Книга / учебник: Основи інформатики

·              системні програмісти, які супроводжують компоненти забезпечення і систему в цілому.

8.      Наукова та інженерна графіка - характеристика, складові елементи

Інженерна графіка - це дисципліна, яка складається з двох частин : нарисної геометрії та технічного креслення.Нарисна геометрія є розділом геометрії, в якому просторові форми предметів і відповідні геометричні закономірності вивчаються та досліджуються за допомогою їхніх зображень на площині.Завданням нарисної геометрії є розробка методів побудови та читання креслень, вивчення способів розв’язування просторових геометричних задач за допомогою геометричних побудов на площині.

Зображенням називають графічне вираження предмету, виконане установленим способом проектування при збереженні основних правил спрощень. Зображення предмету, побудоване за особливими правилами з допомогою креслярських інструментів в точній залежності від розмірів і положення в просторі відповідних ліній предмету, називається кресленням. Креслення виконує роль інструменту, за допомогою якого здійснюється безпосереднє вивчення геометричних форм предметів і виконуються розв’язання просторових задач.Тому креслення повинно відповідати таким вимогам, як оборотність, наочність, простота і достатня точність графічних операцій.Особливо важливою властивістю креслення є його оборотність, яка дозволяє при виготовленні виробу встановити його форми та розміри. Креслення повинно давати наочне уявлення про виріб, що полегшує його виготовлення.Для того, щоб креслення відповідало розглянутим вимогам, його виконують за допомогою методу проектування, який є основним в нарисній геометрії. Креслення, яке виконане за методом проектування називають проекційним.

Наукова графіка. Перші комп'ютери використовувалися лише для вирішення наукових і виробничих завдань. Щоб краще зрозуміти отримані результати, виробляли їх графічну обробку, будували графіки, діаграми, креслення розрахованих конструкцій. Перші графіки на машині отримували в режимі символьної друку. Потім з'явилися спеціальні пристрої - графобудівники (плоттери) для креслення креслень і графіків чорнильним пером на папері. Сучасна наукова комп'ютерна графіка дає можливість проводити обчислювальні експерименти з наочним представленням їх результатів.

9.      Ділова, ілюстративна, рекламна та художня графіка - характеристика, складові елементи

Ділова графіка - область комп'ютерної графіки, призначена для наочного представлення різних показників роботи установ. Планові показники, звітна документація, статистичні зведення - ось об'єкти, для яких за допомогою ділової графіки створюються ілюстративні матеріали. Програмні засоби ділової графіки включаються до складу електронних таблиць. Конструкторська графіка використовується в роботі інженерів-конструкторів, архітекторів, винахідників нової техніки. Цей вид комп'ютерної графіки є обов'язковим елементом САПР (систем автоматизації проектування). Засобами конструкторської графіки можна отримувати як плоскі зображення (проекції, перетини), так і просторові тривимірні зображення.

Ілюстративна графіка - це довільне малювання і креслення на екрані комп'ютера. Пакети ілюстративної графіки відносяться до прикладного програмного забезпечення загального призначення. Найпростіші програмні засоби ілюстративної графіки називаються графічними редакторами.

Художня і рекламна графіка - стали популярними значною мірою завдяки телебаченню. З допомогою комп'ютера створюються рекламні ролики, мультфільми, комп'ютерні ігри,видеоуроки,видеопрезентации. Графічні пакети цих цілей вимагають великих ресурсів комп'ютера по швидкодії і пам'яті. Відмінною рисою цих графічних пакетів є можливість створення реалістичних зображень і "рухомих картинок". Одержання малюнків тривимірних об'єктів, їх повороти, наближення, видалення, деформації пов'язані з більший обсяг обчислень. Передача освітленості об'єкта залежно від становища джерела світла, розміщення тіней, від фактури поверхні, вимагає розрахунків, які враховують закони оптики.

10.    Комп'ютерна анімація; Геоінформаційні системи (ГІС) - основні поняття, процеси та методи

Комп'ютерна анімація - це отримання рухомих зображень на екрані дисплея. Художник створює на екрані малюнки початкового й кінцевого становища рухомих об'єктів, все проміжні стану розраховує і зображує комп'ютер, виконуючи розрахунки, які спираються на математичне опис цього виду руху. Отримані малюнки, виведені послідовно на екран з певною частотою, створюють ілюзію руху. мультимедіа - воно високоякісного зображення на екрані комп'ютера зі звуковим супроводом. Найбільшого поширення набула системи мультимедіа отримали галузі навчання, реклами, розваг. А, щоб мальований чи об'ємний персонаж на екрані ожив, його рух розбивають деякі фази, та був знімають на кіноплівку. Якщо уважно оцінити зняту плівку, видно, що у кожному кадрі становище персонажа трохи відрізняється від попереднього і наступного кадру, це при проекції на екран ілюзію руху, засновану на здібності сітківки ока утримувати зображення у протягом певного часу, перебувають у нього не було накладається таке зображення.

Комп'ютерна анімація - вид анімації, створюваний з допомогою комп'ютера. Сьогодні вона отримала широке застосування в галузі як розваг, і у виробничої, наукової і ділової сферах. Будучи похідною від комп'ютерної графіки, анімація успадковує самі способи створення зображень: векторна графіка, растрова графіка,фрактальная графіка, тривимірна графіка (3D).

Геоінформаці́йна систе́ма - сучасна комп'ютерна технологія, що дозволяє поєднати модельне зображення території (електронне відображення карт, схем, космо-, аерозображень земної поверхні) з інформацією табличного типу (різноманітні статистичні дані, списки, економічні показники тощо). Також, під геоінформаційною системою розуміють систему управління просторовими даними та асоційованими з ними атрибутами. Конкретніше, це комп'ютерна система, що забезпечує можливість використання, збереження, редагування, аналізу та відображення географічних даних.

ГІС розрізняють за предметною областю інформаційного моделювання, наприклад, міські ГІС, або муніципальні ГІС, природоохоронні ГІС. Найпоширенішими ГІС - земельно-інформаційні системи. Проблема орієнтації ГІС визначається розв’язуваними задачами в ній, серед них інвентаризація ресурсів (в тому числі кадастр), аналіз, оцінка, моніторинг, управління і планування, підтримка прийняття рішень. Інтегровані ГІС, ІГІС (integrated GIS, IGIS) поєднують функціональні можливості ГІС і систем цифрової обробки зображень (даних дистанційного зондування) в єдиному інтегрованому середовищі.

Полімасштабні, або масштабно-незалежні ГІС засновані на множинних, або полімасштабних предсталеннях просторових об'єктів, забезпечуючи графічне або картографічне відтворення даних на будь-якому з обраних рівнів масштабного ряду на основі єдиного набору даних з найбільшою просторовою роздільною здатністю. Просторово-часові ГІС оперують просторово-часовими даними. Реалізація геоінформаційних проектів, створення ГІС в широкому сенсі слова, включає етапи:

·              передпроектних досліджень у тому числі вивчення вимог користувача і функціональних можливостей використовуваних програмних засобів ГІС, техніко-економічне обгрунтування, оцінку співвідношення "витрати / прибуток";

·              системне проектування ГІС, включаючи стадію пілот-проекту, розробку ГІС;

·              тестування на невеликому територіальному фрагменті, або тестовій ділянці, прототипування, або створення дослідного зразка, або прототипу;

·              впровадження ГІС;

·              експлуатацію та використання.

11.    Основні поняття векторної графіки

У векторній графіці основним елементом зображення є лінія. В растровій графіці також існують лінії, але там вони розглядаються як комбінації точок. Відповідно, чим довша растрова лінія, тим більше пам'яті вона займає. У векторній графіці обсяг пам'яті, який займає лінія не залежить від розміру лінії, оскільки лінія представляється у вигляді формули, а точніше, у вигляді декількох параметрів. Що б ми не робили з цією лінією, міняються тільки її параметри, які зберігаються в чарунках пам'яті. Кількість чарунків залишається незмінним для будь-якої лінії.

Лінія - це елементарний об'єкт векторної графіки. Все, що є у векторній ілюстрації, складається з ліній. Найпростіші об'єкти об'єднуються в складніші, наприклад, об'єкт чотирикутник можна розглядати як чотири взаємопов'язані лінії, а об'єкт куб як дванадцять взаємопов'язаних ліній, або як шість чотирикутників. Через такий підхід векторну графіку часто називають об'єктно-орієнтованою графікою. Як усі об'єкти, лінії мають властивості. До цих властивостей відносяться: форма лінії, її товщина, колір, характер лінії (суцільна, пунктирна тощо). Замкнуті лінії мають властивість заповнення. Внутрішня область замкнутого контуру може бути заповнена кольором, текстурою, картою (заготовлені растрові зображення).

Говорячи про растрову графіку ми вказували на її недоліки: значний обсяг масивів даних і неможливість масштабувати без втрати якості.

Векторна графіка цих недоліків не має, але значно ускладнює роботу зі створення художніх ілюстрацій. На практиці засоби векторної графіки використовують не для створення художніх композицій, а для оформлювальних, креслярських і проектно-конструкторських робіт.

У векторній графіці достатньо складні композиції займають невеликий обсяг. Питання масштабування вирішуються також легко. При необхідності зображення можна збільшувати до найдрібніших деталей.

12.    Математичні основи векторної графіки. Терміни

В основі векторної графіки лежать математичні уявлення про властивості геометричних фігур. Оскільки, найпростішим об’єктом векторної графіки є лінія, то в основі векторної графіки лежить, перш за все, математичне уявлення лінії.

Важливим об’єктом векторної графіки є сплайн. Сплайн - це крива, за допомогою якої описується та або інша геометрична фігура. На сплайнах побудовані сучасні шрифти TryeType і PostScript.

Об’єкти векторної графіки легко трансформуються і модифікуються, що практично не впливає на якість зображення. Масштабування, поворот, викривлення можуть бути зведені до кількох элементарних перетворень над векторами.

Якщо в растровій графіці базовим елементом зображення є крапка, то у векторній графіці - лінія. Лінія описується математично як єдиний об’єкт, і тому об’єм даних для відображення об’єкту засобами векторної графіки істотно менший, ніж в растровій графіці.

Лінія - елементарний об’єкт векторної графіки. Як і будь-який об’єкт, лінія володіє властивостями: формою (пряма, крива), товщиною, кольором, обрисами (суцільна, пунктирна).

Замкнуті лінії набувають властивості заповнення. Охоплюваний ними простір може бути заповнений іншими об’єктами (текстури, карти) або вибраним кольором.

Проста незамкнута лінія обмежена двома крапками, іменованими вузлами. Вузли також мають властивості, параметри яких впливають на форму кінця лінії і характер сполучення з іншими об’єктами. Всі інші об’єкти векторної графіки складаються з ліній.

13.    Математичні основи векторної графіки; криві другого та третього порядку

Крива другого порядку. До цього класу кривих відносяться параболи, гіперболи, еліпси, кола, тобто всі лінії, рівняння яких містять ступені не вище другою. Крива другого порядку не має точок перегину. Прямі лінії є всього лише окремим випадком кривих другого порядку. Формула кривої другого порядку в загальному вигляді може виглядати, наприклад, так:

+a1y2+a2xy+a3x+a4y+a5=0

Таким чином, для опису нескінченною кривою другого порядку досить п’ять параметрів. Якщо потрібно побудувати відрізок кривої, знадобляться ще два параметри. Крива третього порядку. Відмінність цих кривих від кривих другого порядку полягає в можливій наявності точки перегину. Наприклад, графік функції у = x3 має точку перегину на початку координат. полиєтиленовая термоусадочная пленка пвх Саме ця особливість дозволяє зробити криві третього порядку основою відображення природних об’єктів у векторній графіці. Наприклад, лінії вигину людського тіла вельми близькі до кривим третього порядку. Всі криві другого порядку, як і прямі, є окремими випадками кривих третього порядку. У загальному випадку рівняння кривої третього порядку можна записати так:

+a1y3+a2×2y+a3xy2+a4×2+a5y2+a6xy+a7x+a8y+a9=0

Таким чином, крива третього порядку описується дев′ятьма параметрами. Опис її відрізка зажадає на два параметри більше.

Крива третього порядку (зліва) і крива Безье (справа)

Криві Безье. Це особливий, спрощений вид кривих третього порядку. Метод побудови кривий Безье (Bezier) заснований на використанні пари дотичних, проведених до відрізка лінії в її закінченнях. Відрізки кривих Безье описуються вісьма параметрами, тому працювати з ними зручніше. На форму лінії впливає кут нахилу дотичною і довжина її відрізка.

14.    Структура векторної ілюстрації

Структуру будь-якої векторної ілюстрації можна представити у вигляді ієрар-хичеського дерева. У такій ієрархії сама ілюстрація займає верхній рівень, а її складові частини - нижчі рівні ієрархії.

. Самий верхній ієрархічний рівень займає сама картинка, яка об’єднує в своєму складі об’єкти + вузли + лінії + заливки.

. Наступний рівень ієрархії - об’єкти, які є різноманітними векторними формами.

. Об’єкти ілюстрації складаються з одного або декількох контурів: замкнутих і відкритих. Контуром називається будь-яка геометрична фігура, створена за допомогою малюючих інструментів векторної програми і представ-ляющая собою контури того або іншого графічного об’єкту (коло, прямоугольник і т.п.). Замкнутий контру - це замкнута крива, у якої на-чальная і кінцева крапки співпадають (коло). Відкритий контур має чітко позначені кінцеві крапки (синусоїдальна лінія).

4. Наступний рівень ієрархії складають сегменти, які выполня-ют функції цегли, використовуваної для побудови контурів. Кожен контур може складатися з одного або декількох сегментів. Почало і кінець кожного сегменту називаються вузлами, або опорними точками, оскільки вони фіксують положення сегменту, "прив′язуючи" його до певної позиції в контурі. Зміщення вузлових точок приводить до модифікації сегментів контура і до ізмене-нію його форми. Замкнуті контури (форми) мають властивість заповнення кольором, текстурою або растровим зображенням (картою). Заливка - це колір або узор, що виводиться в замкнутій області, обмеженій кривій.

. На самому нижньому рівні ієрархії розташовані вузли і відрізки ліній, що сполучають між собою сусідні вузли. Лінії разом з вузлами виконують функції основних елементів векторного зображення.

15. Векторна графіка - колір та ескізи, редагування елементів

Різні векторні формати володіють різними колірними можливостями. Прості формати, які можуть не містити взагалі ніякої інформації про колір, використовують колір за умовчанням тих пристроїв, на які вони виводяться. Яку б колірну модель не застосовував би векторний формат, на розмір файлу він не впливає, окрім тих випадків, коли файл містить растрові образи. У звичайних векторних об’єктах значення кольору відноситься до всього об'єкту в цілому. Колір об’єкту зберігається у вигляді частини його векторного опису. Деякі векторні файли можуть створити растровий ескіз зображень що зберігаються в них. Це растрові картинки, іноді звані короткими описами зображень, зазвичай є ескізами векторних малюнків в цілому. Короткий опис зображення, особливо важливий в ситуаціях, коли ви не хочете відкривати весь файл, щоб подивитися, що в ньому зберігається або коли ви не можете бачити векторний малюнок під час його використання.