Определение и понятие информационных технологий (ИТ). 6 глава

Ø Позволяет указать правила работы с именами собственными и другими словами, не требующими перевода.

Ø Имеет отдельные приложения, позволяющие пакетный перевод файлов (File Translator), быстрый перевод неформатированного текста (Qtrans), синхронный перевод Web–страниц в Интернете (WebView).

Работа с гипертекстовыми документами.

Гипертекстовый документ представляет собой документ, в котором содержатся ссылки на другие документы. При щелчке на ссылке осуществляется переход к другому документу. Этот термин, например, относится к файлам помощи (справка Windows). Но особенно часто он упоминается в связи с Web.

Опубликованный Web-документ широко доступен в Интернете, и поэтому неизвестно, как будет организовано его воспроизведение. Принципиально невозможно достичь абсолютной точности воспроизведения исходного документа. Жесткого форматирования такого документа не бывает, автор лишь использует специальные коды, с помощью которых указывает, как бы он хотел представить свой документ на экране. Применение этих кодов подчиняется строгим правилам, определяемым спецификацией языка HTML (HyperText Markup Language — язык разметки гипертекста). Язык HTML предназначен не для форматирования документа, а для его функциональной разметки.

Конкретная программа отображения документа – браузер (Internet Explorer, Netscаре Navigator, Opera) выбирает свой способ представления документа по этим специальным кодам, легко отделяемым от смыслового содержания документа.

Управляющие конструкции языка HTML называются тегами и вставляются непосредственно в текст документа. Все теги заключаются в угловые скобки <...>.

Язык HTML позволяет создавать Web-документы вручную, при помощи обычного текстового редактора. Вместе с тем существуют специальные средства автоматического создания Web-документов – редакторы HTML. Их работа основана на принципе WYSIWYG - «Что Видишь, То и Получаешь» и ориентирована на начинающих пользователей. Одним из таких средств является пакет программ Microsoft FrontPage.

Лекция 6.

Машинная графика.

Работа с компьютерной графикой — одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера. Без компьютерной графики не обходится ни одна современная мультимедийная программа. Работа над графикой занимает до 90% рабочего времени программистских коллективов, выпускающих программы массового применения.

Основные трудозатраты в работе редакций и издательств тоже составляют художественные и оформительские работы с графическими программами.

Необходимость широкого использования графических программных средств стала особенно ощутимой в связи с развитием Интернета и, в первую очередь, благодаря службе World Wide Web, связавшей в единую «паутину» миллионы отдельных «домашних страниц». Даже беглого путешествия по этим страницам достаточно, чтобы понять, что страница, оформленная без компьютерной графики, не имеет шансов выделиться на фоне широчайшего круга конкурентов и привлечь к себе массовое внимание.

Виды 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.

Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще для этой цели сканируют иллюстрации, подготовленные художником на бумаге, или фотографии. В последнее время для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фото- и видеокамеры. Соответственно, большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы не столько на создание изображений, сколько на их обработку. В Интернете пока применяются только растровые иллюстрации.

Программные средства для работы с векторной графикой, наоборот, предназначены в первую очередь для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Такие средства широко используют в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах.

Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании. Фрактальную графику редко применяют для создания печатных или электронных документов, но ее часто используют в развлекательных программах.

Растровая графика.

Основным элементом растрового изображения является точка. Если изображение экранное, то эта точка называется пикселем. В зависимости от того, на какое графическое разрешение экрана настроена операционная система компьютера, на экране могут размещаться изображения, имеющие 640x480, 800x600, 1024x768 и более пикселов.

С размером изображения непосредственно связано его разрешение. Этот параметр измеряется в точках на дюйм (dots per inch — dpi). При работе монитора в режиме 800x600 пикселов разрешение экранного изображения равно 72dpi.

При печати разрешение должно быть намного выше. Полиграфическая печать полноцветного изображения требует разрешения 200-300dpi.

1. Большие объемы данных — это основная проблема при использовании растровых изображений.

2. 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. Увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает ее грубой. Этот эффект называется пикселизацией.

Векторная графика.

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). Чем длиннее растровая линия, тем больше памяти она занимает. В векторной графике объем памяти, занимаемый линией, не зависит от ее размеров, поскольку линия представляется в виде формулы.

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.

Как и все объекты, линии имеют свойства. К этим свойствам относятся: форма линии, ее толщина, цвет, характер линии (сплошная, пунктирная и т. п.). Замкнутые линии имеют свойство заполнения. Внутренняя область замкнутого контура может быть заполнена цветом, текстурой, картой. Простейшая линия, если она не замкнута, имеет две вершины, которые называются узлами. Узлы тоже имеют свойства, от которых зависит, как выглядит вершина линии, и как две линии сопрягаются между собой.

Математические основы векторной графики. В основе векторной графики лежат математические представления о свойствах геометрических фигур.

Точка. Точка на плоскости задается двумя числами (x, y), определяющими ее положение относительно начала координат.

Прямая линия. Для задания прямой линии достаточно двух параметров. Обычно график прямой линии описывается уравнением у = kx + b. Зная параметры k и b, всегда можно нарисовать бесконечно прямую линию в известной системе координат.

Отрезок прямой. Для задания отрезка прямой надо знать еще пару параметров, например координаты x₁ и х₂ начала и конца отрезка, поэтому для описания отрезка прямой линии необходимы четыре параметра.

Кривая второго порядка. К кривым второго порядка относятся параболы, гиперболы, эллипсы, окружности и другие линии, уравнения которых не содержат степеней выше второй. Прямые линии — это частный случай кривых второго порядка. Отличаются кривые второго порядка тем, что не имеют точек перегиба. Самая общая формула кривой второго порядка может выглядеть, например, так:

Х² + A₁У¹ + А₂ХУ + А₃Х + А₄У + А₅ = 0

Пяти параметров вполне достаточно для описания бесконечной кривой второго порядка. Для записи отрезка кривой второго порядка необходимо на два параметра больше.

Кривая третьего порядка. Отличительная особенность этих более сложных кривых состоит в том, что они могут иметь точку перегиба. Если вы знакомы с графиком функции у = х³, то, конечно, видели тот перегиб, который происходит в начале координат. Кривые третьего порядка хорошо соответствуют тем линиям, которые мы наблюдаем в живой природе, например, линиям изгиба человеческого тела, поэтому в качестве основных объектов векторной графики используют именно такие линии. Все прямые и кривые второго порядка (например, окружности или эллипсы) являются частными случаями кривых третьего порядка.

В общем случае уравнение кривой третьего порядка можно записать так:

Х³ + A₁У³ + А₂Х²У + А₃ХУ² + А₄Х¹ + А₅У² + А₆ХУ + А₇Х + А₈У + А₉ = 0

Видно, что для записи кривой третьего порядка достаточно девяти параметров. Для задания отрезка кривой третьего порядка надо иметь на два параметра больше.

Соотношение между векторной и растровой графикой.

Говоря о растровой графике, мы указали на два ее существенных недостатка: значительный объем массивов данных, которые надо хранить и обрабатывать, а также невозможность масштабирования изображения без потери качества.

Векторная графика устраняет оба эти недостатка, но, в свою очередь, значительно усложняет работу по созданию художественных иллюстраций. На практике средства векторной графики используют не для создания художественных композиций, а для оформительских, чертежных и проектно-конструкторских работ.

В векторной графике легко решаются вопросы масштабирования. Если линии задана толщина, равная 0,15мм, то сколько бы ни увеличивали или ни уменьшали рисунок, эта линия все равно будет иметь только такую толщину, поскольку это одно из свойств объекта, жестко за ним закрепленное.

Получив на экране изображение дома, можно его увеличить и подробно рассмотреть изображение квартиры.

Фрактальная графика.

Фрактальная графика, как и векторная — вычисляемая, но отличается от нее тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменив коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другую картину.

Простейшим фрактальным объектом является фрактальный треугольник. Постройте обычный равносторонний треугольник со стороной а. Разделите каждую из его сторон на три отрезка. На среднем отрезке стороны постройте равносторонний треугольник со стороной, равной 1/3 стороны исходного треугольника, а на других отрезках постройте равносторонние треугольники со стороной, равной 1/9·a. С полученными треугольниками повторите те же операции. Вскоре вы увидите, что треугольники последующих поколений наследуют свойства своих родительских структур. Так рождается фрактальная фигура.

Фрактальными свойствами обладают многие объекты живой и неживой природы. Обычная снежинка, многократно увеличенная, оказывается фрактальным объектом.

Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.

Основные понятия компьютерной графики.

Разрешение изображения и его размер. В компьютерной графике с понятием разрешения обычно происходит больше всего путаницы, поскольку приходится иметь дело сразу с несколькими свойствами разных объектов. Следует четко различать: разрешение экрана, разрешение печатающего устройства и разрешение изображения. Все эти понятия относятся к разным объектам. Друг с другом эти виды разрешения никак не связаны, пока не потребуется узнать, какой физический размер будет иметь картинка на экране монитора, отпечаток на бумаге или файл на жестком диске. Разрешение экрана — это свойство компьютерной системы (зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек Windows).

Разрешение экрана измеряется в пикселях и определяет размер изображения, которое может поместиться на экране целиком.

Разрешение принтера — это свойство принтера, выражающее количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной длины. Оно измеряется в единицах dpi (точки на дюйм) и определяет размер изображения при заданном качестве или, наоборот, качество изображения при заданном размере.

Разрешение изображения — это свойство самого изображения. Оно тоже измеряется в точках на дюйм и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения и неразрывно связано с другим свойством изображения — его физическим размером.

Физический размер изображения может измеряться как в пикселях, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задается при создании изображения и хранится вместе с файлом. Если изображение готовят для демонстрации на экране, то его ширину и высоту задают в пикселях, чтобы знать, какую часть экрана оно занимает.

Если изображение готовят для печати, то его размер задают в единицах длины, чтобы знать, какую часть листа бумаги оно займет.

Не трудно пересчитать размер изображения из пикселов в единицы длины или наоборот, если известно разрешение изображения.

Цветовое разрешение и цветовые модели. При работе с цветом используются понятия цветовое разрешение (его еще называют глубиной цвета) и цветовая модель. Цветовое разрешение определяет метод кодирования цветовой информации, и от него зависит то, сколько цветов на экране может отображаться одновременно. Для кодирования двухцветного (черно-белого) изображения достаточно выделить по одному биту на представление цвета каждого пиксела. Выделение одного байта позволяет закодировать 256 различных цветовых оттенков. Два байта (16 битов) позволяют определить 65536 различных цветов. Этот режим называется High Color. Если для кодирования цвета используются три байта (24 бита), возможно одновременное отображение 16,5 млн. цветов. Этот режим называется True Color.

Цвета в природе редко являются простыми. Большинство цветовых оттенков образуется смешением основных цветов. Способ разделения цветового оттенка на составляющие компоненты называется цветовой моделью. Существует много различных типов цветовых моделей, но в компьютерной графике, как правило, применяется не более трех. Эти модели известны под названиями- RGB CMYK и HSB.

Цветовая модель RGB. Наиболее проста для понимания и очевидна модель RGB. В этой модели работают мониторы и бытовые телевизоры. Любой цвет считается состоящим из трех основных компонентов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue). Эти цвета называются основными. Считается также, что при наложении одного компонента на другой яркость суммарного цвета увеличивается. Совмещение трех компонентов дает нейтральный цвет (серый), который при большой яркости стремится к белому цвету.

Метод получения суммированием яркости составляющих компонентов называют аддитивным методом. Он применяется всюду, где цветное изображение рассматривается в проходящем свете («на просвет»): в мониторах, слайд-проекторах и т.п. Чем меньше яркость, тем темнее оттенок. Поэтому точка, имеющая нулевые значения компонентов (0, 0, 0), имеет черный цвет. Белому цвету соответствуют максимальные значения составляющих (255, 255, 255). Модель RGB является аддитивной, а ее компоненты: красный, синий, зеленый – называют основными цветами.

Это соответствует тому, что мы наблюдаем на экране монитора, поэтому данную модель применяют всегда, когда готовится изображение, предназначенное для воспроизведения на экране. Если изображение проходит компьютерную обработку в графическом редакторе, то его тоже следует представить в этой модели. В графических редакторах имеются средства для преобразования изображений из одной цветовой модели в другую.

Цветовая модель CMYK. Эту модель используют для подготовки не экранных, а печатных изображений. Они отличаются тем, что их видят не в проходящем, а в отраженном свете. Чем больше краски положено на бумагу, тем больше света она поглощает и меньше отражает. Совмещение трех основных красок поглощает почти весь падающий свет, и со стороны изображение выглядит почти черным. В отличие от модели RGB увеличение количества краски приводит не к увеличению визуальной яркости, а, наоборот, к ее уменьшению. Поэтому для подготовки печатных изображений используется не аддитивная (суммирующая) модель, а субтрактивная (вычитающая) модель. Цветовыми компонентами этой модели являются не основные цвета, а те, которые получаются в результате вычитания основных цветов из белого:

ГОЛУБОЙ (Cyan) = БЕЛЫЙ – КРАСНЫЙ = ЗЕЛЕНЫЙ + СИНИЙ

ПУРПУРНЫЙ (Magenta) = БЕЛЫЙ – ЗЕЛЕНЫЙ = КРАСНЫЙ + СИНИЙ

ЖЕЛТЫЙ (Yellow) = БЕЛЫЙ – СИНИЙ = КРАСНЫЙ + ЗЕЛЕНЫЙ

Эти три цвета называются дополнительными, потому что они дополняют основные цвета до белого.

Существенную трудность в полиграфии представляет черный цвет. Теоретически его можно получить совмещением трех основных или дополнительных красок, но на практике результат оказывается негодным. Поэтому в цветовую модель CMYK добавлен четвертый компонент — черный. Ему эта система обязана буквой K в названии (blacK).

В отличии от модели RGB, центральная точка имеет белый цвет (отсутствие красителей на белой бумаге). К трем цветовым координатам добавлена четвертая – интенсивность черной краски.

Цветоделение. В типографиях цветные изображения печатают в несколько приемов. Накладывая на бумагу по очереди голубой, пурпурный, желтый и черный отпечатки, получают полноцветную иллюстрацию. Поэтому готовое изображение, полученное на компьютере, перед печатью разделяют на четыре составляющих одноцветных изображения. Этот процесс называется цветоделением. Современные графические редакторы имеют средства для выполнения этой операции.

Цветовая модель HSB. Некоторые графические редакторы позволяют работать с цветовой моделью HSB. Если модель RGB наиболее удобна для компьютера, а модель CMYK — для типографии, то модель HSB наиболее удобна для человека. Она проста и интуитивно понятна.

В модели HSB тоже три компонента оттенок цвета (Hue), насыщенность цвета (Saturation) и яркость цвета (Brightness). Регулируя эти три компонента, можно получить столь же много произвольных цветов, как и при работе с другими моделями.

Цветовая модель HSB удобна для применения в тех графических редакторах, которые ориентированы не на обработку готовых изображении, а на их создание своими руками. Существуют такие программы, которые позволяют имитировать различные инструменты художника (кисти, перья, фломастеры, карандаши), материалы красок (акварель, гуашь, масло, тушь, уголь, пастель) и материалы полотна (холст, картон, рисовая бумага и пр.). Создавая собственное художественное произведение, удобно работать в модели HSB, а по окончании работы его можно преобразовать в модель RGB и в CMYK, в зависимости от того, будет ли оно использоваться как экранная или печатная иллюстрация.

Преобразование между моделями. Графические редакторы позволяют работать с цветным изображением в разных цветовых моделях, но все-таки модель RGB для компьютера «ближе» Это связано с методом кодирования цвета байтами. Поэтому создавать и обрабатывать цветные изображения принято в модели RGB, а при выполнении цветоделения рисунок преобразовывают в модель CMYK. При печати рисунка RGB на цветном четырехцветном принтере драйвер принтера также преобразует рисунок в цветовую модель CMYK.

Классы программ для работы с растровой графикой.

Средства создания изображений. Существует множество программ, предназначенных для работы с растровой графикой Ряд графических редакторов, например Painter и Fauve Matisse, ориентирован непосредственно на процесс рисования. К простейшим программам этого класса относится также графический редактор Paint, входящий в состав операционной системы Windows 95.

Средства обработки изображений. Другой класс растровых графических редакторов предназначен не для создания изображений «с нуля», а для обработки готовых рисунков с целью улучшения их качества и реализации творческих идеи. К таким программам, в частности, относятся Adobe Photoshop, Photostyler, Picture Publisher и другие.

Исходный материал для обработки на компьютере может быть получен разными путями сканированием цветной иллюстрации, загрузкой изображения, созданного в другом редакторе, или вводом изображения от цифровой фото- или видеокамеры.

Средства каталогизации изображений. Особый класс программ для работы с растровыми изображениями представляют программы-каталогизаторы. Они позволяют просматривать графические файлы множества различных форматов, создавать на жестком диске удобные альбомы, перемещать и переименовывать файлы, документировать и комментировать иллюстрации. Очень удобной программой этого класса считается программа ACDSee32. В системе Windows 95 для этих целей служит стандартная программа «Просмотр рисунков». В систему Windows 98 в качестве стандартной введена ее более мощная версия — Imaging.

Форматы файлов растровой графики. Файлы растровых изображений отличаются многообразием форматов (несколько десятков). У каждого формата есть свои положительные качества, определяющие целесообразность его использования при работе с теми или иными приложениями.

Для операционной системы Windows 9х наиболее характерным является формат Windows Bitmap. Файлы этого формата имеют расширение .BMP. Данный формат отличается универсальностью и де-факто является стандартным для приложений Windows. Характерным недостатком формата Windows Bitmap является большой размер файлов из-за отсутствия сжатия изображения.

Для Web-документов, циркулирующих в сети Интернет, очень важен размер файлов, поскольку от него зависит скорость доступа к информации. Поэтому при подготовке Web-страниц используют два вида графических форматов, обеспечивающих наиболее плотное сжатие.

Для хранения многоцветных нерегулярных изображений (фотографий) используют формат JPEG, файлы которого имеют расширение JPG. Этот формат отличается тем, что обеспечивает хранение данных с огромной степенью сжатия, но за счет потери части информации. Если файл был записан в формате JPG, то после распаковки полученный файл может не соответствовать исходному, хотя на таких иллюстрациях, как цветные фотографии, это малозаметно. Величиной потери информации можно управлять при сохранении файла. Если речь идет о воспроизведении иллюстрации на экране (но не на бумаге), на качестве фотографий потеря до 90% информации сказывается незначительно.

Кроме формата JPEG, в Интернете используют формат GIF. Это самый «плотный» из графических форматов, не имеющих потери информации. Файлы этого формата имеют расширение .GIF. В этом формате хранятся и передаются малоцветные изображения, например рисованные иллюстрации. (Кстати, чем меньше цветов имеет изображение, тем хуже эффект от применения формата JPEG. Самые плохие результаты формат JPEG показывает на двухцветных черно-белых изображениях). У формата GIF есть весьма интересные особенности, позволяющие создавать необычные эффекты: прозрачность фона и анимацию изображения.

Все передовые растровые графические редакторы способны загружать и сохранять изображения в основных графических форматах. Таким образом, с их помощью можно преобразовывать изображения из одного формата в другой.

Особые требования к качеству изображений предъявляются в полиграфии. В этой области применяется специальный формат TIFF. Файлы этого формата имеют расширение .TIFF. Они обеспечивают не только неплохую степень сжатия, но и возможность сохранять в одном файле дополнительную информацию в невидимых вспомогательных слоях — каналах. Так, в стандартной программе Imaging, входящей в состав Windows 98, наиболее интересные возможности по наложению аннотаций и примечаний на рисунок реализуются только при работе с изображениями, имеющими формат TIFF. В других перечисленных форматах нельзя создать слой для хранения информации, не относящейся непосредственно к изображению.

Средства создания и обработки векторных изображений.

В тех случаях, когда основным требованием к изображению является высокая точность формы, применяют специальные графические редакторы, предназначенные для работы с векторной графикой. Такая задача возникает при разработке логотипов компаний, при художественном оформлении текста (например, журнальных заголовков или рекламных объявлений), а также во всех случаях, когда иллюстрация является чертежом, схемой или диаграммой, а не рисунком.

Основные редакторы векторной графики. Как и в случае растровой графики, для работы с векторной графикой есть несколько программных средств. К основным относятся программы: Adobe Illustrator (версия 7.0), Macromedia Freehand (версия 8.0) и CorelDraw (используются версии от 5.0 до 8.0). Все эти редакторы работают с одними и теми же объектами векторной графики, основаны на одних и тех же принципах, имеют схожие инструменты, и, соответственно, приемы создания векторных изображений в этих редакторах удивительно похожи.

Векторный редактор Adobe Illustrator 7.0. Эта программа является общепризнанным мировым лидером среди средств векторной графики. Большинство профессионалов работают именно с этой программой. Ее особое достоинство состоит в том, что вместе с программами Adobe Photoshop и PageMaker она образует законченное трио приложений, достаточных для выполнения компьютерной верстки полиграфических изданий и разработки сложных документов. Дополнительным преимуществом Adobe Illustrator 7.0 является тот факт, что этот векторный редактор имеет версию на русском языке.

Векторный редактор Macromedia Freehand 8.0. Этот чрезвычайно удобный векторный редактор, дружественный и интуитивно понятный, является самым удачным выбором для начинающих. Программа отличается простотой системы управления и высоким быстродействием. Несмотря на простоту системы управления, инструментальные средства Macromedia Freehand достаточны для разработки весьма сложных документов. Программу Macromedia Freehand удобно использовать при работе с любыми системами компьютерной верстки, но специально адаптирована она для системы QuarkXPress.

Векторный редактор CorelDraw (версии от 5.0 до 8.0). Редакторы векторной графики Adobe Illustrator и Macromedia Freehand довольно долго (до 1995г) оставались средствами для работы на компьютерах Macintosh. Их развитие на платформе IBM PC отставало от необходимых требований, поэтому на этой платформе исторически сложилось преимущество редактора CorelDraw, особенно в России, где в отличие от прочих стран развитие платформы IBM PC значительно опережает платформу Macintosh. В настоящее время положение выравнивается. И Adobe Illustrator, и Macromedia Freehand имеют мощные и надежные версии для IBM PC, и популярность CorelDraw постепенно снижается.