Лекция № 1: Информатика и информация.
Лекция № 1: Информатика и информация.
Федеральный закон от 27 июля 2006 г. N 149-ФЗ "Об информации, информационных технологиях и о защите информации" (с изменениями от от 06.07.2016.)
Принят Государственной Думой 8 июля 2006 года
Понятие информация
Понятие информация является базовым в курсе информатики. В переводе с латинского оно означает сведение, разъяснение, ознакомление.
Информатика - это комплексная, техническая наука, которая систематизирует приемы создания, сохранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ними.
Термин "информатика" образован из двух слов: информация и автоматика. Этот термин введен во Франции в середине 60-х лет XX ст., когда началось широкое использование вычислительной техники.
Появление информатики обусловлено возникновением и распространением новой технологии сбора, обработки и передачи информации, связанной с фиксацией данных на машинных носителях.
Предмет информатики как науки составляют:
· аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;
· программное обеспечение средств вычислительной техники;
· средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;
· средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами.
Средства взаимодействия в информатике принято называть интерфейсом. Поэтому средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения иногда называют также программно-аппаратным интерфейсом, а средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами - интерфейсом пользователя.
Основной задачей информатики как науки - является систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники.
Цель систематизации состоит в том, чтобы выделять, внедрять и развивать передовые, более эффективные технологии автоматизации этапов работы с данными, а также методически обеспечивать новые технологические исследования.
Информатика - практическая наука. Ее достижения должны проходить проверку на практике и приниматься в тех случаях, если они отвечают критерию повышения эффективности.
В составе основной задачи сегодня можно выделить такие основные направления информатики для практического применения:
· архитектура вычислительных систем (приемы и методы построения систем, предназначенных для автоматической обработки данных);
· интерфейсы вычислительных систем (приемы и методы управления аппаратным и программным обеспечением);
· программирование (приемы, методы и средства разработки комплексных задач);
· преобразование данных (приемы и методы преобразования структур данных);
· защита информации (обобщение приемов, разработка методов и средств защиты данных);
· автоматизация (функционирование программно-аппаратных средств без участия человека);
· стандартизация (обеспечение совместимости между аппаратными и программными средствами, между форматами представления данных, относящихся к разным типам вычислительных систем).
На всех этапах технического обеспечения информационных процессов для информатики ключевым вопросом есть эффективность.
Для аппаратных средств под эффективностью понимают соотношение производительности оснащение к его стоимости.
Для программного обеспечения под эффективностью принято понимать производительность работающих с ним пользователей.
В программировании под эффективностью понимают объем программного кода, созданного программистами за единицу времени.
В информатике всё ориентированное на эффективность. Вопрос как осуществить ту или другую операцию, для информатики важный, но не основной. Основным есть вопрос как совершить данную операцию эффективно.
Существует три основные интерпретации понятия "информация"
Научная интерпретация. Информация - исходная общенаучная категория, отражающая структуру материи и способы ее познания, несводимая к другим, более простым понятиям.
Абстрактная интерпретация. Информация - некоторая последовательность символов, которые несут как вместе, так в отдельности некоторую смысловую нагрузку для исполнителя.
Конкретная интерпретация. В данной плоскости рассматриваются конкретные исполнители с учетом специфики их систем команд и семантики языка. Так, например, для машины информация - нули и единицы; для человека - звуки, образы, и т.п.
Существуют несколько концепций (теорий) информации.
Первая концепция (концепция К. Шеннона), отражая количественно-информационный подход, определяет информацию как меру неопределенности (энтропию) события. Количество информации в том или ином случае зависит от вероятности его получения: чем более вероятным является сообщение, тем меньше информации содержится в нем.
Вторая концепция рассматривает информацию как свойство (атрибут) материи. Ее появление связано с развитием кибернетики и основано на утверждении, что информацию содержат любые сообщения, воспринимаемые человеком или приборами. Наиболее ярко и образно эта концепция информации выражена академиком В.М. Глушковым.
Третья концепция основана на логико-семантическом (семантика - изучение текста с точки зрения смысла) подходе, при котором информация трактуется как знание, причем не любое знание, а та его часть, которая используется для ориентировки, для активного действия, для управления и самоуправления. Иными словами, информация - это действующая, полезная, "работающая" часть знаний. Представитель этой концепции В.Г. Афанасьев.
В настоящее время термин информация имеет глубокий и многогранный смысл. Во многом, оставаясь интуитивным, он получает разные смысловые наполнения в разных отраслях человеческой деятельности:
· в житейском аспекте под информацией понимают сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальными устройствами;
· в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов;
· в теории информации (по К.Шеннону) важны не любые сведения, а лишь те, которые снимают полностью или уменьшают существующую неопределенность;
· в кибернетике, по определению Н. Винера, информация - эта та часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы;
· в семантической теории (смысл сообщения) - это сведения, обладающие новизной, и так далее...
Такое разнообразие подходов не случайность, а следствие того, что выявилась необходимость осознанной организации процессов движения и обработки того, что имеет общее название - информация.
Виды и свойства информации
По способу восприятия информацию разделяют на следующие виды: визуальная, аудиальная, вкусовая, обонятельная и тактильная. Такое деление основывается на чувствах, с помощью которых информация воспринимается человеком: зрение, слух, вкус, обоняние и осязание соответственно. Научные исследования показывают, что свыше 90% информации, получаемой человеком из внешнего мира, приходится на зрение и слух, около 10% - на вкус, обоняние и осязание.
При качественной оценке получаемой информации говорят о следующих ее свойствах:
- полезность или релевантность (соответствие запросам потребителя);
- достоверность (истинность положения дел, отсутствие скрытых ошибок);
- полнота (достаточно для понимания и принятия решения);
- актуальность или своевременность (важность для настоящего времени);
- доступность (возможность ее получения данным потребителем);
- защищенность (невозможность несанкционированного использования или изменения);
- эргономичность (удобство формы или объема с точки зрения данного потребителя);
- объективность (не зависит от чьего-либо мнения);
- понятность (понятно выражена).
Иногда выделяют такие свойства информации как достоверность, полнота, ценность, ясность. Все названные свойства определяются относительно некоторого исполнителя (получателя информации).
Достоверность (Д) - мера оценки легитимности источника информации.
Ясность (Я) - мера правильной интерпретации информации исполнителем.
Полнота (П) - мера соответствия полученной (требуемой) информации запрошенной (количественная интерпретация).
Ценность (Ц) - мера соответствия полученной информации запрошенной (требуемой) (качественная интерпретация).
Информационные процессы
1. Прием (чтение книги, газеты или просмотр и прослушивание телевизора (радио), подготовка к экзамену);
2. Хранение (мы помним о том, что мы прочитали из книги);
3. Передача (Трансляция) (мы можем пересказать содержание книги своему знакомому);
4. Обработка (прочитав книгу, мы можем обработать полученную информацию и сделать для себя некоторые выводы);
5. Использование (Получив информацию о том, что идет дождь, мы взяли зонт).
Мы установили, что над информацией можно осуществлять различные действия. Одним из этих действий является передача информации. Раскроем его более подробно.
Передача информации
Самая простейшая схема передачи информации выглядит следующим образом:
Источник Þ канал связи Þ приемник
Например, доска – носитель, лектор – источник данных, канал – воздушная среда.
Источником и приемником информации может быть все что угодно. Например, человек, компьютер, измерительные приборы и т.д. и т.п.
@ Для существования информации обязателен какой-либо материальный объект передающий или хранящий ее. Такой объект называют носителем.
Носители бывают: а) кратковременные (ток, звуковые волны, оперативная память)
б) долговременные (бумага, ткань, жесткий диск)
Важными характеристиками носителей являются:
1. разрешающая способность носителя (максимальный объем данных передаваемых с помощью носителя);
2. динамический диапазон (логарифм отношения интенсивности амплитуд максимального и минимального регистрирующего сигнала), (отношения напряжений, токов и т.п.), (Доступность зависит от источника и носителя) (азбука для слепых, азбука Морзе, язык жестов: есть определенные знаки, практикующиеся как речь; этому можно научиться)
@ Среда, по которой носитель перемещается в пространстве от источника к потребителю (воздух, вода, электропровод) называется каналом связи.
Основная характеристика канала - пропускная способность, т.е. максимальное количество (объем) информации, проходящее по нему в единицу времени.
Следует отметить, что эта среда далеко не всегда представляет собой нечто однородное. В качестве примера можно проследить, как телеграмма попадает от отправителя к адресату: бланк, заполненный на почте от руки; телеграфное сообщение в виде электрических сигналов, передаваемых по проводам; бумажная лента с напечатанным на ней текстом; бланк с наклеенными на него кусками этой ленты; почтальон, который приносит адресату этот бланк.
От источника к потребителю информация передается в форме, сообщений.
В человеческом обществе первоначально сообщения передавались с помощью жестов и звуков.
На ранних этапах развития человек фиксировал свои сообщения с помощью зарубок, узелков, знаков, рисунков. Позднее возникла письменность. Книги, газеты и письма относятся к самым старым и до сих пор не устаревшим средствам передачи сообщений. Запись сообщений на долговременном носителе информации, в качестве которого во всех этих случаях выступает бумага, обеспечивает хранение информации и ее передачу.
По мере развития техники человечество начало использовать различные физические устройства, предназначенные как для случайной, так и для регулярной связи. Примерами таких устройств связи служат телефон, радио, телевидение, компьютерные коммуникации.
Системы счисления
@ СС – знаковая система, в которой числа записываются с помощью цифр по определенным правилам.
@ Позиционные СС – количественное значение цифры зависит от ее позиции в числе. Непозиционные – не зависит.
Позиционные СС.
Первая ПСС была придумана еще в древнем Вавилоне, причем вавилонская нумерация была 60-ричной, то есть в ней использовалось 60 цифр (1 час – 60 минут, 1 минута – 60 секунд). Мы используем ее до сих пор при измерении времени. В 19 веке получила свое распространение 12-ричная СС (12 часов, 12 месяцев). До сих пор мы часто употребляем дюжину.
Десятичная СС.
Рассмотрим в качестве примера десятичное число 555. Цифра 5 встречается в нем 3 раза, причем первая с права означает 5 единиц, вторая – 5 десятков и третья 5 сотен. Позиция цифры в числе называется разрядом.
Разряд – позиция цифры в числе. Разряд числа возрастает справа налево от младших разрядов к старшим.
В СС10 существует две формы представления числа:
1. Свернутая форма числа – 555.
2. Развернутая форма, где каждой цифре числа присваивается разряд с права на лево.
Развернутое число в позиционной системе записывается в виде суммы числового ряда степеней основания.
Развернутая форма. – 555 = 5*102 + 5*101 + 5*100
Двоичная СС.
101 = 1 * 22 + 0 * 21 + 1 * 20
А2 = а n -1 * 2n -1 + … + а0 * 20 + а -1 * 2 -1 + … + а m * 2 - m
1) 5 2) 250 3) 1024
| 5|2 4|2|2 1 2|1 Ответ: с права на лево 1012 | 250|2 250|125|2 0 124|62|2 1 62|31|2 0 30|15|2 1 14|7|2 1 6|3|2 1 2|1 Ответ: с права на лево 111110102 | 1024|2 1024|512|2 0 512|256|2 0 256|128|2 0 128|64|2 0 64|32|2 0 32|16|2 0 16|8|2 0 8|4|2 0 4|2|2 0 2|1 Ответ: 100000000002 |
Из 10 > 8
1) 5 2) 250 3) 1024
| 5|8 Ответ: с права на лево 58 | 250|8 248|31|8 2 24|3 Ответ: с права на лево 3728 | 1024|8 1024|128|8 0 128|16|8 0 16|2 Ответ: 20008 |
Из 10 > 16
1) 5 2) 250 3) 1024
| 5|16 5 Ответ: с права на лево 516 | 250|16 240|15|16 Ответ: с права на лево FA16 | 1024|16 1024|64|16 0 64|4 Ответ: 40016 |
Правила перевода
a. Последовательно выполнять умножение исходной десятичной дроби и получаемых дробных частей произведений на основание системы (на 2, 8, 16) до тех пор пока не получится нулевая дробная часть или не будет достигнута требуемая точность вычислений.
b. Записать полученные целые части произведения в прямой последовательности. От первого к последнему.
10 Þ 2 Точность вычисления:Вычислить до трех знаков после запятой:
1) 0,2510 2) 0,7510 3) 0,69610
| 0,2510*2 = (0),5 0,5*2 = (1),0 Ответ: 0,2510=0,012 | 0,7510*2 = (1),5 0,5*2 = (1),0 Ответ: 0,7510 = 0,112 | 0,69610 *2 = (1),392 0,392*2 = (0),784 0,784 * 2=(1),568 Ответ: 0,69610=0,1012 |
10 Þ 8 Вычислить до трех знаков после запятой:
1) 0,2510 2) 0,7510 3) 0,69610
| 0,2510*8 = (2),0 Ответ: 0,2510=0,28 | 0,7510 * 8 = (6),0 Ответ: 0,7510 = 0,68 | 0,69610 * 8 = (5),568 0,568 * 8 = (4),544 0,544*8 = (4), 352 Ответ: 0,69610 = 0,5448 |
10 Þ 16 Вычислить до трех знаков после запятой:
1) 0,2510 2) 0,7510 3) 0,69610
| 0,2510*16 = (4),0 Ответ: 0,2510 = 0,416 | 0,7510*16 = (12),0 Ответ: 0,7510 = 0,С16 | 0,69610 * 16 = (11),136 0,136 * 16 = (2),17 6 ® 0,176 * 16 = (2),816 Ответ: 0,69610 =0,B22 |
Самостоятельно: 0,12510 = 0,0012 = 0,18 = 0,216
Двоичная арифметика
Все операции над числами в 2-ой СС, точно также как и в 10-ой, проводятся поразрядно.
Изначально рассмотрим пример простого десятичного сложения.
| +589 248 | Суммируем единицы 9+8=17. Разряд единиц переполнен, поэтому 7 оставляем в разряде единиц и переносим в разряд десятков 1, затем суммируем десятки – 8+4+1 = 13 десятков, 3 оставляем в разряде десятков, а 1 вновь переносим теперь уже в разряд сотен и т.д. 5+2+1=8. | ||||||||||
| Двоичное сложение Таким же образом при сложении чисел двоичной системы, при переполнении разряда мы переносим в старший разряд 1. | |||||||||||
Основные правила сложения двоичной системы: | + 011010 10111 | + 11111 10110 | |||||||||
Двоичное умножение Основные правила умножения
| *101 11 101 | *011010 0110 000000 | |||||||||
| Основные правила вычитания двоичной системы: 0-0=0; 1-1=0; 1-0 = 1; 10-01=01 | |||||||||||
| Вычитание аналогично десятичной системе. Если в уменьшаемом числе цифра разряда меньше чем цифра разряда вычитаемого, необходимо делать заем (занимать) единички из старшего разряда. | |||||||||||
| 11 11 -11001 1111 | 11 11 11 - 1010011 11001 | Единичка из второго разряда равна 11 из первого разряда, так как 1+1=10 | |||||||||
Преимущества 2-ой СС с технической точки зрения организации работы ПК бесспорны. Однако может возникнуть вопрос о том, зачем нужны другие СС. Чтобы ответить на него возьмем любое десятичное число и переведем его в другие СС с основаниями кратными двойке:
25510 = 111111112 = 33334 = 3778 = FF16
Хорошо видно, что чем меньше основание СС, тем больше разрядов требуется для его записи, т.е. тем самым мы проигрываем в компактности записи чисел и их наглядности. Поэтому, наряду с 2-ой и 10-ой СС, в вычислительной технике применяют также запись чисел в 8-ой и 16-ой СС. Поскольку их основания кратны двойке, то они органично связаны с 2-ой СС и преобразуются в эту СС наиболее быстро и просто (по сути, они являются компактными видами записи двоичных чисел). Все другие СС-я представляют для вычислительной техники чисто теоретический интерес.
Естественно, при работе с ПК Вам предстоит встретиться не только с 2-ой и 10-ой СС, но и с 8-ой и 16-ой. Поэтому необходимо знать, как осуществляется перевод числа из 2-ой СС в 8-ю и 16-ю СС.
Перевод числа из СС2 в СС8.
Для перевода числа из СС2 в СС8, число разбивается на триады справа на лево. Если в последней триаде не хватает цифр, то она дополняется нулями. Результат записывается с лева на право.
Триада, т.е. для кодирования одной 8-ой цифры используется три 2-х числа.
| Пример: 100110111002 Ü триады 0104.0113.0112.1001 2 = 23348 2 3 3 4 Þ ответ | 11110110012 Ü триады 0014.1113.0112.0011 2 = 17318 1 7 3 1 Þ ответ |
| 0010011012 Ü триады 0013.0012.1011 2 = 1158 1 1 5 Þ ответ | 111111102 Ü триады 0113.1112.1101 2 = 3768 3 7 6 Þ ответ |
Перевод числа из СС2 в СС16.
Для кодирования одной 16-ой цифры требуется четыре двоичных числа, которые называются тетрадами.
| A | B | C | D | E | F | |||||||||||
| Пример: 100110111002 Ü тетрады 01003.11012.11001 2 = 4DC16 4 D C Þ ответ | 11110110012 Ü триады 001131101210011 2 = 3D98 3 D 9 Þ ответ |
| 0010011012 Ü тетрады 00003.01002.11011 2 = 04D8 0 4 D Þ ответ | 111111102 Ü тетрады 11112.11101 2 = FE8 F E Þ ответ |
Задача 1.1
Сколько бит потребуется для кодирования 4-хзначных номеров автомобилей.
1) Определяем количество бит для кодирования одной цифры в 4-хзначном числе. К=2n=4, 22=4, т.е. 1 цифра кодируется двумя битами. (2 бита).
2) Определяем количество бит для кодирования всего 4-хзначного числа. 4*2=8 бит. Следовательно, для кодирования 4-хзначных номеров автомобилей требуется 8 бит.
Виды компьютерной графики
Под компьютерной (машинной) графикой понимается совокупность методов и приемов преобразования при помощи ЭВМ данных в графическое представление или графического представления в данные. Под графическим представлением понимается изображение либо комплекс изображений (чертеж).
Изображение может быть черно-белым или цветным с эффектом освещенности (наличие теней, бликов, полутонов) либо без него.
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.
Большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы не столько на создание изображений, сколько на их обработку.
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.
Фрактальную графику редко применяют для создания печатных или электронных документов, но ее часто используют в развлекательных программах
Растровая графика
Растр (по-английски bitmap массив битов) это просто совокупность битов, расположенных на сетчатом поле.
Как известно, бит единица информации в компьютере, обозначающая ячейку памяти, которая может находиться во включенном (1) или выключенном (0) состоянии. Эти состояния можно отождествить с черным и белым цветом, т.е. соединив несколько битов, можно создать изображение из черных и белых точек. Таким образом растровое изображение напоминает лист клетчатой бумаги, на котором каждая клеточка закрашена черным или белым цветом, формируя при этом рисунок.
Основным термином растровой графики является пиксел. Пиксел (Pixel - сокращение от Picture Element - элемент изображения) отдельный элемент растрового изображения.
Из таких элементов (кирпичиков) собирается растровое изображение. Для обозначения количества пикселов в матрице рисунков по горизонтали и по вертикали используется коэффициент прямоугольности изображения. Этот коэффициент часто называют размером изображения и записывают в виде 800Х600 (800 пиксел по горизонтали и 600 строк по вертикали). Произведение этих двух чисел дает общее количество пиксел изображения. Так изображение с коэффициентом прямоугольности 800 600 состоит из 480000 пиксел.
Цвет каждого пиксела растрового изображения черный, белый или любой из спектра запоминается в компьютере с помощью комбинации битов. Очевидно, что чем больше битов для этого используется, тем больше оттенков цветов можно получить.
Число битов, используемых компьютером для каждого пиксела, называется битовой глубиной.
Размеры изображения и расположение пикселов в нем вот две основные характеристики, которые файл растрового изображения должен сохранить, чтобы создать картинку.
Следует помнить, что пиксел сам по себе не обладает никаким размером. Он всего лишь область памяти компьютера, хранящая информацию о цвете. Поэтому коэффициент прямоугольности изображения не соответствует никакой размерности. Размеры изображения хранятся отдельно, пикселы запоминаются один за другим, обычно как один большой блок данных. Таким образом, компьютер не сохраняет отдельные позиции для каждого пиксела, он всего лишь воссоздает сетку по размерам, заданным коэффициентом прямоугольности, а затем заполняет ее пиксел за пикселом.
Например: Коэффициент прямоугольности = 10 10 пиксел
Запись графического изображения происходит следующим образом:
| Первые 10 ячеек | Вторые 10 ячеек | Третьи 10 ячеек и т.д. |
Воссоздание графического изображения:
Так как пикселы не имеют собственных размеров, они приобретают их при выводе изображения на некоторое устройство монитор, принтер. Для того чтобы помнить действительные размеры (например, в дюймах) растрового рисунка, файлы растровой графики иногда хранят разрешающую способность растра.
Разрешающая способность это число элементов в заданной области, задается, как правило, в пикселах на дюйм (пиксел/д).
Если имеется изображение размером 72 72 пиксел и разрешающая способность растра 72 пиксел/д, то растровое изображение будет занимать один квадратный дюйм.
Растровые изображения содержат большое количество пикселов, каждый из которых занимает определенную часть памяти. Например, отсканированное с фотографии цветное изображение может занимать десятки и сотни Мбайт. Наибольшее влияние на количество памяти, занимаемой растровым изображением, оказывают три фактора:
ü размер изображения (коэффициент прямоугольности);
ü битовая глубина изображения;
ü формат файла, используемый для хранения изображения.
Очевидно, что, чем больше размер и битовая глубина изображения, тем больше размер файла. Следует заметить, что разрешающая способность изображения на величину файла никак не влияет. Она оказывает эффект только при сканировании изображения и то лишь потому, что определяет, сколько пикселов будет создаваться.
Достоинства растровой графики:
1. Растровые изображения выглядят вполне реалистично. Это связано со свойствами человеческого глаза: он приспособлен для восприятия реального мира как огромного набора дискретных элементов, образующих предметы.
2. Легко управлять выводом изображения на устройства представляющие изображения в виде совокупности точек принтеры, фотонаборные автоматы.
Недостатки растровой графики:
1. Большой объем памяти, требуемый для хранения изображения хорошего качества.
2. Трудности редактирования изображений. Так как сами изображения занимают много памяти компьютера, то, очевидно, и для их редактирования потребуется так же много памяти. Кроме того, применение фильтров специальных эффектов к таким изображениям может занять от нескольких минут до часа в зависимости от используемого оборудования.
Векторная графика
В отличии от растровой графики, в которой для создания изображений используются большие массивы отдельных точек, в векторной графике изображения строятся с помощью математических описаний объектов, например окружностей, линий.
Разумеется, в растровой графике тоже существуют линии, но там они рассматриваются как комбинации точек. 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.
В основе векторной графики лежат математические представления о свойствах геометрических фигур.
Как мы сказали выше, простейшим объектом векторной графики является линия. Поэтому в основе векторной графики лежит прежде всего математическое представление линии.
Ключевым моментом векторной графики является то, что она использует комбинацию компьютерных команд и математических формул для описания объектов. Векторную графику называют объектно-ориентированной или чертежной графикой.
Простые объекты двумерной графики дуги, линии, эллипсы, окружности, трехмерной графики сферы, кубы и т.п. называются примитивами и используются для создания более сложных объектов. В векторной графике изображения создаются путем комбинации различных объектов.
Все объекты имеют атрибуты (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.
Файлы векторной графики могут содержать несколько различных элементов:
1. наборы векторных команд для создания изображения;
2. таблицы информации о цвете рисунка;
3. данные о шрифтах, которые могут быть использованы на рисунке и т.д.
Достоинства векторной графики:
1. Она использует все преимущества разрешающей способности любого устройства вывода, что позволяет изменять размеры векторного рисунка без потерь его качества.
2. Векторная графика позволяет редактировать отдельные части рисунка, не оказывая влияния на остальные (в растровых изображениях пришлось бы редактировать каждый пиксел).
3. Векторные изображения, не содержащие растровых объектов, занимают в памяти компьютера относительно небольшое место (в 10 - 1000 раз меньше, чем его растровый аналог).
Недостатки векторной графики:
1. Рисунки часто выглядят достаточно искусственно, так как основным компонентом векторного рисунка является прямая линия, а она в природе встречается достаточно редко. Поэтому до недавнего времени векторная графика использовалась только для технических иллюстраций, чертежей.
2. Возможны проблемы при печати, как правило, сложных рисунков на отдельных типах принтеров из-за того что не все команды могут ими правильно интерпретироваться.
Кодирование цвета
Понятие цвета и света в компьютерной графике являются основополагающими. Свет можно рассматривать двояко либо как поток частиц различной энергии (тогда его цвет определяет энергия частиц), либо как поток электромагнитных волн (в этом случае свет определяется длиной волны).
Так как цвет может получиться как в процессе излучения, так и в процессе отражения, то в компьютерной графике существуют два противоположных метода его описания: системы аддитивных и субтрактивных цветов.
Аддитивный цвет получается присоединении лучей света разных цветов. В этой системе отсутствие всех цветов дает черный цвет, а присутствие всех цветов белый. Система аддитивных цветов работает с излучаемым светом, например от монитора компьютера.
В этой системе используются три основных цвета: красный, зеленый и синий (RGB). Смешивая их в разных пропорциях можно получить любой цвет.
В системе субтрактивных цветов происходит обратный процесс: цвет получается, вычитая другие цвета из общего луча света. В такой системе белый цвет соответствует отсутствию всех цветов, тогда как их наличие дает черный цвет. Система субтрактивных цветов работает с отраженным светом, например от листа бумаги.
В системе субтрактивных цветов основными являются голубой (Cyan), пурпурный (Magenta) и желтый цвета (Yellow) (CMY) противоположны красному, зеленому и синему.
Смешивая эти цвета на белой бумаге должны получить черный цвет, однако типографские краски поглощают цвет не полностью, и поэтому изображение выглядит темно-коричневым. Чтобы исправить возникшую неточность для представления черного цвета принтеры добавляют немного черной краски. Системы цветов, основанные на таком процессе четырехцветной печати, принято обозначать аббревиатурой CMYK.
Самой распространенной системой цветов является система RGB. Известная задолго до появления компьютеров, она оказалась наиболее к ним приспособленной, так как монитор компьютера создает цвет излучением света, а экран его состоит из мельчайших точек красного, зеленого и синего цвета, интенсивностью свечения которых можно управлять. Однако, что хорошо для монитора не всегда хорошо при печати.
Лекция № 1: Информатика и информация.
Федеральный закон от 27 июля 2006 г. N 149-ФЗ "Об информации, информационных технологиях и о защите информации" (с изменениями от от 06.07.2016.)