Этапы моделирования функциональных и вычислительных задач.
Процесс разработки моделей и их исследования на компьютере можно разделить на несколько основных этапов.
На первом этапе исследования объекта или процесса обычно строится описательная информационная модель.Такая модель выделяет существенные с точки зрения целей проводимого исследования параметры объекта, а несущественными параметрами пренебрегает. На втором этапе строится формализованная модель, то есть описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка. В такой модели с помощью формул, уравнений и неравенств фиксируется формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств обетов, а так же накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств. Ели формулу не удается найти используют приближенные математические методы. Позволяющие вычислить результаты с заданной точностью. На третьем этапе необходимо формализованную информационную модель преобразовать в компьютерную модель, то есть выразить на понятном для компьютера языке. Существует два пути построения компьютерной модели:
1) построения алгоритма решения задач и его кодирование на одном из языков программирования.
2) Построение компьютерной модели с использованием одного из приложений( электронных таблиц, СУБД).
Четвертый этап исследования информационной модели состоит в проведении компьютерного эксперимента. Пятый этап состоит в анализе полученных результатов и корректировке исследуемой модели. В случае различия результатов, полученных при исследовании информационной модели, с измеряемыми параметрами реальных объектов можно сделать вывод, что на предыдущих этапах были допущены ошибки или неточности. В этом случае необходимо провести корректировку модели.
Общая схема компьютерного математического моделирования.
Классификация математических моделей:
1) дискретивные (описательные)
2) оптимизационные
3) многокритериальные. В модели имеется несколько критериев, между которыми нужно искать баланс. Решение многокритериальных задач сводится к решению однокритериальной
4) игровые
5) имитационные модели - поражение реальном процессу. Явное математическое описание не используется.
6) Детерминированные модели. Параметры поддаются измерениям с любой степенью точности, то есть являются детерминированными величинами.
| поиск математической модели |
| огрубление |
| Определение целей моделирования |
| Исходный объект |
| матем. модель |
| Выбор метода исследования |
| Разработка алгоритма и программы |
| Отладка и тестирование |
| Расчет на ЭВМ |
| Анализ результатов |
| Уточнение модели |
| Окончание работы |
Этапы:
1) определение целей моделирования – необходимо понять для чего нужна модель, взаимодействие её с окружающем миром
2) управление (процесс) – необходим для того чтобы научно управлять процессом
3) прогнозирование – прямое или косвенное воздействие на объект с заданными свойствами.
Основные понятия компьютерной графики. Представления и обработка графической информации. Растровая и векторная графика. Фрактальная графика.
Существует область информатики изучающая средства и методы создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов, -компьютерная графика. В зависимости от способа формирования изображений на компьютере различают растровую, векторную и фрактальную графику. Отдельным предметом считается трехмерная графика, изучающая методы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве. Различают также цветную и черно-белую графику. На специализацию в отдельных областях указывают названия : инженерная графика, научная графика, Web-графика.
Для растровых изображений состоящих из точек наиболее особую важность имеет понятие разрешение, выражающее количество точек , приходящихся на единицу длины. При этом следует различать: разрешение сигнала, разрешение экранного изображения, разрешение печатного изображения.
Разрешение оригинала измеряется в точках на дюйм и зависит от требований к качеству изображений и размеру файла.
Разрешение экранного изображения. Это понятие используется для кранных копий изображения элементарную точку растра принято называть пикселем. Размер пикселя варьируется в зависимости от выбранного экранного разрешения.
Разрешение печатного изображения. Размер точки растрового изображения, как на твердой копии, так и на экране зависит от применяемого метода и параметров растрирования изображения. Частота сетки растра измеряется числом линий на дюйм и называется линиатурой.
Динамический диапазон – качество воспроизведения тоновых изображений.
Векторная графика. Базовым элементов в векторной графике принято считать линию. Все объекты векторной графики составляются из линий.
Фрактальная графика. Базовым элементом фрактальной графики является математическая формула, то есть никаких объектов в памяти компьютера не хранится и изображение строится исключительно по уравнениям.
Вопрос 49. форматы графических файлов
В компьютерной графики, по меньшей мере, применяются три десятка форматов файлов для хранения изображений.
TIFF (Tagged image File Format). Формат предназначен для хранения растровых изображений высокого качества. Относится к числу широко распространенных , отличается переносимостью между платформами.
PSD (PhotoShop Document). Собственный формат программы Adobe Photoshop, один из наиболее мощных по возможностям хранения растровой графической информации. Позволяет запоминать параметры слоев, каналов, степени прозрачности, множества масок.
PCX. К настоящему времени устарел
PhotoCD.формат разработан фирмой кодак для хранения цифровых растровых изображений высокого качества.
JPEG (Joint Photographic Experts Group). Формат предназначен для хранения растровых изображений. Позволяет регулировать соотношение между степенью сжатия и качеством изображения.
GIF (Graphics Interchange Format) средство хранения сжатых изображений с фиксированным количеством цветов. Получил популярность в Интернете.
PNG (Portable Network Graphics) формат предназначенный для публикации изображений в Интернете. Сжатие информации происходит практически без потерь.
WMF (WINDOWS Meta File) формат хранения векторных изображений операционной системы Windows . поддерживается всеми приложениями этой системы. Но отсутствие средств для работы со стандартизированными цветовыми палитрами, принятыми в полиграфии и другие недостатки ограничивают его применение.
EPS (Encapsulated PostScript). Формат описания как векторных так и растровых изображений на языке PostScript, фактически стандарт в области допечатных процессов полиграфии. В файле могут одновременно храниться векторная и растровая графика, шрифты и контуры обтравки, параметры калибровки оборудования, цветовые профили.
PDF (Portable Document Format) формат описания документа разработанный фирмой Adobe. впечатляющие возможности этого формата позволяют обеспечить эффективное представление изображений. Формат является аппаратно независимым, поэтому вывод изображений допустим на любых устройствах – от экрана монитора до фотоэкспонирующего устройства. Мощный алгоритм сжатия со средствами управления итоговым разрешение изображения обеспечивает компактность файлов при высоком качестве иллюстраций.