Информатика (базовый курс для подготовки студентов и преподавателей к Интернет-экзамену) (стр. 6 )

Все дисковые операционные системы обеспечивают создание файловой системы, предназначенной для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Принцип организации файловой системы – табличный. Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, цилиндра и сектора. Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и находящихся на равном удалении от оси вращения. Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT-таблицах).

Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор. Размер сектора равен 512 байт. Поскольку размер FAT-таблицы ограничен, то для дисков, размер которых превышает 32 Мбайт, обеспечить адресацию к каждому отдельному сектору не представляется возможным. В связи с этим группы секторов условно объединяются в кластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации к данным. Размер кластера, в отличие от размера сектора, не фиксируется и зависит от емкости диска.

Операционные системы MS - DOS, OS/2, WINDOWS 95 и WIN-DOWS NT реализуют 16-ти разрядные поля в таблицах размещения файлов. Такая файловая система называется FAT16. Она позволяет разместить в FAT-таблицах не более 65 536 записей (216) о местоположении единиц хранения данных и, соответственно, для дисков объемом от 1 до 2 Гбайт длина кластера составляет 32 Кбайт (64 сектора). Это не вполне рациональный расход рабочего пространства, поскольку любой файл (даже очень маленький) полностью оккупирует весь кластер, которому соответствует только одна адресная запись в таблице размещения файлов.

Начиная с WINDOWS 98 операционные системы семейства WINDOWS (WINDOWS 98, WINDOWS ME, WINDOWS 2000, WINDOWS XP) поддерживают более совершенную версию файловой системы на основе FAT-таблиц – FAT32 с 32-разрядными полями в таблице размещения файлов. Для дисков размером до 8 Гбайт эта система обеспечивает размер кластера 4 Кбайт (8 секторов).

Операционные системы WINDOWS NT и WINDOWS XP способны поддерживать совершенно другую файловую систему – NTFS. В ней хранение файлов организовано иначе – служебная программа хранится в Главной таблице файлов (MFT). В системе NTFS размер кластера не зависит от размера диска, и, потенциально, для очень больших дисков эта система должна работать эффективнее, чем FAT32. Однако с учетом типичных характеристик современных компьютеров можно говорить о том, что в настоящее время эффективность FAT32 и NTFS примерно одинакова. С помощью стандартных средств поздних версий ОС WINDOWS возможна конвертация разделов FAT, FAT32 в NTFS без потери данных, только в прямом направлении.

Несмотря на то, что данные о местоположении файлов хранятся в табличной структуре, пользователю они представляются в виде иерархической структуры, а все необходимые преобразования берет на себя операционная система. К функции обслуживания файловой структуры относятся следующие операции, происходящие под управлением операционной системы: 1) создание файлов и каталогов (папок) и присвоение им имен; 2) переименование файлов и каталогов (папок); 3) копирование и перемещение файлов между дисками компьютера и между каталогами (папками) одного диска; 4) удаление файлов и каталогов (папок); 5) навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, каталогу (папке); 6) управление атрибутами файла, всего атрибутов четыре (только для чтения, скрытый, системный, архивный). Функции обслуживания файловой структуры в WINDOWS можно выполнять с помощью системы окон Мой компьютер или более мощного средства – диспетчера файлов (служебной программы) Проводник. Окно Проводника имеет две рабочие области: левую панель, называемую панелью папок и правую панель, называемую панелью содержимого.

3.3. Технологии обработки текстовой информации

Общее название программных средств реализации технологии обработки текстовой информации – создания, редактирования и форматирования простых и комплексных текстовых документов – текстовые процессоры. В настоящее время в России наибольшее распространение имеет текстовый процессор Microsoft Word.

При создании нового документа Word строит его на основе одного из шаблонов. Шаблон определяет совокупность параметров, с помощью которых будет осуществляться форматирование документа. В качестве шаблона по умолчанию для нового документа используется шаблон Обычный. Для создания нового документа, основанного на шаблоне Обычный, необходимо выполнить следующие действия: выбрать команду Файл → Создать (в результате на экране появится окно диалога Создание документа); затем выбрать шаблон Обычный и нажать ОК. В качестве альтернативного способа для создания нового документа, основанного на шаблоне Обычный, можно нажать сочетание клавиш Ctrl+N на клавиатуре или кнопку Создать на стандартной панели инструментов. В результате сразу будет создан новый документ, основанный на шаблоне Обычный, без вывода на экран окна диалога Создание документа.

Основным средством открытия существующего документа Word является окно диалога Открытие документа. Для открытия окна диалога Открытие документа необходимо воспользоваться одним из следующих способов: 1) выбрать команду Файл → Открыть; 2) нажать сочетание клавиш Ctrl+0 на клавиатуре; 3) нажать кнопку Открыть на стандартной панели инструментов. 

Если местонахождение файла хорошо известно, открыть его не составит труда. Если же нет, то процесс открытия файла будет в основном сводиться к его поиску. Word помнит несколько последних документов, с которыми работал пользователь. Обычно они внесены в список меню Файл. Можно установить число файлов, названия которых будут появляться в списке меню Файл. Оно устанавливается командой меню Сервис → Параметры с помощью вкладки Общие.

С помощью окна диалога Открытие документа или значка панели инструментов можно: осуществить поиск файла; открыть документ; переместить, вырезать, скопировать, удалить, переименовать, напечатать файл; создать ярлык; просмотреть свойства файла; осуществить быстрый просмотр файла без его открытия; открыть только для чтения; упорядочить файлы, хранящиеся в папке.

Документ во время работы находится в оперативной памяти и не гарантирован от случайностей, одна из которых – бросок питания в электрической сети. Процедура сохранения достаточно проста. Необходимо установить указатель мыши на кнопку с изображением дискеты и нажать кнопку мыши. Только тогда работа будет в безопасности, так как она будет записана на жесткий диск. Word автоматически присоединяет новый сохраненный фрагмент к уже имеющемуся материалу.

Для сохранения документа надо дать имя файлу, а также решить, в какой папке и на каком диске его поместить. Для сохранения файла необходимо выполнить следующие действия: 1) выбрать команду Файл → Сохранить или Файл → Сохранить как; 2) в поле Имя файла ввести имя файла или согласиться с предложенным Word, выбрать диск и папку и нажать кнопку Сохранить. Word может автоматически сохранять документы с определенным временным интервалом. При автосохранении документ будет временно сохранен в специально созданном для этого файле и с именем отличным от первоначально данного имени файла. Сохранен-

ные автоматически файлы будут внесены в папку TEMP и никаких действий с этим файлом нельзя произвести. Но в случае, если файл документа уничтожится по техническим причинам, он сейчас же будет восстановлен, причем на своем месте, в своем каталоге, под прежним именем. Для установки автоматического сохранения необходимо выполнить приведенные действия: 1) выбрать команду Сервис → Параметры; 2) в окне диалога Параметры перейти на вкладку Сохранение; 3) на вкладке Сохранение установить флажок Автосохранение и выбрать в окне нужный временной интервал, через который будет происходить автосохранение. В качестве альтернативы для п. 1 можно предложить команду Файл → Сохранить как, а в открывшемся окне диалога нажать кнопку Параметры сохранения.

Форматирование текста осуществляется средствами меню Формат или панели Форматирование. Основные приемы форматирования включают: 1) выбор и изменение гарнитуры шрифта; 2) управление размером шрифта; 3) управление начертанием и цветом шрифта; 4) управление методом выравнивания; 5) создание маркированных и нумерованных списков (в том числе многоуровневых); 6) управление параметрами абзаца.

Форматирование символов включает в себя установку различных параметров шрифта, интервалов между символами и смещений. В понятие шрифта входят: тип шрифта; размер шрифта; начертание; цвет; специальные эффекты. Процесс форматирования сводится к установке требуемых параметров для символов. Можно осуществить форматирование уже введенного текста или выполнить требуемые установки, после чего вводимый текст будет форматироваться требуемым образом. Основные параметры шрифта (тип, размер и начертание) можно установить с помощью меню команды Формат (Формат → Шрифт), панели инструментов Форматирование, клавишных команд и контекстного меню. С помощью команд Вставка → Символ и Вставка → Специальный символ вводятся в текст произвольные и специальные символы. Тип шрифта True Type означает, что текст, набранный с помощью данного шрифта, выглядит одинаково на экране и печати.

При форматировании абзаца оперируют следующими понятиями. Отступ – устанавливает расстояние текста абзаца (или только первой строки) от поля страницы. Для первой строки абзаца возможно задание отступа или выступа, которые задаются с помощью команды Формат → Абзац. Можно задать отрицательный отступ, позволяющий вынести текст на левое поле. Выступы первой строки абзаца применяются для оформления элементов нумерованных списков, а также библиографических указателей.

Выравнивание текста – используется в зависимости от цели: по левому краю – в основном тексте обычных документов; по правому краю – в колонтитулах; по центру – при оформлении заголовков; по ширине – в основном тексте деловых писем и печатных изданий.

Табуляция – применяется для создания фиксированного отступа в начале первой строки каждого абзаца, а также позволяет оформить текст в несколько выровненных колонок.

Межстрочный интервал – позволяет установить расстояние между строками абзаца. Кроме межстрочного интервала вы можете установить расстояние перед абзацем и после него.

Колонтитулы – верхняя и нижняя часть страницы, где может помещаться название главы, номера страниц и т. д. Word предоставляет следующие равнозначные средства форматирования абзаца: команда Формат → Абзац; команда Абзац из контекстного меню; панель инструментов Форматирование; горизонтальная линейка; клавишные команды.

Настройка каждого абзаца отдельно – неэффективная и утомительная задача. Она автоматизируется путем использования понятия работа со стилями. Стиль оформления – это именованная совокупность настроек параметров шрифта, абзаца и некоторых элементов оформления абзацев (линий и рамок). Благодаря использованию стилей, обеспечивается простота форматирования абзацев и заголовков текста, а также единство их оформления в рамках всего документа. Word поддерживает четыре типа стилей: стили абзаца, стили знаков (символов), стили списков и стили таблиц. С помощью стилей абзаца выполняют форматирование абзацев, а с помощью знаковых стилей можно изменять оформление выделенных фрагментов текста внутри абзаца. Стиль списка предполагает наличие в начале абзаца номера или маркера. Стиль таблицы обеспечивает согласование границ, заливки, выравнивания и шрифтов в таблицах. Количество стилей, используемых одновременно в документе для оформления текста, не ограничено. Кроме того, использование разделов при подготовке текстового документа служит для изменения разметки документа в различных разделах. Команда «Тезаурус» позволяет найти список синонимов выделенного слова.

В текстовом процессоре Microsoft Word имеется довольно простое средство ввода формул в текстовый документ, что характерно для научно-технической документации. Этим средством является редактор формул Microsoft Equation 3.0, с помощью которого в создаваемых объектах могут использоваться интегралы, матрицы, символы теории множеств, дроби, корни и т. д., причем их вид на экране соответствует печатаемой копии на принтере. При форматировании формул, используемые кегль (размер шрифта) и гарнитура (начертание) могут меняться, при этом они подбираются с учетом доступных для принтера шрифтов. Для запуска редактора формул из Word следует поместить курсор ввода в то место в документе, куда должна быть вставлена формула, и выполнить операции через меню Вставка → Объект → Microsoft Equation.

Текстовый процессор Microsoft Word позволяет работать с графическими объектами – как вставлять графику из других приложений, так и создавать собственные изображения. Для того, чтобы разместить иллюстрацию в документе, нужно выполнить команду Вставка → Рисунок и указать имя файла, в котором содержится необходимый рисунок. Можно вставить иллюстрацию и через буфер обмена, сначала скопировав ее в буфер в программе-источнике, а затем вставив ее в позицию курсора в Word.

Текстовый процессор Microsoft Word обладает гибкими и мощными средствами создания таблиц как для печатных, так и для электронных документов. Рассмотрим три основные средства создания таблиц: 1) кнопка Добавить таблицу на панели инструментов Стандартная; 2) диалоговое окно Вставка таблицы (Таблица → Вставить → Таблица); 3) средство рисования таблиц Таблицы и границы (Таблица → Нарисовать таблицу). Говоря о редактировании таблиц, имеют в виду не редактирование их содержимого, а только редактирование их структуры. Редактирование структуры таблиц сводится к следующим операциям: добавление заданного количества строк; добавление заданного количества столбцов; удаление выделенных ячеек, строк и столбцов; слияние выделенных ячеек; разбиение выделенных ячеек. Повторяющие заголовки таблицы Microsoft Word отображаются во всех режимах.

Microsoft Word имеет внешнее подключаемое средство Microsoft Graph для создания визуального представления данных в виде диаграмм. Метод вставки диаграммы в текстовый документ основан на том, что сначала в документ вставляется некая произвольная диаграмма, с которой связана некая произвольная таблица данных. Далее производится настройка диаграммы, которая состоит в настройке внешнего вида и в редактировании содержания. Поскольку содержание основано на базовой таблице, то оно редактируется путем заполнения этой таблицы нужными данными. Второй частный метод основан на том, что диаграмма создается на базе конкретной таблицы, имеющейся в документе. В этом случае настройка диаграммы состоит только в настройке внешнего вида.

Создание диаграммы начинается с создания базовой диаграммы командой Вставка → Объект. В открывшемся диалоговом окне Вставка объекта следует выбрать пункт Microsoft Graph Chart, после чего в документ вставляется диаграмма, с которой связана некая базовая таблица. Необходимо рассматривать эту таблицу как шаблон. Ее ячейки следует заполнить собственными данными, причем заполнение можно автоматизировать путем импорта данных из какой-либо иной таблицы, например из таблицы Microsoft Excel.

3.4. Электронные таблицы

Термин «электронные таблицы» используется для обозначения программ, предназначенных для обработки данных. Эта обработка включает в себя: 1) проведение различных вычислений с использованием функций и формул; 2) исследование влияния различных факторов на данные; 3) решение задач оптимизации; 4) получение выборки данных, удовлетворяющих определенным критериям; 5) построение графиков и диаграмм; 6) статистический анализ данных; 7) создание баз данных и работа с ними; 8) постановка численного эксперимента.

Одним из наиболее распространенных средств работы с документами, имеющими табличную структуру, является Microsoft Excel. Документ Excel называется рабочей книгой, которая имеет трехмерную структуру. Она состоит из рабочих листов (таких листов 16). На экране виден только один лист – верхний. Нижняя часть листа содержит ярлычки других листов. Рабочий лист или рабочее поле состоит из строк и столбцов. Максимальное количество строк равно 65 536, а столбцов 256. Каждое пересечение строки и столбца образует ячейку, в которую можно вводить данные (текст, число или формулы).

Основные понятия электронных таблиц: 1) номер строки – определяет ряд в электронной таблице, он обозначен на левой границе рабочего поля; 2) буква столбца – определяет колонку в электронной таблице, буквы находятся на верхней границе рабочего поля; 3) ячейка – первичный элемент таблицы, содержащий данные; каждая ячейка имеет уникальный адрес, состоящий из буквы столбца и номера строки; 4) указатель ячейки – светящийся прямоугольник, определяющий текущую ячейку; 5) блок (область) – представляет собой прямоугольную область смежных ячеек; 6) адрес блока – состоит из координат противоположных углов, разделенных двоеточием.

В Excel существуют три типа данных, вводимых в ячейки таблицы: текст, число и формула. Для ввода данных необходимо переместиться в нужную ячейку и набрать данные (до 240 символов), а затем нажать Enter. Текст – это набор любых символов. Если ширина текста больше ширины ячейки и ячейка справа пуста, то текст на экране займет и ее место. При вводе данных в соседнюю ячейку предыдущий текст на экране будет обрезан (но при этом в памяти он будет сохранен полностью). При вводе чисел, если ширина введенного числа больше, чем ширина ячейки на экране, то Excel отображает его в экспоненциальной форме или вместо числа ставит символы #### (при этом число в памяти будет сохранено полностью). Экспоненциальная форма используется для представления очень маленьких и очень больших чисел. Число будет записано как 5,01Е + 08. Число 0, будет представлено как 5Е – 09. Для ввода дробных чисел используется десятичная запятая или точка (в зависимости от настройки). В виде формулы может быть записано арифметическое выражение. Оно представляет собой последовательность чисел или ссылок на ячейки, объединенных знаками арифметических операций или функций. Формула должна начинаться со знака « = ». Она может включать до 240 символов и не должна содержать пробелов. Результат будет получен в той ячейке, в которую занесена формула.

Как было указано выше, формула может содержать ссылки, то есть адреса ячеек, содержимое которых используется в вычислениях. От метода адресации ссылок зависит, что будет с ними происходить при копировании формулы из одной ячейки в другую. По умолчанию, ссылки на ячейки в формулах рассматриваются как относительные. Это означает, что адреса в ссылках при копировании формулы из одной ячейки в другую автоматически изменяются. Они приводятся в соответствие с относительным расположением исходной ячейки и создаваемой копии. При абсолютной адресации адреса ссылок при копировании формулы не изменяются, так что ячейка, на которую указывает ссылка, рассматривается как постоянная. Для изменения способа адресации при редактировании формулы надо выделить ссылку на ячейку и нажать клавишу F4. Элементы номера ячейки, использующие абсолютную адресацию, предваряются символом $. Например, при последовательных нажатиях клавиши F4 номер ячейки А1 будет записываться как A1, $A$1, A$1, $A1. В двух последних случаях один из компонентов номера ячейки рассматривается как абсолютный, а другой – как относительный.

Редактирование данных может осуществляться как в процессе ввода в ячейку, так и после ввода. Чтобы отредактировать данные после завершения ввода (после нажатия клавиши Enter), необходимо переместить указатель к нужной ячейке и нажать клавишу F2 для перехода в режим редактирования или щелкнуть кнопкой мыши на данных в строке формул. Затем необходимо отредактировать данные и для завершения редактирования нажать Enter. Внимание! При вводе новых данных пересчет в таблице будет произведен автоматически. Это важнейшее свойство электронной таблицы.

Копирование и перемещение ячеек в программе Excel можно осуществлять методом перетаскивания или через буфер обмена. При работе с небольшим числом ячеек удобно использовать метод перетаскивания, при работе с большими диапазонами удобнее пользоваться буфером обмена. Вставка данных в рабочий лист возможна лишь немедленно после их помещения в буфер обмена. Попытка выполнить любую другую операцию приводит к отмене начатого процесса копирования или перемещения. Однако утраты данных не происходит, поскольку «вырезанные» данные удаляются из места их исходного размещения только тогда, когда вставка будет успешно завершена.

Вычисления в таблицах программы Excel осуществляются при помощи формул. Формула может содержать числовые константы, ссылки на ячейки и функции Excel. Если ячейка содержит формулу, то в рабочем листе отображается только текущий результат вычисления этой формулы. Чтобы увидеть саму формулу, а не результат ее работы, надо выделить ячейку (сделать ее текущей) и посмотреть на запись, которая отображается в строке формул. Вызов стандартной функции состоит в указании в формуле имени функции, после которого в скобках указывается список параметров. Отдельные параметры разделяются в списке точкой с запятой. В качестве параметра может использоваться число, адрес ячейки или произвольное выражение, для вычисления которого также могут использоваться функции. Если начать ввод формулы щелчком на кнопке Вставка функции, запускается Мастер функций, который содержит список из десяти функций, которые использовались последними, а также пункты Поиск функции и Категории функций, облегчающие выбор нужной функции.

Так как таблицы часто содержат повторяющиеся или однотипные данные, программа Excel содержит средства автоматизации ввода. К числу таких средств относятся: автозавершение, автозаполнение числами и автозаполнение формулами. Для автоматизации ввода текстовых данных используется метод автозавершения. Его применяют при вводе в ячейки одного столбца рабочего листа текстовых строк, среди которых есть повторяющиеся. В ходе ввода текстовых данных в очередную ячейку программа Excel проверяет соответствие введенных символов строкам, имеющимся в этом столбце выше. Если обнаружено однозначное совпадение, введенный текст автоматически дополняется.

При работе с числами используется метод автозаполнения. В правом нижнем углу рамки текущей ячейки имеется черный квадратик – маркер заполнения. При наведении на него, указатель мыши приобретает форму тонкого черного крестика. Перетаскивание маркера заполнения рассматривается как операция «размножения» содержимого ячейки в горизонтальном или вертикальном направлении. При размножении содержимого ячейки перетаскиванием правой кнопки мыши в открывающемся меню при отпускании кнопки мыши можно выбрать команды «Копировать ячейки» или «Заполнить». В первом случае ячейки будут содержать одно и то же число (например 1), во втором случае числа 1,2,3, …. Чтобы точно сформулировать условия заполнения ячеек, следует дать команду Правка → Заполнить → Прогрессия. В открывшемся окне диалога Прогрессия выбирается тип прогрессии, величина шага и предельное значение. Автозаполнение формулами выполняется так же, как автозаполнение числами. Его особенность заключается в необходимости копирования ссылок на другие ячейки. В ходе автозаполнения во внимание принимается характер ссылок в формуле: относительные ссылки изменяются в соответствии с относительным расположением копии и оригинала, абсолютные остаются без изменений.

Программа Excel включает набор функций, позволяющих выполнять все основные операции, присущие базам данных. Так как база данных может включать огромное число записей, то не всегда требуется отображать все эти записи. Выделение подмножества общего набора записей называется фильтрацией. Наиболее простым способом фильтрации в программе Excel является использование автофильтра. При применении фильтра записи, не попадающие в отобранное подмножество, скрываются и не отображаются. Например, если данные отфильтрованы по одному из столбцов, то при использовании фильтра для другого столбца будут предложены только те значения, которые видны в отфильтрованном списке.

Процедура построения диаграммы с помощью «Мастера диаграмм» в Excel состоит из четырех этапов. На первом этапе работы мастера выбирают форму диаграммы. Второй этап служит для выбора данных, по которым будет строиться диаграмма. Третий этап (после щелчка на кнопке Далее) состоит в выборе оформления диаграммы. При этом вкладка Легенда диаграммы MS Excel – это условное обозначение рядов и категорий данных. На последнем этапе работы мастера (после щелчка на кнопке Далее) указывается, следует ли использовать для размещения диаграммы новый рабочий лист или один из имеющихся.

3.5. Технологии обработки графической информации

Существует специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов, – компьютерная графика. В зависимости от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую, векторную и фрактальную. Отдельным предметом считается трехмерная (3D) графика, изучающая приемы и методы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве. Как правило, в ней сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений. Особенности цветового охвата характеризуют такие понятия, как черно-белая и цветная графика. На специализацию в отдельных областях указывают названия некоторых разделов: инженерная графика, научная графика, Web-графика, компьютерная полиграфия и прочие. На стыке компьютерных, телевизионных и кинотехнологий зародилась и стремительно развивается сравнительно новая область компьютерной графики и анимации.

Растровая графика. Для растровых изображений, состоящих из точек, особую важность имеет понятие разрешения, выражающее количество точек, приходящихся на единицу длины. При этом следует различать: разрешение оригинала; разрешение экранного изображения; разрешение печатного изображения. Разрешение оригинала измеряется в точках на дюйм и зависит от требований к качеству изображения, размеру и формату файла. В общем случае действует правило: чем выше требования к качеству, тем выше должно быть разрешение оригинала. Для экранных копий изображения элементарную точку растра принято называть пикселем. Размер пикселя варьируется в зависимости от выбранного экранного разрешения (из диапазона стандартных значений), разрешения оригинала и масштаба отображения. Размер точки растрового изображения как на твердой копии (печатное изображение на бумаге, пленке и т. д.), так и на экране зависит от примененного метода и параметров растрирования оригинала. При растрировании на оригинал как бы накладывается сетка линий, ячейки которой образуют элемент растра. Частота сетки растра измеряется числом линий на дюйм и называется линиатурой.

Размер точки растра рассчитывается для каждого элемента и зависит от интенсивности тона в данной ячейке. Чем больше интенсивность, тем плотнее заполняется элемент растра. То есть, если в ячейку попал абсолютно черный цвет, размер точки растра совпадает с размером элемента растра. В этом случае говорят о 100 % заполняемости. Для абсолютно белого цвета значение заполняемости составит 0 %. На практике заполняемость элемента на отпечатке обычно составляет от 3 до 98 %. При масштабировании растрового изображения возникают следующие недостатки: 1) при увеличении изображения проявляется лестничный эффект; 2) при уменьшении изображения возможна потеря информации или смешивания цветов. Размеры файлов растровой графики стремительно растут с увеличением разрешения (измеряются в Мбайт).

Векторная графика. Если в растровой графике базовым элементом изображения является точка, то в векторной графике – линия. Линия описывается математически как единый объект, и потому объем данных для отображения объекта средствами векторной графики существенно меньше, чем в растровой графике. Линия – элементарный объект векторной графики. Как и любой объ-

ект, линия обладает свойствами: формой (прямая, кривая), толщиной, цветом, начертанием (сплошная, пунктирная). Замкнутые линии или контуры приобретают свойство заполнения. Охватываемое ими пространство может быть заполнено другими объектами. Различают несколько типов заполнения: 1) заливка основным цветом; 2) градиентная заливка – заполнение двумя цветами с плавным переходом между ними; 3) текстурная заливка – заполнение узором с регулярной структурой; 4) карта – заполнение контура готовым растровым изображением. При масштабировании векторных изображений их качество не меняется. Размеры файлов векторного изображения зависят в большей степени от количества и сложности объектов.

Рассмотрим подробнее способы представления различных объектов в векторной графике. Точка – этот объект на плоскости представляется двумя числами (x, y), указывающими его положение относительно начала координат. Прямая линия – ей соответствует уравнение y = kx + b. Указав параметры k и b, всегда можно отобразить бесконечную прямую линию в известной системе координат. Отрезок прямой – он отличается тем, что требует для описания еще двух параметров – например, координат x1 и x2 начала и конца отрезка. Кривая второго порядка – к этому классу кривых относятся параболы, гиперболы, эллипсы, окружности, то есть все линии, уравнения которых содержат степени не выше второй. Кривая второго порядка не имеет точек перегиба. Формула кривой второго порядка в общем виде выглядит следующим образом: x2 + a1y2 + a2xy + a3x + a4y + a5 = 0. Таким образом, для описания бесконечной кривой второго порядка достаточно пяти параметров. Если требуется построить отрезок кривой, понадобятся еще два параметра. Кривая третьего порядка – отличие этих кривых от кривых второго порядка состоит в возможном наличии точки перегиба. Эта особенность позволяет сделать кривые третьего порядка основой отображения природных объектов в векторной графике. В общем случае уравнение кривой третьего порядка можно записать так: x3+ a1y3 + a2x2y + a3xy2 + a4x2 + a5y2 + a6xy + a7x + a8y + a9 = 0. Таким образом, кривая третьего порядка описывается девятью параметрами. Описание ее отрезка потребует на два параметра больше.

Фрактальная графика, как и векторная, основана на математических вычислениях. Однако базовым элементом фрактальной графики является сама математическая формула, то есть никаких объектов в памяти компьютера не хранится и изображение строится исключительно по уравнениям. Таким способом строят как простейшие регулярные структуры, так и сложные иллюстрации, имитирующие природные ландшафты и трехмерные объекты.

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. В упрощенном виде для пространственного моделирования объекта требуется: 1) спроектировать и создать виртуальный каркас («скелет») объекта, наиболее полно соответствующий его реальной форме; 2) спроектировать и создать виртуальные материалы, по физическим свойствам визуализации похожие на реальные; 3) присвоить материалы различным частям поверхности объекта (на профессиональном жаргоне – «спроектировать текстуры на объект»); 4) настроить физические параметры пространства, в котором будет действовать объект, – задать освещение, гравитацию, свойства атмосферы, свойства взаимодействующих объектов и поверхностей; 5) задать траектории движения объектов; 6) рассчитать результирующую последовательность кадров; 7) наложить поверхностные эффекты на итоговый анимационный ролик.

В компьютерной графике применяют понятие цветового разрешения или глубины цвета. Оно определяет метод кодирования цветовой информации для ее воспроизведения на экране монитора. Для отображения черно-белого изображения достаточно двух бит (белый и черный цвета). Восьмиразрядное кодирование позволяет отобразить 256 градаций цветового тона. Два байта (16 бит) определяют 65 536 оттенков. При 24-разрядном способе кодирования возможно определить 16,5 миллионов цветов.

Для кодирования цветных графических изображений применяют принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. В качестве таких составляющих используют три основных цвета: красный (Red, R), зеленый (Green, G) и синий (Blue, B). Такая система кодирования называется системой RGB. В данной системе на кодирование затрачивается 24 разряда. В полиграфии используется система CMYK. Дополнительными цветами являются: голубой (Cyan, C), пурпурный (Magenta, M) и желтый (Yellow, Y). Но в полиграфии используется еще и четвертая краска – черная (Black, K). В этой системе надо иметь 32 двоичных разряда. Режимы, реализованные системами RGB и CMYK называются полноцветными (True Color).