Файл: В россии в xvixvii веках появилось намного более передовое изобретение.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.11.2023
Просмотров: 229
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
растром. Точно так же изображают информацию периферийные устройства печати.
У растровых изображений два основных недостатка.
Во-первых, очень большие объемы данных. Для активных работ с большими размерными иллюстрациями типа журнальной полосы требуются компьютеры с большими размерами оперативной памяти (128 Мбайт и более).
Во-вторых, растровые изображения невозможно значительно увеличить без серьезных искажений.
Эффект искажения при увеличении точек растра называется пикселизацией.
В отличие от растровой в векторной графике изображение представляет собой совокупность простых элементов: прямых линий, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников и т. п., которые называются графическими примитивами.
Положение и форма графических примитивов задаются в системе графических координат, связанных с экраном. В векторной графике объем памяти, занимаемой, например линией, не зависит от размеров линии, поскольку линия представляется в виде формулы, а точнее в виде нескольких параметров. Перед выводом на экран каждого объекта программа векторной графики производит вычисление координат экранных точек в изображении объекта. Аналогичные вычисления производятся при выводе объектов на принтер.
Векторная графика лишена недостатков растровой, но в ней сложно создавать художественные иллюстрации, поэтому чаще всего ее используют для чертежных и проектно-конструкторских работ.
Фрактальная графика, как и векторная, — вычисляемая, но отличается от нее тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнениям, поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменение коэффициентов в уравнении позволяет получить совершенно другую картину.
Для кодирования цветных графических изображений применяется принцип декомпозиции — разложение произвольного цвета на основные составляющие.
Существует множество различных типов цветовых моделей, но в компьютерной графике, как правило, применяется не более трех. Эти модели известны под названиями: RGB, CMYK,HSB
Цветовая модель RGB. В ней в качестве составляющих используются три цвета: красный (Red), зеленый (Qгееп) и синий (Вluе). Считается, что любой цвет состоит из этих трех компонент. Совмещение всех трех цветов дает нейтральный цвет (серый), который при большой яркости стремится к белому цвету. Метод получения нового оттенка суммированием яркостей составляющих компонент называется
аддитивным. Он применяется всюду, где цвета изображения рассматриваются в проходящем цвете, т. е. на просвет: в мониторах, слайд-проекторах и т. п.
Каждому из основных цветов для кодирования нужно восемь двоичных разрядов, для трех — 24, а 224 = 16.5 млн. Таким образом, эта система обеспечивает однозначное определение 16.5 млн. цветов, что близко к чувствительности человеческого глаза. Режим представления цветной графики с использованием 24 двоичных разрядов называется полноцветным (Тruе Со1ог).
Цветовая модельCMYK. Эту модель используют для подготовки не экранных, а печатных изображений. Они отличаются тем, что видят их не в проходящем, а в отраженном цвете. Чем больше краски положено на бумагу, тем больше света она поглощает и меньше отражает. В отличие от модели RGB, увеличение количества краски приводит не к увеличению визуальной яркости, а к ее уменьшению. Поэтому для подготовки печатных изображений используется не аддитивная модель, а субтрактивная (вычитающая) модель. Цветовыми компонентами этой модели являются не основные цвета, а дополнительные, т. е. те, которые получаются в результате вычитания основных цветов из белого: голубой (Суаn), пурпурный (Маgenta) и желтый (Yellоu). Так как цветные красители по отражающим свойствам не одинаковы, то для повышения контрастности применяется еще черный (В1аск) цвет.
В типографиях цветные изображения печатаются в несколько приемов. Накладывая на бумагу поочередно голубой, пурпурный, желтый и черный отпечатки, получают полноцветную иллюстрацию.
Цветовая модель НSВ. Если модель RGB наиболее удобна для компьютера, модель CMYK — для типографии, то модель HSB наиболее удобна для
человека. В модели НSВ также три компонента: оттенок цвета (Нuе), насыщенность (Saturation) и яркость цвета (Вrightness).
Регулируя эти три компоненты, можно получить столь же много произвольных цветов, как и при работе с другими моделями. Эта модель удобна для применения в тех графических редакторах, которые ориентированы не на обработку готовых изображений, а на их создание.
Значение цвета выбирается как вектор, выходящий из центра окружности. Точка в центре соответствует белому цвету, а точки по периметру — чистым цветам. Направление вектора определяет цветовой, оттенок и задается в модели НSВ в угловых градусах. Длина вектора определяет насыщенность цвета. Яркость цвета задается на отдельной оси, нулевая точка которой имеет черный цвет.
Проще всего в компьютере реализуется модель RGB.
Это связано с методом кодирования цвета байтами, поэтому создавать и обрабатывать цветные изображения принято в модели RGB. При печати рисунка RG В на цветном принтере драйвер принтера преобразует рисунок в цветовую модель СМYК.
Как уже отмечалось, режим представления цветной графики двоичным кодом из 24 разрядов называется полноцветным или Тruе Соloг. Очевидно, графические данные занимают очень большие объемы на носителях. Например, если экран монитора имеет растр 800x600 точек, изображение, представленное в режиме Тruе Со1ог, займет 800 × 600 × 3 = 1 440 000 байт.
В случае, когда не требуется очень высокое качество отображения цвета, применяется режим High Со1ог, который кодирует одну точку растра двумя байтами (16 разрядов дают 216 ≈ 65.5 тысяч цветов).
Режим, который при кодировании одной точки растра использует один байт, называется индексным, в нем различаются 256 цветов. Этого недостаточно, чтобы передать весь диапазон цветов. Код каждой точки при этом выражает собственно не цвет, а некоторый номер цвета из таблицы цветов, называемой палитрой. Палитра должна прикладываться к файлам с графическими данными и используется при воспроизведении изображения.
Кодирование звуковой информации
Методы работы со звуковой информацией пришли в вычислительную технику наиболее поздно. В итоге они далеки от стандартизации. Отдельные компании разработали свои корпоративные стандарты, однако можно выделить два основных подхода.
Метод частотной модуляции( метод FМ — Freguency Мodulation) основан на разложении сигнала в виде суперпозиции элементарных гармоник с разными фазами, частотами и амплитудами. В природе звуковые сигналы имеют непрерывный спектр. Их разложение в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальные устройства — аналого-цифровые преобразователи (АЦП).
Привоспроизведении происходит обратное преобразование — цифроаналоговое (ЦАП). Конструктивно АЦП и ЦАП находятся в звуковой карте компьютера. При таких преобразованиях неизбежны потери информации, связанные с методом кодирования. Метод компактен, но качество звучания не очень высоко и соответствует качеству звучания простейших электромузыкальных инструментов.
Метод таблично - волнового синтеза(Wawe - Тablе) заключается в том, ч образцы звуков для множества различных музыкальных инструментов (сэмплы) хранятся в особых таблицах. Числовые коды выражают тип инструмента, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения и другие особенности. Затем при моделировании звуковой информации эти образцы смешиваются. Качество звука, полученное в результате синтеза приближается к качеству звучания реальных музыкальных инструментов.
Структуры данных
В современных ЭВМ данные всегда велики по объему. Работать с ними проще, если данные упорядочены, т. е. образуют заданную структуру. Существует три основные типа структур: линейная, табличная и иерархическая.
Самая простая структура данных — линейная (список) — это упорядоченная структура, в которой адрес элемента однозначно определяется его номером. В качестве примера можно взять обычную книгу. При создании любой структуры данных надо решить, как разделять элементы данных между собой и как разыскивать нужные элементы. В качестве разделителя обычно используется какой-нибудь специальный символ.
Табличные структуры отличаются от списочных лишь тем, что элементы данных определяются адресом ячейки, который состоит не из одного параметра, как в списке, а из нескольких. В двумерных таблицах разделителей должно быть два. Таблица может быть и трехмерная, тогда три числа характеризуют положение элемента и требуются три типа разделителей, а может быть и n -мерная.
Нерегулярные данные, которые трудно представить в виде списка и таблицы, представляются иерархически. Иерархическую структуру имеет система почтовых адресов. В такой структуре адрес каждого элемента данных определяется путем доступа к нему (маршрута), ведущим от вершины структуры к данному элементу.
Каждый из описанных видов структур данных имеет свои преимущества и недостатки. Например, списочные и табличные структуры являются простыми. Ими легко пользоваться, они легко упорядочиваются, однако их труд обновлять. При обновлении нарушается вся списочная или табличная структура. Иерархические структуры данных сложнее, чем списочные или табличные, но они не создают проблем с обновлением данных. Недостатком иерархических структур является относительная трудоемкость записи адреса элемента данных и сложность упорядочивания.
Файлы и файловая структура
В компьютерных технологиях единицей хранения: данных является объект переменной длины, называемый файлом. Файл— это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным именем. Файловые системы создают для пользователей некоторое виртуальное представление внешних запоминающих устройств ЭВМ, позволяя работать с ними не на низком уровне команд управления физическими устройствами, а на высоком уровне наборов и структур данных. Таким образом, файловая система — это система управления данными.
Имя файла имеет особое значение — оно фактически несет в себе адресные функции в иерархических структурах. Кроме того, имя может иметь расширение, в котором хранятся сведения о типе данных. Если имена создаваемых файлов пользователь может задавать произвольно, то в использовании расширений следует придерживаться некоторой традиции.
Например, в операционной системе МSDOS файлы с расширениями: соm , ехе, bаt — исполняемые; bаt ,txt , do с — текстовые; раs, bas, с, fоr — тексты программ на известных языках программирования ( Паскале, Бейсике, Си, Фортране соответственно ); дbf — файл базы данных.
В различных операционных системах существуют ограничения на длину имени и расширения имени файла.
Так, в МS DOS длина имени файла не должна превышать восьми символов, а расширение — трех, т. е. используется стандарт 8.3. В операционной системе Windowsограничения значительно менее жесткие.
Для пользователя файл является основным и неделимым элементом хранения данных, который можно найти, изменить, удалить, сохранить либо переслать на устройство или на другой компьютер, но только целиком.
Файловая система — это часть операционной системы компьютера и поэтому всегда несет на себе отпечаток свойств конкретной операционной системы. Файловая система скрывает от пользователя картину реального расположения информации во внешней памяти, обеспечивает независимость программ от особенностей конкретной конфигурации ЭВМ, т. е. логический уровень работы с файлами. При работе с файлами пользователю предоставляются средства для создания новых файлов, операции по считыванию и записи информации и т. п., не затрагивающие конкретные вопросы программирования работы канала по пересылке данных, по управлению внешними устройствами.
Наиболее распространенным видом файлов, внутренняя структура которых обеспечивается файловыми системами различных операционных систем являются файлы с последовательной структурой. Файлы в этом случае представляются в виде набора составных элементов, называемых логическим записями произвольной длины и с последовательным доступом. В ряде операционных систем предусматривается использование более сложных логических структур файлов, например, древовидной структуры.
На физическом уровне блоки файла могут размещаться в памяти непрерывной областью или храниться несмежно. Вся учетная информация о расположении файлов вмагнитном диске сводится в одно место — каталог
У растровых изображений два основных недостатка.
Во-первых, очень большие объемы данных. Для активных работ с большими размерными иллюстрациями типа журнальной полосы требуются компьютеры с большими размерами оперативной памяти (128 Мбайт и более).
Во-вторых, растровые изображения невозможно значительно увеличить без серьезных искажений.
Эффект искажения при увеличении точек растра называется пикселизацией.
В отличие от растровой в векторной графике изображение представляет собой совокупность простых элементов: прямых линий, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников и т. п., которые называются графическими примитивами.
Положение и форма графических примитивов задаются в системе графических координат, связанных с экраном. В векторной графике объем памяти, занимаемой, например линией, не зависит от размеров линии, поскольку линия представляется в виде формулы, а точнее в виде нескольких параметров. Перед выводом на экран каждого объекта программа векторной графики производит вычисление координат экранных точек в изображении объекта. Аналогичные вычисления производятся при выводе объектов на принтер.
Векторная графика лишена недостатков растровой, но в ней сложно создавать художественные иллюстрации, поэтому чаще всего ее используют для чертежных и проектно-конструкторских работ.
Фрактальная графика, как и векторная, — вычисляемая, но отличается от нее тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнениям, поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменение коэффициентов в уравнении позволяет получить совершенно другую картину.
Для кодирования цветных графических изображений применяется принцип декомпозиции — разложение произвольного цвета на основные составляющие.
Существует множество различных типов цветовых моделей, но в компьютерной графике, как правило, применяется не более трех. Эти модели известны под названиями: RGB, CMYK,HSB
Цветовая модель RGB. В ней в качестве составляющих используются три цвета: красный (Red), зеленый (Qгееп) и синий (Вluе). Считается, что любой цвет состоит из этих трех компонент. Совмещение всех трех цветов дает нейтральный цвет (серый), который при большой яркости стремится к белому цвету. Метод получения нового оттенка суммированием яркостей составляющих компонент называется
аддитивным. Он применяется всюду, где цвета изображения рассматриваются в проходящем цвете, т. е. на просвет: в мониторах, слайд-проекторах и т. п.
Каждому из основных цветов для кодирования нужно восемь двоичных разрядов, для трех — 24, а 224 = 16.5 млн. Таким образом, эта система обеспечивает однозначное определение 16.5 млн. цветов, что близко к чувствительности человеческого глаза. Режим представления цветной графики с использованием 24 двоичных разрядов называется полноцветным (Тruе Со1ог).
Цветовая модельCMYK. Эту модель используют для подготовки не экранных, а печатных изображений. Они отличаются тем, что видят их не в проходящем, а в отраженном цвете. Чем больше краски положено на бумагу, тем больше света она поглощает и меньше отражает. В отличие от модели RGB, увеличение количества краски приводит не к увеличению визуальной яркости, а к ее уменьшению. Поэтому для подготовки печатных изображений используется не аддитивная модель, а субтрактивная (вычитающая) модель. Цветовыми компонентами этой модели являются не основные цвета, а дополнительные, т. е. те, которые получаются в результате вычитания основных цветов из белого: голубой (Суаn), пурпурный (Маgenta) и желтый (Yellоu). Так как цветные красители по отражающим свойствам не одинаковы, то для повышения контрастности применяется еще черный (В1аск) цвет.
В типографиях цветные изображения печатаются в несколько приемов. Накладывая на бумагу поочередно голубой, пурпурный, желтый и черный отпечатки, получают полноцветную иллюстрацию.
Цветовая модель НSВ. Если модель RGB наиболее удобна для компьютера, модель CMYK — для типографии, то модель HSB наиболее удобна для
человека. В модели НSВ также три компонента: оттенок цвета (Нuе), насыщенность (Saturation) и яркость цвета (Вrightness).
Регулируя эти три компоненты, можно получить столь же много произвольных цветов, как и при работе с другими моделями. Эта модель удобна для применения в тех графических редакторах, которые ориентированы не на обработку готовых изображений, а на их создание.
Значение цвета выбирается как вектор, выходящий из центра окружности. Точка в центре соответствует белому цвету, а точки по периметру — чистым цветам. Направление вектора определяет цветовой, оттенок и задается в модели НSВ в угловых градусах. Длина вектора определяет насыщенность цвета. Яркость цвета задается на отдельной оси, нулевая точка которой имеет черный цвет.
Проще всего в компьютере реализуется модель RGB.
Это связано с методом кодирования цвета байтами, поэтому создавать и обрабатывать цветные изображения принято в модели RGB. При печати рисунка RG В на цветном принтере драйвер принтера преобразует рисунок в цветовую модель СМYК.
Как уже отмечалось, режим представления цветной графики двоичным кодом из 24 разрядов называется полноцветным или Тruе Соloг. Очевидно, графические данные занимают очень большие объемы на носителях. Например, если экран монитора имеет растр 800x600 точек, изображение, представленное в режиме Тruе Со1ог, займет 800 × 600 × 3 = 1 440 000 байт.
В случае, когда не требуется очень высокое качество отображения цвета, применяется режим High Со1ог, который кодирует одну точку растра двумя байтами (16 разрядов дают 216 ≈ 65.5 тысяч цветов).
Режим, который при кодировании одной точки растра использует один байт, называется индексным, в нем различаются 256 цветов. Этого недостаточно, чтобы передать весь диапазон цветов. Код каждой точки при этом выражает собственно не цвет, а некоторый номер цвета из таблицы цветов, называемой палитрой. Палитра должна прикладываться к файлам с графическими данными и используется при воспроизведении изображения.
Кодирование звуковой информации
Методы работы со звуковой информацией пришли в вычислительную технику наиболее поздно. В итоге они далеки от стандартизации. Отдельные компании разработали свои корпоративные стандарты, однако можно выделить два основных подхода.
Метод частотной модуляции( метод FМ — Freguency Мodulation) основан на разложении сигнала в виде суперпозиции элементарных гармоник с разными фазами, частотами и амплитудами. В природе звуковые сигналы имеют непрерывный спектр. Их разложение в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальные устройства — аналого-цифровые преобразователи (АЦП).
Привоспроизведении происходит обратное преобразование — цифроаналоговое (ЦАП). Конструктивно АЦП и ЦАП находятся в звуковой карте компьютера. При таких преобразованиях неизбежны потери информации, связанные с методом кодирования. Метод компактен, но качество звучания не очень высоко и соответствует качеству звучания простейших электромузыкальных инструментов.
Метод таблично - волнового синтеза(Wawe - Тablе) заключается в том, ч образцы звуков для множества различных музыкальных инструментов (сэмплы) хранятся в особых таблицах. Числовые коды выражают тип инструмента, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения и другие особенности. Затем при моделировании звуковой информации эти образцы смешиваются. Качество звука, полученное в результате синтеза приближается к качеству звучания реальных музыкальных инструментов.
Структуры данных
В современных ЭВМ данные всегда велики по объему. Работать с ними проще, если данные упорядочены, т. е. образуют заданную структуру. Существует три основные типа структур: линейная, табличная и иерархическая.
Самая простая структура данных — линейная (список) — это упорядоченная структура, в которой адрес элемента однозначно определяется его номером. В качестве примера можно взять обычную книгу. При создании любой структуры данных надо решить, как разделять элементы данных между собой и как разыскивать нужные элементы. В качестве разделителя обычно используется какой-нибудь специальный символ.
Табличные структуры отличаются от списочных лишь тем, что элементы данных определяются адресом ячейки, который состоит не из одного параметра, как в списке, а из нескольких. В двумерных таблицах разделителей должно быть два. Таблица может быть и трехмерная, тогда три числа характеризуют положение элемента и требуются три типа разделителей, а может быть и n -мерная.
Нерегулярные данные, которые трудно представить в виде списка и таблицы, представляются иерархически. Иерархическую структуру имеет система почтовых адресов. В такой структуре адрес каждого элемента данных определяется путем доступа к нему (маршрута), ведущим от вершины структуры к данному элементу.
Каждый из описанных видов структур данных имеет свои преимущества и недостатки. Например, списочные и табличные структуры являются простыми. Ими легко пользоваться, они легко упорядочиваются, однако их труд обновлять. При обновлении нарушается вся списочная или табличная структура. Иерархические структуры данных сложнее, чем списочные или табличные, но они не создают проблем с обновлением данных. Недостатком иерархических структур является относительная трудоемкость записи адреса элемента данных и сложность упорядочивания.
Файлы и файловая структура
В компьютерных технологиях единицей хранения: данных является объект переменной длины, называемый файлом. Файл— это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным именем. Файловые системы создают для пользователей некоторое виртуальное представление внешних запоминающих устройств ЭВМ, позволяя работать с ними не на низком уровне команд управления физическими устройствами, а на высоком уровне наборов и структур данных. Таким образом, файловая система — это система управления данными.
Имя файла имеет особое значение — оно фактически несет в себе адресные функции в иерархических структурах. Кроме того, имя может иметь расширение, в котором хранятся сведения о типе данных. Если имена создаваемых файлов пользователь может задавать произвольно, то в использовании расширений следует придерживаться некоторой традиции.
Например, в операционной системе МSDOS файлы с расширениями: соm , ехе, bаt — исполняемые; bаt ,txt , do с — текстовые; раs, bas, с, fоr — тексты программ на известных языках программирования ( Паскале, Бейсике, Си, Фортране соответственно ); дbf — файл базы данных.
В различных операционных системах существуют ограничения на длину имени и расширения имени файла.
Так, в МS DOS длина имени файла не должна превышать восьми символов, а расширение — трех, т. е. используется стандарт 8.3. В операционной системе Windowsограничения значительно менее жесткие.
Для пользователя файл является основным и неделимым элементом хранения данных, который можно найти, изменить, удалить, сохранить либо переслать на устройство или на другой компьютер, но только целиком.
Файловая система — это часть операционной системы компьютера и поэтому всегда несет на себе отпечаток свойств конкретной операционной системы. Файловая система скрывает от пользователя картину реального расположения информации во внешней памяти, обеспечивает независимость программ от особенностей конкретной конфигурации ЭВМ, т. е. логический уровень работы с файлами. При работе с файлами пользователю предоставляются средства для создания новых файлов, операции по считыванию и записи информации и т. п., не затрагивающие конкретные вопросы программирования работы канала по пересылке данных, по управлению внешними устройствами.
Наиболее распространенным видом файлов, внутренняя структура которых обеспечивается файловыми системами различных операционных систем являются файлы с последовательной структурой. Файлы в этом случае представляются в виде набора составных элементов, называемых логическим записями произвольной длины и с последовательным доступом. В ряде операционных систем предусматривается использование более сложных логических структур файлов, например, древовидной структуры.
На физическом уровне блоки файла могут размещаться в памяти непрерывной областью или храниться несмежно. Вся учетная информация о расположении файлов вмагнитном диске сводится в одно место — каталог