмерных рисунков. Графические редакторы для Windows 3.1: PaintBrush, Aldus Photo Styler, Hamilton Flamingo, Corel Draw (лучший из них) и др. Пос- ледние версии некоторых графических редакторов (например, Photo Works, Adobe Photo Shop, Photo Plus) работ