Файл: KIT.doc

23.создание графических композиций, графические форматы данных

Существует специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов, – компьютерная графика. Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе (бумага, кинопленка, ткань и прочее). Визуализация данных находит применение в самых разных сферах человеческой деятельности.

Как и любая другая информация в ЭВМ, графические изображения хранятся, обрабатываются и передаются по линиям связи в закодированном виде - т.е. в виде большого числа бит- нулей и единиц. В зависимости от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую, векторную и фрактальную.

Композиция в графическом изображении играет крайне важную роль. Вполне очевидно — первое, что мы видим, глядя на графическое изображение — это цветовое решение и расположение элементов. Если данное расположение выполнено гармонично и в соответствии с основными принципами графического дизайна — изображение будет эффективно передавать заложенную в него информацию, или, иными словами, продавать, призывать или предупреждать.

Основы композиции в компьютерной графике.
Композиция в графическом дизайне: единство стиля, контраст, нюанс, ритм, уместность элементов, простота решения, внимание к деталям, равновесие компоновки, пропорциональность, цвет, насыщенность, яркость, шрифт, антиквенные шрифты, рубленые шрифты, египетские шрифты, орнаментированные шрифты, гарнитура, начертание, пункт, дюйм. Физиологические основы восприятия: реакция на опасность, размер, цвет, естественность и уместность, выделение объекта из среды, все познается в сравнении.

Форматы графических файлов.

Графические файлы предназначены для хранения любой графической информации, которая может быть записана различными способами. Способы записи графической информации определяют формат этого файла. Все форматы хранения двухмерных графических файлов можно разделить на растровые, векторные и комплексные форматы. Ниже мы рассмотрим самые популярные из растровых и комплексных форматов.

Растровые форматы.

Формат JPEG.

Формат JPEGявляется одним из самых распространённых и популярных графических форматов файлов. Он применяется для хранения многих фотографий, картинок и другой графики. Файлы, содержащие данные JPEG, обычно имеют расширение .jpgили .jpeg. Этот формат использует для сжатия изображения алгоритм с потерей качества. При сохранении файла можно указать степень сжатия изображения, в зависимости от которой получаемое изображение будет занимать разный объём памяти, и, соответственно, получать разное качество. Алгоритм сжатия преобразует расположенные по соседству 8 пикселей по горизонтали и 8 пикселей по вертикали в один пиксель с усреднённым цветом. Чем сильнее сжатие, то заметнее становится дробление изображения на квадратики, как это показано на рисунке ниже. В данном примере для сравнения степень сжатия уменьшается слева направо.

Поскольку JPEG отводит для каждого пикселя по 24 бита, то всего данный формат работает примерно с 16 миллионами различных цветов.

Следует также отметить, что формат JPEGне поддерживает прозрачность изображения.

Формат BMP.

Формат BMP с давних пор активно поддерживается и продвигается операционной системой Windows. Файлы данного формата имеют расширение .bmp. Так как формат BMPподдерживает максимальную глубину цвета 48 бит, то качество хранимых изображений может быть очень высокое, но при этом и размер файла становится слишком большим, поэтому на практике он используется не так часто.

Формат TIFF.

Формат Tiffиспользуется в основном для хранения изображений с большой глубиной цвета. Как правило, это изображения, получаемые со сканера или используемые в полиграфии. Файлы данного формата имеют расширение .tiff. При сохранении файла в формате Tiffу пользователя есть возможность выбрать, сжимать или не сжимать сохраняемое изображение.

Формат Tiffпозволяет работать с прозрачностью изображения.

Формат GIF.

Формат Gifспособен сжимать данные без потери качества. Он использует всего 256 цветов, поэтому файлы данного формата, как правило, выглядят довольно примитивно и занимают немного памяти.

Особенностью данного формата является то, что он позволяет отображать анимацию у изображения. Это достигается тем, что файл данного формата хранит несколько последовательных изображений и информацию о том, сколько каждое изображение будет показано на экране. Поскольку эта последовательность является циклической и воспроизводится постоянно, то создаётся ощущение движения картинки.

Формат очнь широко распространён при использовании на интернет-ресурсах в качестве анимации или аватарок.

Расширение файла этого формата .gif.

Формат PNG.

Png является очень важным форматом, который всё больше вымещает большинство остальных форматов, особенно форматы Gifи JPEG, ввиду некоторых ощутимых преимуществ. Во-первых, этот формат использует эффективные алгоритмы сжатия без потери качества. Во-вторых, в данном формате имеется расширенная поддержка прозрачности цветов, глубина которых может достигать 48-ми бит.

К сожалению, в отличие от формата Gif, для замены которого и пришёл формат Png, этот формат не имеет анимационных возможностей.

Файлы формата PNG имеют расширение .png.

Формат RAW.

Формат Rawиспользуется для работы с фотографиями очень высокого качества, получаемыми с зеркальных цифровых фотоаппаратов. Это один из любимых форматов фотографов, и фотоаппараты часто сохраняют высококачественные снимки именно в этот формат, задавая для файлов фотографий расширение .raw.

Комплексные форматы.

Формат PDF.

Формат PDF – это очень распространённый формат хранения электронных документов, которые могут содержать, как текст, так и любую графику. Важной особенностью формата PDF является то, что он поддерживается практически любыми компьютерами и операционными системами. Файлы данного формата имеют расширение .pdf. Этот формат очень удобно использовать для распространения документации на продукцию, сканированных изображений в одном файле, текстовую информацию, не подлежащую изменению или редактированию, любых схем или специфических графических элементов, созданных в малораспространённых редакторах. В отличие от специализированных программ, документы PDFспособен открыть практически любой компьютер ввиду бесплатности и простоты распространяемого фирмой AdobeSystems программного обеспечения для созданного ей стандарта.

Формат DJVU.

Формат DJVUсоздан специально для хранения и распространения  сканированных документов, таких, как книги, журналы или рукописи, в которых обилие формул, схем, рисунков и рукописных символов делает трудоёмким их полноценное распознавание. Этот формат стал основой для распространившихся в сети интернет электронных библиотек.

Необходимо помнить, что формат DJVUсжимает данные с потерей качества, но при этом достигается существенно меньший размер файла, чем совокупность размеров изображений, составляющих это файл DJVU.

Файлы формата DJVUимеют расширение .djvu.

24.цветовые модели и палитры, редакторы трёхмерной графики - используются для создания трёхмерных композиций. Они имеют две характерные особенности. Во-первых они позволяют гибко управлять взаимодействием свойств поверхности изображаемых объектов со свойствами источников освещения и , во-вторых создавать трёхмерную анимацию.

25.средства создания презентации-программы демонстрационной графики, которые являются конструктарами графических образов деловой информации, призванными в наглядной и динамической форме представить результаты аналитических исследований. Программы позволяют формировать план презентации, выбирать для представления различные элементы: текст, графики, и диаграммы, таблицы, звуковые эффекты и видеоклипы.

26.системы распознования документов-экспертные системы. Исходные данные хранятся в базе знаний в виде фактов, между которыми с помощью специалистов-экспертов устанавливается определённая система отношений. Если на этапе тестирования экспертной системы устанавливается определённая система отношений. Если на этапе тестирования экспертной системы устанавливается, что она даёт некорректные рекомендации и заключения по конкретным вопросам или не может дать их вообще, это означает либо отсутствие важных фактов в её базе, либо нарушения в логической системе отношений. В обоих случаях эксперная система сама должна сгенерировать достаточный набор запросов к эксперту и автоматически повысить своё качество. По оканчании настройки с помощью экспертов система может поступать в эксплуатацию.

27.Понятие алгоритма. Типы алгоритмических процессов.

Алгоритм и его свойства

Решение задач на компьютере основано на понятии алгоритма. Алгоритм – это точное предписание, определяющее вычислительный процесс, ведущий от варьируемых начальных данных к исходному результату.
Алгоритм означает точное описание некоторого процесса, инструкцию по его выполнению. Разработка алгоритма является сложным и трудоемким процессом. Алгоритмизация – это техника разработки (составления) алгоритма для решения задач на ЭВМ.

Изобразительные средства для описания (представление) алгоритма

Для записи алгоритма решения задачи применяются следующие изобразительные способы их представления:

 Словесно- формульное описание

 Блок-схема (схема графических символов)

 Алгоритмические языки

 Операторные схемы

 Псевдокод

Для записи алгоритма существует общая методика:

 Каждый алгоритм должен иметь имя, которое раскрывает его смысл.

 Необходимо обозначить начало и конец алгоритма.

 Описать входные и выходные данные.

 Указать команды, которые позволяют выполнять определенные действия над выделенными данными

Общий вид алгоритма
Алгоритм: Название алгоритма
Описание данных
Начало
Команды
Конец
Формульно-словесный способ записи алгоритма характеризуется тем, что описание осуществляется с помощью слов и формул. Содержание последовательности этапов выполнения алгоритмов записывается на естественном профессиональном языке предметной области в произвольной форме.
Графический способ описания алгоритма (блок - схема) получил самое широкое распространение. Для графического описания алгоритмов используются схемы алгоритмов или блочные символы (блоки), которые соединяются между собой линиями связи.
Каждый этап вычислительного процесса  представляется геометрическими фигурами (блоками). Они делятся на арифметические или вычислительные (прямоугольник), логические (ромб) и блоки ввода-вывода данных (параллелограмм).
Схемы алгоритмов:

Порядок выполнения этапов указывается стрелками, соединяющими блоки. Геометрические фигуры размещаются сверху вниз и слева на право. Нумерация блоков производится в порядке их размещения в схеме.
Алгоритмические языки  - это специальное средство, предназначенное для записи алгоритмов в аналитическом виде. Алгоритмические языки близки к математическим выражениям и к естественным языкам. Каждый алгоритмический язык имеет свой словарь. Алгоритм, записанный на алгоритмическом языке, выполняется по строгим правилам этого конкретного языка.

Операторные схемы алгоритмов. Суть этого способа описания алгоритма заключается в том, что каждый оператор обозначается буквой (например, А – арифметический оператор, Р – логический оператор и т.д.).
Операторы записываются слева направо в последовательности их выполнения, причем, каждый оператор имеет индекс, указывающий порядковый номер оператора. Алгоритм записывается в одну строку в виде последовательности операторов.

Псевдокод – система команд абстрактной машины. Этот способ записи алгоритма с помощью операторов близких к алгоритмическим языкам.

Принципы разработки алгоритмов и программ

Типы алгоритмических процессов
По структуре выполнения алгоритмы и программы делятся на три вида:

 Линейные

 Ветвящиеся

 Циклические
Линейный алгоритм (линейная структура) – это такой алгоритм, в котором все действия выполняются последовательно друг за другом и только один раз. Схема представляет собой последовательность блоков, которые располагаются сверху вниз в порядке их выполнения. Первичные и промежуточные данные не оказывают влияния на направление процесса вычисления.
Алгоритмы разветвляющейся структуры
На практике часто встречаются задачи, в которых в зависимости от первоначальных условий или промежуточных результатов необходимо выполнить вычисления по одним или другим формулам.
Такие задачи можно описать с помощью алгоритмов разветвляющейся структуры. В таких алгоритмах выбор направления продолжения вычисления осуществляется по итогам проверки заданного условия. Ветвящиеся процессы описываются оператором IF (условие).

Циклические вычислительные процессы
Для решения многих задач характерно многократное повторение отдельных участков вычислений. Для решения таких задач применяются алгоритмы циклической структуры (циклические алгоритмы). Цикл – последовательность команд, которая повторяется до тех пор, пока не будет выполнено заданное условие. Циклическое описание многократно повторяемых процессов значительно снижает трудоемкость написания программ.
Существуют две схемы циклических вычислительных процессов.

Особенностью первой схемы является то, что проверка условия выхода из цикла проводится до выполнения тела цикла. В том случае, если условие выхода из цикла выполняется, то тело цикла не выполняется ни разу.
Особенностью второй  схемы является то, что цикл выполняется хоты бы один раз, так как первая проверка условия выхода из цикла осуществляется после того, как тело цикла выполнено.
Существуют циклы с известным числом повторений и итерационные циклы. При итерационном цикле выход из тела цикла, как правило, происходит при достижении заданной точности вычисления.

28. Языки и системы программирования.

Языки программирования это формальная знаковая система, предназначенная для описания алгоритмов в форме, которая удобна для исполнителя.

Классификация языков программирования

Программа — это детальное и законченное описание алгоритма средствами языка программирования. Исполнителем программы является компьютер. Для выполнения компьютером программа должна быть представлена в машинном коде — последовательности чисел, понимаемых процессором. Написать программу в машинных кодах вручную достаточно сложно. Поэтому сегодня практически все программы создаются с помощью языков программирования, которые по своим синтаксису и семантике приближены к естественному человеческому языку. Это снижает трудоемкость программирования. Однако, текст программы, записанный с помощью языка программирования, должен быть преобразован в машинный код. Эта операция выполняется автоматически с помощью специальной служебной программы, называемой транслятором. Интерпретатор переводит на язык машинных кодов поочередно каждый оператор исходной программы, проверяет правильность записи оператора и немедленно выполняет его. В отличие от интерпретатора компилятор осуществляет перевод на машинный язык всей исходной программы.

Примерами служебных программ — интерпретаторов являются GW Basic, Лого, школьный алгоритмический язык, многие языки программирования баз данных. Компиляторами являются Turbo Pascal, С++, Delphi.