Информационные технологии обработки графических данных
По типу формирования изображений различаются два наиболее употребительных вида компьютерной графики: растровая и векторная.
Растровые изображения формируются из точек, каждая из которых запоминается в памяти компьютера по своим координатам. Программы растровой графики позволяют редактировать эти графические объекты. Наиболее известным растровым графическим процессором является Adobe Photoshop.
Растровая графика применяется при разработке мультимедийных и полиграфических печатных изданий. Компьютер в этих технологиях используют больше для обработки текстов, чем для создания растровых изображений. Для ввода растровых изображений в компьютер используют цифровые фото- и видеокамеры. С помощью сканеров можно ввести в компьютер или «оцифровать», как говорят специалисты, любую фотографию или рисунок, выполненные на бумажном носителе. Растровая графика используется и в сети Интернет.
В большинстве технологий подготовки публикаций на бумаге или в электронном виде с помощью растровых изображений они формируются в графических процессорах, а потом в готовом виде вставляются в тексты.
Растровая графика применяется и для отображения информации на экраны мониторов компьютеров. Основной элемент такого растрового изображения – это точка, которая для экранного изображения называется пикселом. Операционные системы персональных компьютеров имеют разные настройки графических параметров экранов мониторов, включая и их разрешение. Самые распространенные настройки экранов мониторов: 1024х768 и несколько устаревшая 800х600 пикселов. В зависимости от разрешения на экране монитора компьютера могут размещаться изображения разных размеров.
У растровой графики есть два существенных недостатка:
1. В связи с необходимостью кодирования каждого пикселя изображения, растровые изображения хранятся в файлах больших размеров. А для обработки больших растровых изображений нужны существенные компьютерные ресурсы, например, для работы с иллюстрациями в размер обычной журнальной полосы – более 128 Мбайт оперативной памяти.
2. Увеличение растровых изображений не позволяет рассмотреть их подробнее, а меняет их вид. Поскольку растровое изображение состоит из точек, его увеличение приводит только к увеличению размеров точек, что искажает изображение и делает его грубым. Этот эффект называется пикселизацией.
В векторных изображениях эти два недостатка устранены, но создание векторных изображений стало намного труднее, чем создание растровых. Но этот недостаток векторной графики перекрывается для пользователей компьютеров существенным сокращением размеров файлов, необходимых для хранения векторных изображений. Для хранения одного такого объекта чаще всего достаточно всего 20-30 байтов памяти, поэтому достаточно сложные композиции векторных изображений, насчитывающие тысячи объектов, могут храниться в файлах с размерами всего лишь в десятки или в сотни Кбайт. Такой результат объясняется методом создания векторных изображений.
Векторные изображения состоят из отдельных линий, дуг, ломаных, скруглений, многоугольников и т.п. Эти элементы векторных изображений, называемые примитивами, задаются математическими формулами. С помощью необходимых расчётов и формирования на их основе примитивов в векторных графических процессорах можно рисовать изображения и редактировать их.
В векторной графике легко решаются вопросы масштабирования. При любом увеличении изображения толщина любой линии остаётся неизменной. Поэтому векторную графику успешно используют в картографии: она позволяет увеличивать географическую карту, хранящуюся в компьютере, и рассматривать всё более мелкие её детали. Если представить весь земной шар в виде векторного изображения, то при его увеличении можно было бы рассмотреть всё новые детали вплоть до мелких камней на его поверхности. Но такое векторное изображение пока технически получить почти невозможно.
Вследствие хорошего решения вопросов масштабирования векторная графика составляет основу современных полиграфических шрифтов: все они разработаны в этой технологии для совместимости их использования в компьютерах и на бумаге. Векторные шрифты не меняют очертания при их увеличении или уменьшении, что позволяет на экранах мониторов компьютеров видеть довольно точное отображение того, как редактируемые тексты будут выглядеть на печати.
Векторная графика используется также для создания иллюстраций в печатных изданиях. Программное обеспечение для работы с векторной графикой используется для оформления печатных текстов в редакциях, издательствах и рекламных агентствах, для выполнения чертежных и проектно-конструкторских работ в инженерных и дизайнерских бюро, для других оформительских работ. С помощью векторной графики могут создаваться высокохудожественные произведения, но такая технология весьма сложна, поскольку необходимо подбирать много разнообразных математических формул, описывающих даже не очень сложный графический объект.
Так же, как и для растровой графики, в большинстве технологий подготовки публикаций на бумаге или в электронном виде с помощью векторные изображения формируются в графических процессорах, а потом в готовом виде вставляются в тексты. Наиболее известными векторными графическими процессорами являются CorelDraw и Adobe Illustrator.
Информационные технологии создания и ведения баз данных (пример - Microsoft Access)
Современные информационные системы ориентированы главным образом на хранение, выбор и модификацию постоянно существующей и обновляющейся информации. Структура такой информации зачастую очень сложна, но нередко повторяется или имеет много общего для разных информационных систем. На начальном этапе использования вычислительной техники для управления информацией проблемы структуризации данных решались индивидуально в каждой информационной системе. Производились необходимые надстройки над файловыми системами, например, создавались библиотеки программ и наборы файлов. Но поскольку информационные системы требуют сложных структур данных, эти дополнительные индивидуальные средства управления данными являлись существенной частью информационных систем и практически повторялись от одной системы к другой. Стремление выделить и обобщить общую часть информационных систем, ответственную за управление сложно структурированными данными, явилось одной из причин создания баз данных.
Соответственно несколько устаревшим пониманием базы данных является набор файлов, относящихся к одному информационному объекту. В более современном понимании база данных – это совокупность взаимосвязанных данных на машинных носителях, организованная определенным способом. Такая совокупность всегда является информационной моделью соответствующей предметной области. Чаще всего, база данных представляет собой один файл данных, в которой, как и в файлах, данные располагаются в отдельных записях. Но такое объединение записей файлов в один уже позволяет повысить эффективность работы базы данных в сравнении с набором файлов за счёт того, в базе данных не требуется открывать одновременно или последовательно большое число файлов.
Базой данных можно назвать массив структурированных данных, находящихся в памяти компьютера. Как правило, этот массив содержит данные об объектах реального мира из какой-то предметной области. Структурирование данных означает, что они имеют какую-то свою внутреннюю структуру, чаще всего повторяемую в данных о сходных объектах реального мира. Структура базы данных определяет также методы ввода данных и методы их хранения. Например, если база данных содержит сведения о сотрудниках организации, то для каждого сотрудника в ней заполнены обычно одинаковые поля: пол, дата рождения, место рождения, домашний адрес, телефон и т.п.
Электронные таблицы фактически содержат некоторую числовую, а иногда и текстовую базу данных. Но для работы с этой базой необходимо всю её постоянно просматривать. Современные базы данных позволяют более экономно хранить данные и более эффективно их обрабатывать, поскольку в них, как правило, пустые поля не хранятся.
Модели организации баз данных могут быть иерархическими, сетевыми или реляционными. В связи с наличием полного математического описания реляционной модели, универсальностью модели и простотой реализации наибольшее развитие получили реляционные базы данных, которые хранят данные в форме наборов двумерных таблиц, взаимосвязанных между собой. Каждый объект записывается строкой в таблице. Строка называется записью. Запись состоит из полей разного типа. Поскольку главным в этой модели является хранение взаимосвязей данных, сами такие базы данных называются реляционными.
В современных базах данных помимо самих данных хранятся ещё и программные коды для их обработки, например, для их ввода, перекодирования, поиска, числовых и статистических расчётов, демонстрации на экранах мониторов результатов обработки данных и т.п. Электронные таблицы позволяют выполнять многие из этих операций, но для хранения больших объёмов данных оказываются не очень удобными.
Разработано более удобное средство создания и ведения как больших, так и малых баз данных. Наиболее известной является технология баз данных, реализуемая программой Microsoft Access.
Эта программа фактически предоставляет пользователю программное обеспечение для создания СУБД, т.е. системы управления его конкретной базой данных. СУБД является обычно комплексом программных средств, предназначенным для создания структуры новой базы данных, ввода данных в неё, редактирования данных, формирования отчётов на бумаге и экране монитора, а также для другой визуализации данных.
Можно сказать, что сама программа Microsoft Access представляет собой СУБД общего назначения, позволяющую управлять базами данных многих назначений. Разработано много разнообразных СУБД, каждая из которых имеет свои преимущества для тех или иных задач. Программа Microsoft Access представляет универсальную СУБД, пригодную практически для разработок и ведения любых баз данных.
Современные СУБД, в том числе и программа Microsoft Access, чаще всего являются реляционными, т.е. поддерживают представление базы данных в виде набора двумерных таблиц, взаимосвязанных между собой. Строки в этих таблицах называются записями, а столбцы – полями базы данных. Для всех строк каждой таблицы базы данных поля или столбцы должны быть одинаковыми.
Некоторые поля в таблицах баз данных делаются индексированными. Это означает, что их значения вносятся в специально создаваемые в базе данных индексные таблицы, в других полях которых помещаются адреса расположения соответствующих записей в этой базе данных. В результате существенно облегчается поиск нужной информации в базе данных, что затруднено в электронных таблицах. Для поиска необходимых записей достаточно указать один или несколько индексов или ключей, которые должны присутствовать в этих записях. После этого СУБД автоматически визуализирует для пользователя весь список таких записей.
Для ввода данных в базу часто создаются формы, имитирующие на экранах мониторов компьютеров формы реальных документов, которые и должны вводиться в базу. Поскольку вид экранной формы для ввода данных сходен с видом бумажного документа, содержащие необходимые сведения, операторы меньше ошибаются при переносе этих сведений в базу данных.
Для облегчения работы пользователей с базами данных можно создавать запросы, т.е. программные коды отбора и обработки данных. Результат выполнения каждого запроса – это результирующая таблица, которая может быть визуализирована. Отлаженные запросы можно хранить в базе данных вместе с самими данными и выполнять по мере необходимости.
Для оформления результатов выполнения запросов в виде готовых к использованию отчётов применяются формы просмотра, если информация выводится на экраны мониторов, или отчёты, если информация печатается на принтерах. Формы просмотра и отчёты разрабатываются с использованием разнообразных средств оформления экранов и страниц, шрифтов, колонтитулов, служебной информации, графики и т.п.
Для постоянного выполнения тех или иных последовательностей действий с базой данных служат макросы, т.е. сохранённые последовательности внутренних команд СУБД. Эти последовательности можно один раз разработать, а затем автоматически выполнять при необходимости столько раз, сколько потребуется.
Обычно в СУБД есть возможности написания программ и программных комплексов для обработки данных. Такие программы обычно называются модулями, в СУБД Microsoft Access они пишутся на языке программирования Visual Basic for Applications. С помощью написания и использования модулей можно включить в СУБД нестандартные возможности работы с данными, удовлетворить специфическим требованиям заказчиков тех или иных предметных областей.
Современные СУБД позволяют хранить в базах данных практически любую информацию. При размещении соответствующих баз данных в локальных сетях или в сети Интернет пользователи получают возможности доступа к самой разнообразной информации, объёмы которой уже в настоящий период практически ничем не ограничены.