1 вопрос Отечественные графические системы появились в 1989-1990 годах. Наиболее распространенными являются КОМПАС (АО "Аскон", Санкт-Петербург), ADEM (фирма Omega Technologies, Москва) и T-FLEX CAD (фирма "Топ Системы", Москва).

По стоимости КОМПАС и T-FLEX CAD практически одинаковы, а ADEM дороже примерно в три раза. Все три системы включают в себя дополнительные возможности для трехмерного твердотельного моделирования, имеющие в настоящее время весьма ограниченное применение из-за отсутствия поверхностного представления о последующей обработке. Кроме того, КОМПАС и ADEM имеют собственные средства проектирования управляющих программ для 2-3D-обработки. Подробное сравнение функциональных возможностей систем выходит за рамки данной статьи, поэтому рассмотрим только их ключевые особенности.

КОМПАС лучше других приспособлен для массового выпуска как типовой, так и единичной документации в режиме "электронного кульмана", обеспечивая быстрый переход от кульмана к компьютеру даже персонала с невысокой квалификацией. Ориентация исключительно на черчение позволила обеспечить удобное и быстрое построение чертежа, его обработку и редактирование, удобное заполнение штампа и задание технических требований во встроенном текстовом редакторе. При этом конструктор-чертежник, естественно, работает с такими понятиями, как чертеж, штамп, вид, размер, допуск, шероховатость и т. п. Система отличается широким перечнем готовых библиотек и прикладных САПР для различных областей применения. Открытый формат чертежа и собственная среда разработки приложений (с использованием Си в качестве макроязыка) сделали КОМПАС универсальным чертежным инструментом для разработчика параметрических библиотек и прикладных САПР. Наличие большого количества конструкторских приложений, систем для проектирования управляющих программ и технологических процессов, штампов, пресс-форм, карт раскроя и т. п. обеспечивает комплексное решение конструкторской и технологической подготовки производства на базе самых доступных персональных компьютеров.

T-FLEX CAD по своей природе является параметризатором. Его применение особенно оправдано при ограниченном числе параметрических деталей и отсутствии массового выпуска нетиповых чертежей. В целом неплохая интерактивная параметризация имеет свои недостатки: связи задаются одновременно с построением, что заметно усложняет этот процесс и может привести к созданию неверно работающих моделей в случае ошибок пользователя. Следует отметить современный интерфейс данного продукта. T-FLEX CAD довольно слабо интегрирован с технологическими системами, а недостаток готовых библиотек предлагается возместить самому конструктору с помощью средств создания параметрических моделей.

К достоинствам системы ADEM следует отнести реализованные средства мультипликативной графики, а также тесную интеграцию с технологической системой для разработки управляющих программ. Систему отличает нестандартный интерфейс с большим количеством одновременно присутствующих на экране команд. К недостаткам можно отнести отсутствие полноценной интерактивной параметризации и практическое отсутствие готовых библиотек стандартных элементов и конструкторских приложений.

Наиболее вероятной перспективой является продолжение борьбы за потребителя при повышении качественного уровня всех систем. Ближайшие два года продемонстрируют потенциал отечественных фирм-разработчиков в области создания интегрированных систем среднего класса с возможностями черчения, полноценного моделирования, наличием мощных инструментальных средств и широкого набора приложений. Успешная их разработка позволит резко потеснить такие зарубежные системы, как AutoCAD, который уже сейчас заметно сдает свои позиции и уступает отечественным системам по комплексному показателю "стоимость - эффективность", а при наличии у них (или у какой-либо из них) полноценных трехмерных возможностей будет явно им уступать (за исключением, может быть, архитектурного проектирования и некоторых других областей).

Все вышесказанное вовсе не означает, что AutoCAD плох  -  это серьезный и надежный продукт, способный полностью решать задачи выпуска чертежной документации. Просто его стоимость на порядок выше стоимости отечественных систем, которые к тому же существенно проще в обучении и в эксплуатации, ориентированы на отечественные стандарты и способны гораздо быстрее реагировать на пожелания пользователей. По комплексному показателю "стоимость - эффективность" AutoCAD явно уступает основным российским конкурентам.

 

2 вопрос Тенденции развития графических систем

Перечислим основные характеристики графической системы нового поколения. К ним относятся:

-  стандартизованный современный интерфейс;

 -  широкий набор приложений (библиотек стандартных элементов и прикладных САПР для различных областей применения);

 -  инструментальные средства разработки приложений с помощью различных стандартных систем программирования;

 -  интерактивная параметризация, позволяющая создавать параметрические модели без применения программирования;

-  наличие чертежных средств как составной части интегрированной системы, включающей полноценное трехмерное моделирование поверхностей и твердых тел;

-  поддержка наиболее приоритетных стандартных форматов обмена (DXF, IGES, STEP).

Перечисленные требования к современной графической системе и определяют основные направления развития программных средств конструкторской графики. Отсутствие каких-либо функциональных возможностей из данного списка ощутимо скажется на конкурентоспособности конкретной системы.

3 вопрос Классификация прикладных программных средств

Текстовые редакторы. Их основные функции – ввод и редактирование данных.

Текстовые процессоры. Позволяют не только вводить и редактировать текст, но и форматировать его, то есть оформлять. К основным средствам текстовых процессоров относятся средства создания документов, содержащих кроме текста также рисунки, таблицы, графики и другие объекты, часть которых может быть создана другими прикладными программами. При этом для форматирования печатных и электронных документов используются различные методы.

Графические редакторы. Предназначены для создания и обработки графических изображений. Различают растровые редакторы, векторные редакторы и программные средства для создания и обработки трехмерной графики.

Растровые редакторы. Представляют графический объект в виде комбинации точек, имеющих цвет и яркость. Такой подход эффективен, когда графическое изображение имеет много полутонов и информация о цвете важнее информации о форме. Это характерно для фотографических и полиграфических изображений. В большинстве случаев рисунок создается обычными средствами, а затем вводится в компьютер с помощью сканера. С помощью растрового редактора создаются специальные эффекты.

В векторном редакторе элементом изображения является линия, а не точка. Это характерно для чертежно-графических работ, когда форма линии важнее информации о цвете. Каждая линия рассматривается как кривая третьего порядка и представляется математической формулой. Такое представление более компактно, чем растровое. Из элементарных объектов создаются геометрические фигуры. Векторные редакторы удобны для создания изображений, но практически не используются для обработки готовых рисунков.

Системы управления базами данных. Базами данных называются большие массивы данных, организованных в табличные структуры. Основные функции систем управления базами данных:

• создание пустой структуры базы данных;

• предоставление средств для её заполнения и импорта данных из таблиц другой базы;

• обеспечение доступа к данным, а также средств поиска и фильтрации.

Системы управления базами данных предоставляют возможность анализа хранимых данных и их обработки. К современным системам управления базами данных предъявляются также требования возможности работы с удаленными и распределенными информационными ресурсами, находящимися на компьютерах, соединенных в компьютерные сети.

Табличные процессоры (электронные таблицы). Предоставляют средства хранения данных различных типов в табличной форме и способы их обработки. Основное свойство электронных таблиц, превратившее их в удобное средство автоматизации вычислений с большими объемами данных, заключается в том, что при изменении содержимого любых ячеек таблицы может происходить автоматическое изменение содержимого всех других ячеек, связанных с ними математическими или логическими выражениями.

Аппаратное обеспечение (АО)

С точки зрения аппаратуры у ПК имеются 5 основных компонентов:- ввод;- вывод;- память;- тракт данных;- устройство управления.Архитектура ПК определяет, какие операции могут выполнять эти компоненты.Процессор выбирает данные и команды из памяти.Аппаратура ввода записывает данные в память.

4 вопрос Различают три вида компьютерной графики: 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. 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. В Интернете пока применяются только растровые иллюстрации.Программные средства для работы с векторной графикой, наоборот, предназначены для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки.Такие средства широко используют в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах.Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов,решаются средствами векторной графики проще. Имеются примеры высокохудожественных произведений, созданных средствами векторной графики, но они скорее исключение, чем правило. Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов.Создание фрактальной художественной композиции, состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании. Фрактальную графику чаще используют в развлекательных программах.

5 Вопрос Создание цифровых изображений

Существует несколько способов получения цифрового изображения. Это получение изображения путем обработки через цифровую камеру, путем сканирования и непосредственно с помощью программных средств (PHOTOSHOP, CorelDraw и др.)  Ввод или создание

В процессе сканирования создается растровая цифровая модель изображения. Для сканирования необходимы два компонента: аппаратный (сканер) и программный, используемый для управления аппаратными средствами, процессом и параметрами сканирования. В настоящее время для ввода плоских прозрачных и непрозрачных объектов наиболее широко используются сканеры следующих типов:

 ручные;

 планшетные;

 рулонные;

 фильм-сканеры (слайд-сканеры);

 барабанные.

Ручные сканеры, в которых протяжка вдоль сканируемого материала выполняется рукой оператора, используются в основном для ввода текстов, поскольку качественно выполнить равномерную протяжку вручную практически невозможно. Применение их для сканирования фотоматериалов нецелесообразно.

В планшетных сканерах перемещение светочувствительной линейки выполняется специальным прецизионным механизмом, поэтому они наиболее часто используются для сканирования фотографий, рисунков и текстов.

Рулонные сканеры, наоборот, протягивают сканируемый материал относительно неподвижной светочувствительной линейки. Они обладают высокой скоростью сканирования и поэтому применяются в основном для массового ввода документов в компьютер.Фильм-сканеры (часто их называют слайд-сканерами) используются для ввода изображений с негативных пленок и слайдов. В качестве светочувствительного устройства в них применяется ПЗС-матрица.Барабанные сканеры применяют только в издательских комплексах, поскольку они имеют наивысшие характеристики и, соответственно, стоимость (до нескольких сотен тысяч долларов).С точки зрения соотношения «цена–качество» для повседневной практики наиболее подходят планшетные и фильм-сканеры. К тому же цены на них стремительно падают, а качество, наоборот, стремительно растет.Основой любого сканера является светочувствительное устройство:

 ПЗС-линейка или ПЗС-матрица (ПЗС — прибор с зарядовой связью, англ. CCD — Couple-Charged Device);

 CMOS CIS-линейка (Contact Image Sensor) — датчики изображения контактного типа на основе КМОП-технологии;

 ФЭУ — фотоэлектронный умножитель.

Наиболее дешевыми и пока еще наименее качественными являются CIS-линейки. Самый качественный и, соответственно, наиболее дорогой — ФЭУ, который применяется исключительно в барабанных сканерах.Каждый светочувствительный элемент линейки в процессе сканирования воспринимает световой поток, отраженный от определенного участка оригинала (дискрет), и формирует электрический заряд (в ПЗС-линейке) или потенциал (в CIS-линейке), пропорциональный величине падающего на него света. В сканерах на базе ПЗС-линейки световой поток формируется специальной оптической системой, чтобы проецировать широкую строку изображения на относительно небольшой по размеру датчик. В сканерах на основе CIS-линейки оптическая система отсутствует, и изображение попадает на поверхность сенсора, непосредственно отражаясь от оригинала (контактный датчик). При этом необходимость в сложной оптике отпадает: линейка отделена от оригинала только стеклом. Это позволяет делать сканеры более компактными и легкими. Недостатки: неадекватная цветопередача и малая глубина резкости (даже неплотное прилегание оригинала к предметному стеклу приводит к потере резкости).Выработанный датчиком заряд, или потенциал, преобразуется в цифровой эквивалент с помощью специального устройства (аналого-цифрового преобразователя) и передается в компьютер. Таким образом выполняется кодирование пикселов.Зеркало оптической системы и лампа подсветки сканера на основе ПЗС (или лампа и CIS-линейка) с помощью прецизионного механизма и шагового двигателя протягиваются вдоль изображения, анализируя и кодируя построчно всю его поверхность.Число светочувствительных элементов в ПЗС-линейке или CIS-линейке на единицу длины, а также особенности оптической системы определяют оптическую разрешающую способность сканера (оптическое разрешение) по горизонтальной оси. Качество механизма перемещения каретки сканера определяет количество шагов каретки на единицу длины, а оно, в свою очередь, — разрешающую способность по вертикальной оси (аппаратное разрешение). Достаточно часто оба типа разрешения «объединяют» и называют каким-либо одним термином: либо аппаратное, либо оптическое разрешение. В любом случае разрешение характеризует плотность информации, которую сканер считывает с поверхности сканируемого материала. Обычно разрешение дается в точках на дюйм и обозначается dpi (dots per inch). Многие производители указывают разные значения разрешающей способности сканеров по горизонтали и вертикали, например 300 ґ 600 (300 dpi — по ПЗС-линейке, 600 dpi — по механизму перемещения). Следует учесть, что при сканировании с разрешением 600 dpi драйвер (программа управления) сканера искусственно увеличивает разрешение по горизонтали, математически рассчитывая недостающие точки.