информатика Лекции

–быстрое построение таблиц любой формы одноразового и многоразового пользования и сохранение на магнитном носителе в виде отдельного файла с последующим чтением;

–возможность обработки таких типов данных, как числа, даты, формулы;

–возможность корректировки уже созданной таблицы (перемещение строк и столбцов, их копирование, удаление и т.д.);

–возможность выбора цветового оформления таблицы, а также различных шрифтов и стилей, включая автоформатирование;

–наличие механизма мастеров, которые позволяют автоматизировать выполнение операций (например, мастер диаграмм или мастер функций);

–автоматизированную обработку таблиц с помощью макрокоманд, а также модулей на встроенном языке программирования Visual Basic for Application;

–поддержку работы в сети.

71

39.Базы данных и систему управления баз данных

Вистории развития вычислительной техники наблюдалось два основных направления ее применения.

Первое направление связано с выполнением больших численных расчетов, которые трудно или невозможно произвести вручную.

Второе направление – это использование вычислительной техники для создания, хранения и обработки больших массивов данных.

Такие задачи решают информационные системы (ИС).

К ним относятся: поисковые, справочные, автоматизированные системы управления, экспертные системы.

Одной из характерной разновидностью ИС является банк данных. В

банке данных хранится информация об определённой предметной области в специальном представлении. При этом сами данные образуют базу данных, а банк, наряду с базой, содержит программные средства обработки данных.

База данных (БД) – это организованная совокупность данных, предназначенная для их хранения, накопления и обработки с помощью компьютера.

Свойства БД Структурированность – БД должны иметь определенную структуру.

Взаимосвязанность – данные должны быть связаны между собой в базе.

Независимость от прикладных программ. Базы данных конструируются таким образом, чтобы с ними можно было работать в различных программных средах и на различных компьютерных платформах. Обычно файлы БД имеют расширение *.db (date baze).

Характеристики БД Полнота – чем полнее БД, тем вероятнее, что она содержит нужную

информацию (однако не должно быть избыточной информации); Правильная организация – чем лучше структурирована БД, тем легче

найти в ней информацию; Актуальность – БД в каждый момент времени должна соответствовать

состоянию отображаемого объекта; Удобство в использовании – БД должна быть проста и удобна в

использовании и иметь развитые методы доступа к любой части информации.

Программные приложения предназначенные для обработки и управления БД удобной для пользователя форме, называется системой управления базой данных (СУБД).

Любая СУБД должна выполнять три основные функции:

–ввод данных;

–запросы по данным;

–составление отчетов по данным.

Все существующие современные СУБД удовлетворяют, как правило, следующим требованиям:

Возможности манипулирования данными (ввод, выбор, вставка,

обновление, удаление и др.). Важными показателями при этом являются

72

производительность СУБД, стоимость хранения и использования данных, простота обращения к базе данных и проч.

Возможность поиска и формирования запросов. С помощью запросов пользователь может оперативно получать различного рода информацию, которая хранится в базе данных.

Обеспечение целостности (согласованности) данных. При

использовании данных многими пользователями важно обеспечить корректность операций, при которых не может быть нарушена согласованность данных.

Обеспечение защиты и секретности. Кроме защиты от некорректных действий пользователей, важно обеспечить защиту данных от несанкционированного доступа и аппаратных сбоев. Проникновение в базу лиц, имеющих на это права, может иметь следствием разрушение данных. Секретность базы данных позволяет определять круг лиц, имеющих доступ к информации, и порядок доступа.

Среди СУБД, которые устанавливаются в небольших организациях и ориентированы на работу с конечными пользователями, наиболее популярны Access, FoxPro, Paradox. К более сложным системам относятся

распределенные СУБД, которые предназначены для работы с большими базами данных, распределенными на нескольких серверах (серверы могут находиться в различных регионах). Мощными СУБД такого типа являются Oracle, Sybase,

Informix.

73

40.Модели баз данных

Воснове любой базы данных лежит модель данных, иначе говоря,

информационная структура.

Термин «модель данных», впервые введенный в 1970-х годах, основоположником БД Дж. Коддом, в современной трактовке отображает совокупность правил порождения структур данных в базах данных, последовательности их изменения.

Модель данных является средством интерпретации содержимого базы данных и реализации операции по обработке и управлению данных.

Для организации базы данных используются три типа информационных структур (модели данных):

–иерархическую;

–сетевую;

–реляционную;

Виерархической БД существует упорядоченность элементов в записи.

Для неё характерны подчиненность объектов нижнего уровня объектам верхнего уровня. Иерархическую БД образует, например, каталог файлов, хранимых на диске, а дерево каталогов – наглядное демонстрация его структуры.

Пример иерархической модели данных

Сетевая БД отличается большой гибкостью, так как в ней существует

возможность установить дополнительно к вертикальным иерархическим связям горизонтальные связи. Это облегчает процесс поиска нужных элементов данных, так как уже не требует обязательного прохождения нескольких иерархических ступеней.

Пример сетевой модели данных

Реляционными (от англ. relation – отношение) является БД, содержащие информацию, организованную в виде прямоугольных таблиц.

74

Реляционные БД (РБД) характеризуются простой структурой данных, удобным для пользователя табличным представлением. Реляционная таблица представляет собой двухмерный массив и обладает следующими свойствами:

–каждый элемент таблицы – один элемент данных;

–все столбцы в таблице однородные, т.е. элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т.д.) и длину;

–каждый столбец имеет уникальное имя;

–одинаковые строки отсутствуют;

–порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.

Отношения в реляционной БД представлены виде таблиц, строки которых соответствуют записям, а столбцы – полям.

Запись – полный набор данных об определенном объекте, т.е. это информация расположенная в строках.

Поле – элемент таблицы, который содержит данные определенного рода, расположенных в столбцах.

Таблица представляет отношение

Поле, каждое значение которого однозначно определяет соответствующую запись, называется простым ключом (ключевым полем).

75

41. Виды компьютерной графики

Компьютерная графика – это область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно- аппаратных вычислительных комплексов.

Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе (бумага, кинопленка, ткань и прочее).

В зависимости от способа формирования изображений компьютерная графика подразделяться:

−на растровую;

−векторную;

−фрактальную.

Отдельным предметом считается трехмерная (3D) графика, изучающая

приемы и методы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве.

Как правило, в ней сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений.

По особенности цветового охвата компьютерная графика делиться:

−на черно-белую графику;

−цветную графику.

По специализации применения:

−инженерная графика;

−научная графика;

−Web-графика;

−компьютерная полиграфия;

−деловая графика.

На стыке компьютерных, телевизионных и кинотехнологий зародилась и

стремительно развивается сравнительно новая область компьютерной графики

анимация.

Заметное место в компьютерной графике отведено развлечениям.

Появилось даже такое понятие, как механизм графического представления данных (Graphics Engine) в компьютерных играх.

Компьютерная графика является одной из наиболее бурно развивающихся отраслей информатики и во многих случаях выступает «локомотивом», тянущим за собой всю компьютерную индустрию.

76

42. Растровая графика

Растровая графика – графика, состоящая из прямоугольной сетки и точек различного цвета, называемых растром. В растровой графике базовым элементом изображения является точка.

Для растровых изображений, состоящих из точек, особую важность имеет понятие разрешение, выражающее количество точек, приходящихся на единицу длины.

При этом следует различать:

•разрешение оригинала;

•разрешение экранного изображения;

•разрешение печатного изображения.

Разрешение оригинала

Разрешение оригинала измеряется в точках на дюйм (dots per inch — dpi) и зависит от требований к качеству изображения и размеру файла, способу оцифровки или методу создания исходной иллюстрации, избранному формату файла и другим параметрам (чем выше требования к качеству, тем выше должно быть разрешение оригинала).

Разрешение экранного изображения.

Для экранных копий изображения элементарную точку растра принято называть пикселом.

Пи́ксел (в разговорной речи пи́ксель, англ. pixel, pel – сокращение от picture element) – наименьший логический элемент двумерного цифрового изобра-жения в растровой графике.

Размер пиксела варьируется в зависимости от выбранного экранного разрешения, разрешения оригинала и масштаба отображения.

Мониторы для обработки изображений с диагональю 19-24 дюйма (профессионального класса), как правило, обеспечивают стандартные экранные разрешены 640x480, 800x600, 1024x768, 1280x1024, 1600x1200, 1600x1280, 1920x1440 1920x1600, 2048x1536 точек.

Расстояние между соседними точками люминофора у качественного монитора составляет 0,22-0,25 мм.

Разрешение печатного изображения и понятие линиатуры.

Размер точки растрового изображения как на твердой копии (бумага, пленка и т. д.), так и на экране зависит от примененного метода и параметров

растрирования оригинала.

77

При растрировании на оригинал как бы накладывается сетка линий,

ячейки которой образуют элемент растра.

Частота сетки растра измеряется числом линий на дюйм (lines per inch - lpi) и называется линиатурой.

Связь между параметрами изображения и размером файла

Размеры файлов растровых иллюстраций стремительно растут с увеличением разрешения.

Фотоснимок, предназначенный для домашнего прочтения (стандартный размер 10x15 см, оцифрованный с разрешением 200-300 dpi, цветовое разрешение 24 бита), занимает в формате TIFF с включенным режимом сжатия около 4 Мбайт.

Оцифрованный с высоким разрешением слайд занимает 45-50 Мбайт. Цветоделенное цветное изображение формата А4 занимает 120-150

Мбайт.

Установлено эмпирическое правило, что при распечатке величина разрешения оригинала должна быть в 1,5 раза больше, чем линиатура растра устройства вывода.

В случае, если твердая копия будет увеличена по сравнению с оригиналом, эти величины следует умножить на коэффициент масштабирования.

Для экранной копии достаточно разрешения 72 dpi, для распечатки на цветном или лазерном принтере 150-200 dpi, для вывода на фотоэкспонирующем устройстве 200-300 dpi.

Недостатки растровых изображений.

Одним из недостатков растровой графики является так называемая пикселизация изображений при их увеличении (если не приняты специальные меры).

Раз в оригинале присутствует определенное количество точек, то при большем масштабе увеличивается и их размер, становятся заметны элементы растра, что искажает саму иллюстрацию.

Для противодействия пикселизации принято заранее оцифровывать оригинал с разрешением, достаточным для качественной визуализации при масштабирована, что приводит к увеличению объёма файла.

78

43. Векторная графика

Векторная графика состоит из контуров (примитивов). Контуры представляют собой кривые, имеющие точное математическое описание.

В векторной графике базовым элементом изображения является линия.

Линия описывается математически как единый объект и потому объем данных для отображения объекта средствами векторной графики существенно меньше, чем в растровой графике.

Как и любой объект, линия обладает свойствами:

−формой (прямая, кривая);

−толщиной;

−цветом;

−начертанием (сплошная, пунктирная).

Замкнутые линии приобретают свойство заполнения. Охватываемое ими пространство может быть заполнено другими объектами (текстуры, карты) или выбранным цветом.

Простейшая незамкнутая линия ограничена двумя точками, именуемыми

узлами.

Узлы также имеют свойства, параметры которых влияют на форму конца линии и характер сопряжения с другими объектами.

Все прочие объекты векторной графики составляются из линий. Например, куб можно составить из шести связанных прямоугольников, каждый из которых, в свою очередь, образован четырьмя связанными линиями. Возможно представить куб и как двенадцать связанных линий, образующих ребра.

79

44.Способы описания цвета

Вкомпьютерной графике применяют понятие цветового разрешения (другое название – глубина цвета). Оно определяет метод кодирования цветовой информации для ее воспроизведения на экране монитора.

Черно-белое изображения (белый и черный цвета) - 2 бита; 256 градаций цветового тона – 1 байт (8 бит);

Режим High Color (65536 оттенков) - 2 байта (16 бит);

Режим True Color (16,5 миллионов цветов) – 3 байта (24 бит).

Цветовыми моделями называют способы разделения цветового оттенка на составляющие компоненты.

Цветовая модель RGB

Цветовая модель RGB является аддитивной, то есть любой цвет представляет собой сочетание в различной пропорции трех основных цветов –

красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue).

Модель RGB служит основой при создании и обработке компьютерной графики предназначенной для электронного воспроизведения (на мониторe, телевизоре).

При наложении одного компонента основного цвета на другой яркость суммарного излучения увеличивается.

Совмещение трех компонентов одинаковой яркости дает ахроматический серый цвет, который при увеличении яркости приближается к белому цвету. При 256 градационных уровнях тона черному цвета соответствуют нулевые значения RGB, а белому – максимальные, с координатами (255,255,255).

Цветовые модели расположены в трехмерной системе координат,

образующей цветовое пространство.

Аддитивная цветовая модель RGB

Цветовая модель CMYK, цветоделение

Цветовая модель CMYK относится к субтрактивным, и ее используют при подготовке публикаций к печати.

Цветовыми компонентами CMY служат цвета, полученные вычитанием основных из белого:

голубой (cyan) = белый - красный = зеленый + синий; пурпурный (magenta) = белый - зеленый = красный + синий; желтый (yellow) = белый - синий = красный + зеленый.

80