Векторная,растровая графика

 

 

 

 

Кузнецк  2012

Вариант 24

 

Задание 1. Теоретический вопрос. Виды компьютерной графики. Графические редакторы.

 

Задание 2. Теоретический  вопрос. Методы архивации. Принципы сжатия информации.

 

Задание 3. Перевод чисел  из одной позиционной системы  счисления в другую. Арифметические операции.

1. Переведите данное  число из десятичной системы  счисления в двоичную, восьмеричную  и шестнадцатеричную системы  счисления.

2. Переведите данное  число в десятичную систему  счисления.

3. Сложите числа.

4. Выполните умножение.

1. 9450(10); 857(10); 444,125(10).

2. 11001111(2); 110110001,001(2); 1763,5(8); 3D2,04(16).

3. 1100010101(2) + 101000010(2); 2232,14(8) + 530,16(8); АB,4(16) + 2С1,6(16).

4. 111010(2) ´ 1100000(2); 1005,5(8) ´ 63,3(8); 4AB,3(16) ´ F,6(16).

 

Задание 4. Логические основы функционирования ЭВМ.

1. Найти значение приведенных  ниже выражений.

2. По заданной логической  схеме составить логическое выражение  и заполнить для него таблицу  истинности.

3. По заданному логическому  выражению составить логическую  схему и построить таблицу истинности.

1. (A OR B) AND C  при A = False, B = True, C = True.

2.

3. (A OR NOT B) AND NOTC.

Задание 5. Работа с текстовым  процессором Microsoft Word.

Создать в текстовом  редакторе Microsoft Word рекламный лист либо несколько листов по заданной тематике, которые будут содержать следующие элементы: таблицы, списки (в том числе и многоуровневые), диаграммы, рисунки, формулы, объекты WordArt, а так же текст различных стилей и размеров.

Работа детского оздоровительного лагеря.

 

Задание 6. Работа с редактором электронных таблиц Microsoft Excel

С помощью электронных  таблиц Excel решить следующую задачу.

Известны данные о  результатах велогонки по трем возрастным категориям: фамилия и инициалы участников, возраст, время старта, время финиша. Найти чемпиона по каждой возрастной категории.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 1. Виды компьютерной графики. Графические редакторы.

 

Компьютерная графика – раздел информатики, занимающийся проблемами создания и обработки на компьютере графических изображений.

Приложения компьютерной графики очень разнообразны. Для  каждого направления создается  специальное программное обеспечение, которое называется графическими программами, или графическим пакетом.

Основные направления:

  • Научная графика. Назначение – визуализация объектов научных исследований, графическая обработка результатов расчетов; проведение вычислительных экспериментов с наглядным представлением их результатов.
  • Деловая графика. Предназначена для создания иллюстраций, часто используемых в работе различных учреждений.
  • Конструкторская графика (САПР).
  • Иллюстративная графика. Простейшие программные средства иллюстративной графики называются графическими редакторами.
  • Художественная и рекламная графика.
  • Компьютерная анимация – получение движущихся изображений на дисплее.

Несмотря на то, что для работы с компьютерной графикой существует множество классов программного обеспечения, различают всего четыре вида компьютерной графики:

  • Растровая;
  • Векторная;
  • Фрактальная;
  • Трехмерная.

Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

 

1.1 Виды компьютерной графики

1.1.1 Растровая графика

 

Основным (наименьшим) элементом  растрового изображения является точка. Если изображение экранное, то эта  точка называется пикселем. Каждый пиксель растрового изображения имеет свойства: размещение и цвет. Чем больше количество пикселей и чем меньше их размеры, тем лучше выглядит изображение. Большие объемы данных - это основная проблема при использовании растровых изображений. Для активных работ с большеразмерными иллюстрациями типа журнальной полосы требуются компьютеры с исключительно большими размерами оперативной памяти (128 Мбайт и более). Разумеется, такие компьютеры должны иметь и высокопроизводительные процессоры. Второй недостаток растровых изображений связан с невозможностью их увеличения для рассмотрения деталей. Поскольку изображение состоит из точек, то увеличение изображения приводит только к тому, что эти точки становятся крупнее и напоминают мозаику. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удается. Более того, увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает её грубой. Этот эффект называется пикселизацией.

 

1.1.2 Векторная графика

 

Как в растровой графике  основным элементом изображения является точка, так в векторной графике основным элементом изображения является линия (при этом не важно, прямая это линия или кривая). Разумеется, в растровой графике тоже существуют линии, но там они рассматриваются как комбинации точек. Для каждой точки линии в растровой графике отводится одна или несколько ячеек памяти (чем больше цветов могут иметь точки, тем больше ячеек им выделяется). Соответственно, чем длиннее растровая линия, тем больше памяти она занимает. В векторной графике объем памяти, занимаемый линией, не зависит от размеров линии, поскольку линия представляется в виде формулы, а точнее говоря, в виде нескольких параметров. Что бы мы ни делали с этой линией, меняются только ее параметры, хранящиеся в ячейках памяти. Количество же ячеек остается неизменным для любой линии.

Линия – это элементарный объект векторной графики. Все, что есть в векторной иллюстрации, состоит из линий. Простейшие объекты объединяются в более сложные, например объект четырехугольник можно рассматривать как четыре связанные линии, а объект куб еще более сложен: его можно рассматривать либо как двенадцать связанных линий, либо как шесть связанных четырехугольников. Из-за такого подхода векторную графику часто называют объектно-ориентированной графикой. Мы сказали, что объекты векторной графики хранятся в памяти в виде набора параметров, но не надо забывать и о том, что на экран все изображения все равно выводятся в виде точек (просто потому, что экран так устроен). Перед выводом на экран каждого объекта программа производит вычисления координат экранных точек в изображении объекта, поэтому векторную графику иногда называют вычисляемой графикой. Аналогичные вычисления производятся и при выводе объектов на принтер.

 

1.1.3 Фрактальная графика

 

Математической основой фрактальной графики является фрактальная геометрия. Здесь в основу метода построения изображений положен принцип наследования от, так называемых, «родителей» геометрических свойств объектов-наследников. 

Понятия фрактал, фрактальная геометрия и фрактальная графика, появившиеся в конце 70-х, сегодня прочно вошли в обиход математиков и компьютерных художников. Слово фрактал образовано от латинского fractus и в переводе означает «состоящий из фрагментов». В простейшем случае небольшая часть фрактала содержит информацию обо всем фрактале.  
В центре фрактальной фигуры находится её простейший элемент – равносторонний треугольник, который получил название «фрактальный», а мелкие элементы фрактального объекта повторяют свойства всего объекта. Полученный объект носит название «фрактальной фигуры». Процесс наследования можно продолжать до бесконечности.

Изменяя и комбинируя окраску фрактальных фигур, можно моделировать образы живой и неживой природы (например, ветви дерева или снежинки), а также, составлять из полученных фигур «фрактальную композицию». Фрактальная графика, также как векторная и трёхмерная, является вычисляемой. Её главное отличие в том, что изображение строится по уравнению или системе уравнений. Поэтому в памяти компьютера для выполнения всех вычислений, ничего кроме формулы хранить не требуется.  
Только изменив коэффициенты уравнения, можно получить совершенно другое изображение.  

Фрактальная компьютерная графика позволяет создавать абстрактные композиции, где можно реализовать такие композиционные приёмы как, горизонтали и вертикали, диагональные направления, симметрию и асимметрию и др. 

 
1.1.4 Трехмерная графика

 

Трёхмерная графика (3D-графика) изучает приёмы и методы создания объёмных моделей объектов, которые максимально соответствуют реальным. Такие объёмные изображения можно вращать и рассматривать со всех сторон. Для создания объёмных изображений используют разные графические фигуры и гладкие поверхности. При помощи их сначала создаётся каркас объекта, потом его поверхность покрывают материалами, визуально похожими на реальные. После этого делают осветление, гравитацию, свойства атмосферы и другие параметры пространства, в котором находиться объект. Для двигающихся объектов указывают траекторию движения, скорость.

Трехмерная графика нашла широкое  применение в таких областях, как  научные расчеты, инженерное проектирование, компьютерное моделирование физических объектов. В качестве примера рассмотрим наиболее сложный вариант трехмерного моделирования – создание подвижного изображения реального физического тела.

 

1.2. Графические редакторы

 

Графический редактор – программа (или пакет программ), позволяющая создавать и редактировать двумерные изображения с помощью компьютера.

 

1.2.1 Растровые графические редакторы

 

Растровый графический  редактор – специализированная программа, предназначенная для создания и обработки изображений. Подобные программные продукты нашли широкое применение в работе художников-иллюстраторов, при подготовке изображений к печати типографским способом или на фотобумаге, публикации в интернете.

Растровые графические  редакторы позволяют пользователю рисовать и редактировать изображения на экране компьютера, а также сохранять их в различных растровых форматах, таких как, например, JPEG и TIFF, позволяющих сохранять растровую графику с незначительным снижением качества за счёт использования алгоритмов сжатия с потерями, PNG и GIF, поддерживающими хорошее сжатие без потерь, и BMP, также поддерживающем сжатие (RLE), но в общем случае представляющем собой несжатое «попиксельное» описание изображения.

В противоположность векторным редакторам, растровые используют для представления изображений матрицу точек (bitmap). Однако, большинство современных растровых редакторов содержат векторные инструменты редактирования в качестве вспомогательных.

 

1.2.1.1 Adobe Photoshop

 

Adobe Photoshop – растровый графический редактор, разработанный и распространяемый фирмой Adobe Systems. Этот продукт является лидером рынка в области коммерческих средств редактирования растровых изображений, и наиболее известным продуктом фирмы Adobe. Часто эту программу называют просто Photoshop (Фотошоп). Несмотря на то, что изначально программа была разработана для редактирования изображений для печати на бумаге (прежде всего, для полиграфии), в данное время она широко используется в веб-дизайне.

Photoshop тесно  связан с другими программами  для обработки медиафайлов, анимации и другого творчества. Совместно с такими программами, как Adobe ImageReady, Adobe Illustrator, Adobe Premiere, Adobe After Effects и Adobe Encore DVD, он может использоваться для создания профессиональных DVD, обеспечивает средства нелинейного монтажа и создания таких спецэффектов, как фоны, текстуры и т. д. для телевидения, кинематографа и всемирной паутины. Основной формат Photoshop, PSD, может быть экспортирован и импортирован во весь ряд этих программных продуктов. Photoshop CS поддерживает создание меню для DVD. Совместно с Adobe Encore DVD, Photoshop позволяет создавать меню или кнопки DVD. Photoshop CS3 в версии Extended поддерживает также работу с трёхмерными слоями.

Photoshop поддерживает  следующие цветовые модели: RGB, LAB, CMYK, Grayscale, BitMap, Duotone. Последние версии включают в себя Adobe Camera RAW  – плагин, разработанный Томасом Кноллом, который позволяет читать ряд RAW-форматов различных цифровых камер и импортировать их напрямую в Photoshop.

Хотя Photoshop практически  монополизирует профессиональный рынок, его цена привела к появлению конкурирующих программных продуктов, занимающих среднюю и низшую ценовую нишу рынка, некоторые из которых, к примеру GIMP, совершенно бесплатны.

 

1.2.1.2 GIMP

 

GNU Image Manipulation Program или GIMP – растровый графический редактор, программа для создания и обработки растровой графики. Частично поддерживается векторная графика.

Типичные задачи, которые можно решать при помощи GIMP, включают в себя создание графики и логотипов, масштабирование и кадрирование фотографий, раскраска, комбинирование изображений с использованием слоёв, ретуширование и преобразования изображений в различные форматы.

GIMP является:

  • свободным ПО;
  • высококачественным приложением для фоторетуши и позволяет создание оригинальных изображений;
  • высококачественным приложением для создания экранной и веб-графики;
  • платформой для создания мощных и современных алгоритмов обработки графики учёными и дизайнерами;
  • легко расширяемым за счёт простой установки дополнений.

 

1.2.2. Векторные графические редакторы

 

Векторные графические редакторы позволяют пользователю создавать и редактировать векторные изображения непосредственно на экране компьютера, а также сохранять их в различных векторных форматах, например, CDR, AI, EPS, WMF или SVG.

 

1.2.2.1 Adobe Illustrator

 

Adobe Illustrator – векторный графический редактор, разработанный и распространяемый фирмой Adobe Systems.

Adobe Illustrator был задуман как редактор векторной графики, однако дизайнеры используют его в самых разных целях. Он очень удобен для быстрой разметки страницы с логотипом и графикой – простого одностраничного документа, не содержащего текст.

Мощные возможности Adobe Illustrator обусловлены тем, что в качестве графических объектов здесь реализованы кривые Безье, а также наличием простого пользовательского интерфейса, который обеспечивает точное позиционирование сплайновых графических объектов. Использование кривых Безье дает некоторые преимущества при моделировании естественных (а в определенных случаях и искусственных) объектов, файлы Adobe Illustrator применяются для обмена графическими элементами. 

Формат AI инкапсулирует и формализует в структурированном файле подмножество языка описания страницы (PDL) PostScript. Такие файлы предназначены для отображения на принтере PostScript, но могут включать и растровую версию изображения, обеспечивая тем самым его предварительный просмотр. PostScript в полной реализации представляет собой мощный и сложный язык и способен определять почти все, что может быть отображено на двумерном устройстве вывода, формат AI адаптирован для хранения традиционных графических данных: рисунков, чертежей и декоративных надписей.

 

1.2.2.2 Corel Draw

 

CorelDRAW Graphics Suite X4 предоставляет все необходимые инструменты для продуктивной работы современного дизайнера. Интуитивно понятные инструменты для векторного иллюстрирования и макетирования страниц позволяют создавать великолепные дизайнерские решения. Профессиональное программное обеспечение для редактирования фотографий помогает ретушировать и улучшать фотографии. Растровые изображения можно легко преобразовать в редактируемые и масштабируемые векторные файлы. Каким бы ни был ваш проект, CorelDRAW Graphics Suite X4 упростит рабочий процесс и вдохновит вас новыми возможностями для творчества.

 

Задание 2. Методы архивации. Принципы сжатия информации.

 

Несмотря на то, что  объемы внешней памяти ЭВМ постоянно  растут, потребность в архивации не уменьшается. Это объясняется тем, что архивация необходима не только для экономии места в памяти, но и для надежного хранения копий ценной информации, а также для быстрой передачи информации по сети на другие ЭВМ.

Кроме того, возможность отказа магнитных носителей информации, разрушающее действие вирусов заставляют пользователей делать резервное копирование ценной информации на другие (запасные) носители информации.

Процесс записи файла  в архивный файл называется архивированием (упаковкой, сжатием), а извлечение файла из архива – разархивированием (распаковкой). Упакованный (сжатый) файл называется архивом.

Архивация информации – это такое преобразование информации, при котором объем файла уменьшается, а количество информации остается прежним.

Архивные файлы –  это документы, рисунки и др. файлы, которые специально сжаты (упакованы) с целью более рационального  размещения на дискете или для  передачи по электронной почте через  интернет. При этом архивный файл занимает в несколько раз меньше места (иногда в 10 - 100 раз!) и может быть свободно размещен на дискете или более быстро отправлен по электронной почте

Степень сжатия информации зависит от содержимого файла, а  также от выбранного метода архивации. Степень (качество) сжатия файлов характеризуется коэффициентом сжатия Kc, определяемым как отношение объема сжатого файла Vc к объему исходного файла Vo, выраженное в процентах.

 

 

2.1 Методы архивирования.

 

Существует два основных метода архивации:

Алгоритм Хаффмана. Алгоритм основан на том факте, что некоторые символы из стандартного 256-символьного набора в произвольном тексте могут встречаться чаще среднего периода повтора, а другие, соответственно, – реже. Следовательно, если для записи распространенных символов использовать короткие последовательности бит, длиной меньше 1 байта, а для записи редких символов – более длинные, то суммарный объем файла уменьшится. Например буквы а,о,е,и – встречаются очень часто в русском тексте, объем каждой буквы равен 1 байт (8 бит), их можно заменить на цифры 0,1,2,3, которые можно разместить в 2-х битах. Т.е. сжатие будет равен 25%, т.е. сжатие в 4 раза.

Алгоритм Лемпеля-Зива. Классический алгоритм Лемпеля-Зива – LZ77, названный так по году своего опубликования. Он формулируется следующим образом: «если в более раннем тексте уже встречалась подобная последовательность байт, то в архивный файл записывается только ссылка на эту последовательность (смещение, длина), а не сам текст». Так фраза «КОЛОКОЛ_ОКОЛО_КОЛОКОЛЬНИ»[24] закодируется в последовательность «КОЛО(-4,3)_О(-6,4)_(-7,7)ЬНИ»[13]. Коэффициент сжатие - 54%. Аналогично сжимается изображение. Большие области одного цвета заменяются на ссылку: (цвет, длина) Графические файлы сжимаются очень хорошо – в 100–200 раз!

 

2.2. Типы архивных файлов.

 

В файловой системе компьютера архивные файлы имеют строго заданный тип (расширение). Так, наиболее часто встречающиеся архивы имеют тип: ZIP, RAR,ARJ.

В настоящем время  используются многие программы-архиваторы.

WinZip, пожалуй, самый известный архиватор. Это наиболее популярный архиватор, используемый в Интернете.

WinRar - главный конкурент  WinZip на просторах Интернета. Обладая  лучшими характеристиками, он постепенно теснит другие форматы.

Удобный (русифицированный) интерфейс и достаточно высокая  скорость работы в сочетании с низкими системными требованиями обещают WinRar'у хорошее будущее.

WinAce - свежая версия  старого архиватора, пополнившаяся  очень интересными функциями  и новым алгоритмом сжатия. Этот  архиватор использует самый большой  размер словаря для архивирования (4 Мб), что во многом объясняет его высокие результаты.

 

2.3 Принципы сжатия информации

 

В основе любого способа  сжатия информации лежит модель источника  информации, или, более конкретно, модель избыточности. Иными словами для  сжатия информации используются некоторые сведения о том, какого рода информация сжимается – не обладая никакими сведениями об информации нельзя сделать ровным счётом никаких предположений, какое преобразование позволит уменьшить объём сообщения. Эта информация используется в процессе сжатия и разжатия. Модель избыточности может также строиться или параметризоваться на этапе сжатия. Методы, позволяющие на основе входных данных изменять модель избыточности информации, называются адаптивными. Неадаптивными являются обычно узкоспецифичные алгоритмы, применяемые для работы с хорошо определёнными и неизменными характеристиками. Подавляющая часть же достаточно универсальных алгоритмов являются в той или иной мере адаптивными.

Любой метод сжатия информации включает в себя два преобразования обратных друг другу:

  • преобразование сжатия;
  • преобразование расжатия.

Преобразование сжатия обеспечивает получение сжатого  сообщения из исходного. Разжатие же обеспечивает получение исходного  сообщения (или его приближения) из сжатого.

Все методы сжатия делятся на два основных класса: без потерь, с потерями.

Кардинальное различие между ними в том, что сжатие без  потерь обеспечивает возможность точного  восстановления исходного сообщения. Сжатие с потерями же позволяет получить только некоторое приближение исходного сообщения, то есть отличающееся от исходного, но в пределах некоторых заранее определённых погрешностей. Эти погрешности должны определяться другой моделью – моделью приёмника, определяющей, какие данные и с какой точностью представленные важны для получателя, а какие допустимо выбросить.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 3. Перевод  чисел из одной позиционной системы  счисления в другую. Арифметические операции.

 

1. Переведите данное  число из десятичной системы  счисления в двоичную, восьмеричную  и шестнадцатеричную системы  счисления.

9450(10); 857(10); 444,125(10)

 

Решение:

 

 

9450

0

4725

1

2362

0

1181

1

590

0

295

1

147

1

73

1

36

0

18

0

9

1

4

0

2

0

1

1


 

 

 

9450

2

1181

5

147

3

18

2

2

2


 

9450

10

590

14

36

4

2

2


 

857

1

428

0

214

0

107

1

53

1

26

0

13

1

6

0

3

1

1

1


 

 

 

 

857

1

107

3

13

5

1

1


 

 

 

857

9

53

5

3

3


 

 

 

444

0

    

125

222

0

  

0

25

111

1

  

0

5

55

1

  

1

0

27

1

      

13

1

      

6

0

      

3

1

      

1

1

  

 

  

 

444

4

    

125

55

7

  

1

0

6

6

      

 

 

 

444

12

    

125

27

11

  

2

0

1

1

      

 

 

 

2. Переведите данное  число в десятичную систему  счисления:

11001111(2); 110110001,001(2); 1763,5(8); 3D2,04(16).

 

Решение:

 

Векторная,растровая графика 📙 Курсовая → 🆔 46963

Векторная,растровая графика 📙 Курсовая → 🆔 46963

Векторная,растровая графика