Программы обработки математических формул. Аудиоинформация: назначение, расширения, основные программы

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ  ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 

«САМАРСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П.КОРОЛЕВА (национальный исследовательский университет)» (СГАУ)

 

 

ИНСТИТУТ  ПЕЧАТИ

 

КАФЕДРА «ИЗДАТЕЛЬСКОГО ДЕЛА И КНИГОРАСПРОСТРАНЕНИЯ»

 

 

 

Контрольная работа

По дисциплине: Программные средства обработки информации

По теме: «Программы обработки математических формул»,

«Аудиоинформация: назначение, расширения, основные программы».

Вариант 8.

 

                                                                                                       

                                                                                                   

 

                                                                                Выполнил: студент гр. ИП 44

                                                                                       Степанов Д.Ю.

                                                                                       Проверил: Нечитайло С.А.

                                                                                            

 

 

 

 

Самара 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

1. Программы обработки математических формул 4

2. Аудиоинформация: назначение, расширения, основные программы 10

Заключение 14

Список использованных источников 15

 

 

Введение

Первоочередная задача полиграфической  отрасли состоит в переработке  информации и ее распространении. Известно, что посредством обмена информацией  люди вступают в коммуникационные отношения. Специалисты считают, что эти  отношения включают решение целого комплекса вопросов, из которых важнейшими являются следующие:

  • доставка сведений;
  • установление связей;
  • налаживание взаимопонимания;
  • обмен информацией.

Коммуникационные источники  и коммуникационные связи являются важными составными частями коммуникационных сред:

  • коммуникационные источники - средства, использующиеся при реализации коммуникационных отношений и воздействующие на те или иные человеческие органы. Например, в качестве визуальных или зрительных информационных источников называют шрифт, символы, цифры, рисунки, картины, ноты, а также цвет;
  • коммуникационные связи - способы или формы взаимоотношений людей с коммуникационными источниками, которые в значительной степени, определяются историческим этапом развития общества. Так, основной и наиболее старой моделью коммуникационных связей называют разговор, диалог между двумя персонами. Уровень развития коммуникационных источников провоцирует возникновение новых коммуникационных отношений. Например, старая модель индивидуальной связи все более заменяется в современном обществе на косвенную, при которой люди приобщаются к сведениям из различных коммуникационных сред и независимо друг от друга во времени и пространстве.

Цель  данной контрольной работы – рассмотреть программы обработки математических формул и аудиоинформацию, ее назначение, расширения, основные программы. 

  1. Программы обработки математических формул

Математическая формула - условная запись с помощью символов, коэффициентов, знаков действия и специальных математических знаков различных расчетных зависимостей.

Разновидности программных средств для обработки математических формул приведены на следующей схеме (рис. 1):


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 – Разновидности программ для

обработки математических формул

 

Программы для выполнения расчетов, т.е. по существу просто облегчающих получение результата с использованием компьютера, в данной контрольной работе не рассматриваются.

Программы для оформления вычислений в составе  публикации можно подразделить в  зависимости от степени автоматизации  на три подгруппы:

  • с образованием изображения формулы в результате элементарных действий по перемещению курсора в плоскости экрана (например, ChiWriter, T3 и др.). Программы работают в среде MS DOS, требуют использования большого числа команд, требующих в большей или меньшей степени труднозапоминаемых комбинаций клавиш, а также большого числа рутинных действий (особенно при редактировании);
  • с использованием специально разработанных линейных языков описания формулы, функционирующих в процессе ее кодирования и формирования, а также с использованием обратного конвертирования результата в общепринятый вид при выводе на то или иное устройство (например, Xerox Ventura 4.1, Союз и др.). Программы разработаны, в том числе, для графической среды Windows, обеспечивают автоматическое переформирование формулы (при необходимости) после редактирования, имеют небольшой ассортимент в большей или меньшей степени мнемоничных команд;
  • с диалоговым режимом формирования формулы в результате использования шаблонов наиболее часто используемых блоков, вызываемых через пиктограммы (например, MathType, Equation Editor и др.) [3].

Программа ChiWriter

ChiWriter — текстовый редактор для среды MS-DOS, предназначенный для набора научных текстов. ChiWriter был написан Каем Хорстманом в 1986 году.

Особенности

В числе  основных отличительных особенностей ChiWriter можно назвать наличие ограниченного  режима WYSIWYG, возможность набора математических и химических формул, и даже шахматных  диаграмм с помощью специальных  шрифтов, а также способность  работать даже на компьютерах класса IBM PC/XT.

Пригодность для набора научных  текстов определялась тем, что ChiWriter позволял добавлять к каждой строке текста дополнительные строки, находящиеся  ниже или выше ее на 1/2 базовой высоты строки. На этих дополнительных строках также мог располагаться текст, что позволяло набирать верхние и нижние индексы, дроби, а также более сложные математические формулы. Имелась также возможность использовать несколько шрифтов в одном документе (до 20), набирать буквы греческого алфавита, кириллицу, математические и иные символы. Отдельные символы большого размера (например, символы суммы или интегралов) могли набираться как комбинация нескольких символов.

Имелся  также редактор шрифтов, позволявший  видоизменять существующие и создавать  новые шрифты. Работа с программой облегчалась наличием написанного М.Л.Городецким просмотрщика файлов формата ChiWriter для среды Norton Commander.

Недостатки редактора

При создании шрифтов пользователь имел возможность  задать не только начертание шрифта, но и соответствие его символов раскладке  клавиатуры. Ввиду этого зачастую в разных шрифтах (особенно локализованных) раскладка букв не соответствовала  друг другу; в частности, использовалось два варианта русской раскладки: соответствующая раскладке пишущей  машинки и фонетическая («а» русская — «a» латинская и т. д.). В результате сложно было переносить документы с одного компьютера на другой.

Кроме того, отмечается недостаточно хорошее качество печати, особенно с использованием выравнивания текста по ширине [4].

Подпрограмма обработки математических формул в РИС Союз

Редакционно-издательская система (РИС) Союз разработана в Московском полиграфическом институте под руководством проф. Воскресенского М.И. и является программой набора, редактирования и верстки текстов I - IV-й групп технологической сложности, в том числе с включением математических, структурных химических формул, а также таблиц.

Методология использования линейного описания сложных фрагментов (в том числе  и математических формул) в РИС  Союз состоит в следующем:

  • преобразование сложного фрагмента в линейный на входе;
  • автоматическое формирование программой образа фрагмента в соответствии с разработанным алгоритмом;
  • обратное преобразование фрагмента к общепринятому виду на выходе.

Отличительными особенностями программы при обработке текста с математическими формулами являются следующие:

  • наличие нескольких режимов работы для обработки основного текста, математических формул и других фрагментов полосы;
  • использование специально разработанного языка описания текста, математических формул и других фрагментов полосы на линейном уровне при вводе информации. Соответствующие указания кодируются вместе с текстом;
  • наличие двухоконного режима работы для демонстрации линейной записи введенной информации (в верхней части рабочего окна) и фрагментов полосы в процессе верстки (в нижней части рабочего окна);
  • возможность внесения необходимых исправлений в линейную запись соответствующего фрагмента полосы после анализа допущенных ошибок формирования этого фрагмента;
  • автоматическая переверстка сформированных математических формул, других фрагментов, а также целых полос после редактирования (при возникающей необходимости)[3].

MathType — это прикладное программное обеспечение, представляющее собой интерактивный редактор формул для Microsoft Windows и Macintosh, который позволяет создавать математические записи для текстовых процессоров (Microsoft Word, Apple Pages, OpenOffice, Google Docs), веб-страниц, настольных издательских систем, презентаций, электронного обучения, и для TeX, LaTeX и MathML документов[5].

Обработку математических формул характеризует  использование, в том числе следующих  фрагментов:

  • знаков нескольких алфавитов для образования символов, фрагментов текста и других элементов;
  • специальных символов для образования знаков действий и соотношений;
  • знаков различных кеглей и начертаний для образования символов основной строки формул, числителя и знаменателя, индексов, индексов к индексам и т.д.;
  • специальных символов крупного кегля (так называемых приставных знаков), зависящего от содержания отдельных фрагментов формул;
  • нескольких уровней по высоте для расположения индексов, показателей степени, дробной черты, акцентов и др.;
  • горизонтальных и вертикальных линеек различной длины и др.

Фирме Design Science принадлежит разработка редактора формул MathType, методология  работы которого является фактически стандартом для программных средств  набора математических формул в КИС (компьютерная издательская система). Так, данный редактор формул широко используется в качестве автономного продукта, функционирующего в среде Windows. Кроме этого, в виде специальной версии под названием Equation Editor редактор формул MathType настроен для использования в текстовых процессорах семейства Word компании Microsoft.

Формульный  редактор MathType обеспечивает формирование, редактирование и вставку в текст публикации математических формул и символов. В принятой терминологии вставленная в публикацию формула представляет собою объект.

Технологические возможности формульного  редактора:

  • набор одно- и многострочных математических формул, в том числе с использованием приставных знаков и подключаемых элементов;
  • набор матриц;
  • набор комментариев к созданным формулам;
  • редактирование в процессе формирования формулы в специальном рабочем окне;
  • форматирование, в том числе в режиме глобального и локального изменения задаваемых параметров;
  • вставка формул в текст публикации[3].

 

  1. Аудиоинформация: назначение, расширения, основные программы

В электронные  публикации можно включать и аудиоинформацию. Обычно она совмещается по времени  воспроизведения с анимацией  или видеоинформацией, визуализацией  текста или графики. Особенно активное применение звуковое сопровождение  визуализации электронных изданий  приобрело с появлением CD-ROM. Причем аудиоинформация в электронных  изданиях может выступать в виде музыкального сопровождения демонстрирующегося фрагмента электронного документа, анимационного ролика или видеоклипа, как речевое пояснение или  комментарий происходящих (визуализируемых  на экране монитора) событий, как речевые  высказывания и команды, воспроизведение  разнообразных звуков и звуковых эффектов.

Работа  с оцифрованным звуком в компьютере осуществляется с помощью звуковой карты. Каждая карта обладает своей  частотой дискретизации, т.е. частотой, с которой сигнал дискретизируется (Sam-plin Rate). Очевидно, что чем выше частота дискретизации, тем точнее описывается и затем воспроизводится звуковой сигнал. Обратное преобразование осуществляется с помощью цифроаналогового преобразователя. В режиме воспроизведения аудиоинформации используются встроенные в компьютер динамики, выносные колонки или акустические системы.

Есть  еще одна область применения звуковых карт помимо обработки звуковой информации - это генерация звука. При этом качество генерируемых звуков существенно  зависит от параметров самой карты  и наличия соответствующего программного обеспечения.

При описании звуковых карт часто встречаются  такие понятия, как каналы, инструменты  и голоса. Поясним эти термины. Например, для каждого инструмента  необходим свой канал. Так, если карта  имеет 8 каналов, а по каждому каналу в одно и то же время может воспроизводиться как минимум 1 голос, то такой звуковой картой одновременно могут воспроизводиться не менее 8 голосов. В свою очередь, количество голосов означает количество инструментов на один канал. Допустим, оркестр поделен на 8 секций (каналов). В каждой секции 16 музыкантов играют на инструментах одного типа. Таким образом, мы имеем 8 каналов и 16 голосов, а всего могут воспроизводиться 128 инструментов.

Цифровой FM-синтез (Frecuency Modulation) осуществляется с помощью специальных генераторов, называемых также операторами. В  операторе можно выделить два  базовых элемента: фазовый модулятор  и генератор огибающей - его амплитуду (громкость). В общем случае для  того чтобы воспроизвести голос  одного инструмента, достаточно двух операторов. Первый оператор генерирует несущие  колебания, т. е. основной тон, а второй - модулирующую частоту, или обертона. Именно такие двухоператорные синтезаторы  использовались в первых звуковых картах.

Можно осуществлять синтез звука на основе таблицы волн (WT-синтез, Wave Table). Используя соответствующие  алгоритмы, только по одному тону музыкального инструмента можно воспроизвести  и восстановить его полное звучание. Выборки сигналов (образцы звучания инструментов) либо находятся в CD-ROM, либо программно загружаются в RAM звуковой карты. Специальный WT-процессор выполняет  операции над выборками сигнала, изменяя их амплитуду и частоту. Звук инструментов, получаемый таким  образом, более похож на звучание реальных инструментов, нежели при FM-синтезе.

Управляющие команды для синтеза звука  могут поступать на звуковую карту  не только от компьютера, но и от других устройств, например MIDI-устройства.

MIDI (Musical Instrument Digital Interface) - это протокол передачи  команд по стандартному интерфейсу. MIDI-сообщение содержит не запись  как таковую, а ссылки на  ноты. В частности, когда звуковая  карта получает подобное сообщение,  оно расшифровывается (какие ноты, каких инструментов должны звучать) и отрабатывается в синтезаторе. Использование MIDI-формата приводит к уменьшению объема звуковых файлов. MIDI-файлы обычно имеют расширение MID или MFF (MIDI File Format). Прослушивать эти файлы можно либо через соответствующие программы-проигрыватели, поставляемые со звуковой картой, либо с помощью программы Media Player (в составе Windows). В Windows MIDI-файлы могут воспроизводиться специальной программой - проигрывателем MIDI-Sequencer.

Компьютер через интерфейс MIDI может управлять  различными интерактивными инструментами.

WAV - это  основной формат для хранения  звуков. Он был стандартизован  компанией Microsoft. Этот стандарт  часто используется в системных  и прикладных программах. Размер WAV-файла зависит от частоты  дискретизации, разрядности (8/16 бит), от времени звучания и от  количества каналов (стерео/моно).

VOC - формат, в котором записывает звуки  Sound Blaster. Файлы этого формата могут  быть легко преобразованы программно  в формат WAV.

Кроме описанных  звуковых стандартов существуют и другие. Например, STM, S3M, SND, MOD, XA. Для проигрывания файлов данных типов имеются разнообразные специализированные программы. Например, для MOD и S3M - программа GLX. Файлы можно преобразовывать (конвертировать) из одних форматов в другие.

Для сжатия звука используются метод Audio MPEG и  формат сжатых звуковых файлов, предложенный MPEG (Moving Pictures Experts Group - экспертной группой  по обработке движущихся изображений). По аналогии с методом сжатия изображений, основанным на преобразованиях цветового  спектра, Audio MPEG использует преобразования спектра звука. Это позволяет  достичь высокого коэффициента сжатия (вплоть до 12) без ощутимых потерь качества звука.

Многие  программы обработки звука позволяют  загружать и сохранять оцифрованную аудиоинформацию в различных  форматах, что дает возможность преобразовывать  файлы из одного формата в другой, разделять стереоканалы, подготавливая, таким образом, звук для дальнейшего использования, в частности, в качестве компонента электронных публикаций.

Для обработки  цифрового звука могут применяться  программы Cool Editor, Sound Forge, Samplitude, Software Audio Workshop (SAW). Они дают возможность прослушивать выбранные фрагменты цифрового  звука, делать вырезки и вставки, выполнять амплитудные и частотные  преобразования, осуществлять звуковые эффекты (эхо, реверберацию, фленжер, дистошн), наложение других оцифровок, изменение  частоты оцифровки, генерировать различные  виды шумов, синтезировать звук по аддитивному  и FM-методам и т.п.

Следует отметить, что обрабатывать оцифрованный звук можно и в привязке к анимации или видеоинформации. Для этих целей  обычно используются названные в  предыдущем параграфе программы Adobe Premiere и Ulead Media Studio Pro.

Рассмотренные выше компоненты в той или иной мере используются в составе большинства  электронных изданий. Тем не менее, каждое из этих изданий имеет свои особенности по включению традиционных и мультимедийных компонентов[2].

 

Заключение

В данной контрольной работе были рассмотрены программы обработки математических формул и аудиоинформация, ее назначение, расширения, основные программы. В заключении можно сделать следующие выводы.

Мир информации сильно изменился – в наши дни основная часть  информации поступает, хранится и перерабатывается в электронном виде.

Программы обработки математических формул сильно облегчают набор и редактирование математических формул, которые используются в научных журналах, пособиях, учебниках, научных статьях.

Аудиоинформация приобретает огромную популярность благодаря распространению аудиокниг  и других аудиозаписей, которые можно  записать в мобильный телефон  или  MP3‐плеер и прослушивать их в любое время.

 

Список использованных источников

Стандарт

  1. СТО СГАУ 02068410-004-2007. Общие требования к учебным текстовым документам [Текст]. – Взамен СТП СГАУ 6.1.4-97. – Самара: СГАУ, 2007. – 34 с.

Книги

  1. Гасов, В.М. Методы и средства подготовки электронных изданий [Текст]: Учебное пособие / Гасов В.М., Цыганенко А.М. – М.: МГУП, 2001. – 735 с.
  2. Капелев, В. В. Программные средства обработки информации [Текст]: Учебное пособие по выполнению самостоятельной работы / В.В. Капелев. – М: МГУП, 2001. – 195 с.

Электронные ресурсы

  1. Уэйлс, Д.Д. Википедия [Электронный ресурс]: Свободная общедоступная мультиязычная универсальная интернет-энциклопедия // ChiWriter. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/ChiWriter (Последнее изменение этой статьи: 10:51, 29.10.12).
  2. Уэйлс, Д.Д. Википедия [Электронный ресурс]: Свободная общедоступная мультиязычная универсальная интернет-энциклопедия // MathType. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/MathType (Последнее изменение этой статьи: 11:41, 18.06.12).

 


Программы обработки математических формул. Аудиоинформация: назначение, расширения, основные программы