Контрольные вопросы:

1. Дать понятие «глобальные сети». Их назначение, структура.

2. Назовите требования, предъявляемые к сетям доступа.

3. Что за технология Intranet?

4. Что представляет собой сеть Интернет? Как определяет термин «Интернет» FNS (Федеральный сетевой совет)?

5. Описать историю создания Интернет.

6. Дать понятия: «шлюз», «протокол».

7. Для чего предназначен протокол TCP/IP?

8. Кто предоставляет услуги в Интернет?

9. Что такое «точки присутствия» (POP)?

10. Дать определение IP адресу.

11. Что такое URL?

12. Дать понятия «web сайт», «web страница», «сокет», «клиент», «сервер».

13. В виде какой архитектуры реализована служба WWW?

14. Что такое браузер и для чего он предназначен?

15. Назовите типы Web-сайтов.

16. Опишите технологию «клиент-сервер»

17. Из каких элементов состоит каждая операция в сети Интернет?

18. Дать понятие «служба»

19. Охарактеризуйте службы Интернет, их преимущества и недостатки.

20. Что включает в себя электронная коммерция?

Тема 10. Графическое программное обеспечение

10.1. Иерархия графического программного обеспечения. Графические коммуникации. Графические системы.

Среди многообразия возможностей, предоставляемых современными вычислительными средствами, компьютерная графика, ориентированная на пространственно - образное мышление человека, занимает особое место. Методы и средства компьютерной графики представляют собой эффективный инструмент при выполнении проектно - конструкторских, научно - исследовательских, оформительских работ, а также всех случаев визуализации различных объектов.

Многие трудности в развитии графического программного обеспечения были связаны с его примитивностью. Процесс совершенствования программного обес­печения был длительным и медленным. Был пройден путь от аппаратно-зависимых пакетов низкого уровня, поставляемых изготовителями вместе с конкретны­ми дисплеями, к аппаратно-независимым пакетам высокого уровня. Такие пакеты могут быть использованы для управления самыми разнообразными графически­ми устройствами. Основная цель аппаратно-независимого пакета — обеспечение мобильности прикладной программы при переходе от одного компьютера к дру­гому.

В словаре терминов по обработке данных Международной организации по стандартизации (ISO) термин "машинная графика" определен следующим образом - это совокупность методов и средств для преобразования данных в графическую форму представления и из графической формы представления с помощью ЭВМ.

Процессы проектирования в различных областях техники связаны с создани­ем и модификацией моделей объектов проектирования. Значительную часть этих моделей составляют данные о геометрических или графических характеристиках объектов.

Таким образом, компьютерная графика — это область деятельности, в которой компьютеры используются для создания, хранения и обработки моделей объектов и их изображений.

Графические системы служат для создания, поиска, хранения и модификации графических данных.

Графические системы могут быть пассивными и интерактивными:

• пассивные — обеспечивают только вывод графических изображений, но че­ловек при этом не имеет возможности прямого воздействия на графические преобразования.

• интерактивные (графические коммутации) — дают возможность пользователю динамически управ­лять содержимым изображения. В таких системах используются интерак­тивные дисплеи, позволяющие работать в диалоге с графическим изобра­жением.

Машинная (компьютерная) графика работает с графическими объектами, преобразует их и синтезирует на экране графического дисплея. В зависимости от направления, в котором преобразуются и передаются данные (по отношению к ЭВМ), способа их визуального представления и типа объектов визуализации, различают три области применения машинной графики:

1. Синтез изображения. Основной задачей, решаемой в этой области, является генерация изображения и вывод его на конкретное устройство графического вывода (дисплей, графопостроитель, принтер).

2.  Анализ изображения. В этой области решается задача исследования изображения на предмет распознавания в нем элементарных объектов по их абстрактным обобщенным описаниям, включающим характерные особенности исследуемого объекта.

3.  Обработка изображений. Предназначена для изменения визуального представления картины с целью улучшения ее качества или преобразования (векторный формат - растровый или в др.). Например, при анализе фотографического изображения или исследовании кардиограмм для более четкого выделения отдельных фрагментов.

Области применения графических систем представлены в табл. 10.1.

Таблица 10.1. Области применения графических систем

Область применения	Синтез изображения	Анализ изображения	Обработка изображе­ния
Вход	Формальное описание	Визуальное представле­ние	Визуальное представ­ление
Выход	Визуальное представ­ление	Формальное описание	Визуальное представ­ление
Объект	Линии, пикселы, объ­екты, текст	Сгенерированное или ска­нируемое изображение	Сканируемое изображение
Задачи	Генерация, преобразо­вание изображения	Распознавание образов, структурный анализ, ана­лиз сцен	Повышение качества изображения

Синтез изображения позволяет получать на базе описания объекта пользова­телем его геометрическую модель с последующим ее отображением. Анализ изо­бражения выполняет обратную задачу — на базе уже имеющегося графического изображения, сгенерированного ранее с помощью графической системы или от­сканированного, дает формальное описание. Для этого необходимы специальные алгоритмы, выполняющие или распознавание образов, или структурный анализ, или анализ сцен в трехмерной графике.

Функции графических систем

Интерактивные графические системы выполняют следующие функции:

- ввод данных;

- вывод графических изображений;

- обработка запросов пользователя;

- поиск и хранение данных;

- реализация преобразований графической информации.

Функции ввода реализуются с помощью графических устройств ввода: клавиа­туры, планшета, мыши, светового пера и т. д.

Функции вывода — с помощью графических устройств вывода: графопострои­теля, дисплея, станка с ЧПУ.

Функции обработки запросов пользователя на входных и командных языках реализуются программой, называемой лингвистическим (диалоговым) процессо­ром. Процессор преобразует описания геометрии объектов, заданные на входных языках, в формы, принятые в системе. В настоящее время наиболее эффективный метод работы пользователя с графической системой — диалог с использованием меню. Данные, получаемые системой через диалоговый процессор, делятся на два класса: параметры объекта и коды для управления графической системой. Пер­вые поступают из входных языков, вторые — из командных. Параметры объекта направляются через СУБД в базу данных. Коды для управления графической сис­темой поступают в монитор. Он управляет работой системы.

Организация базы данных графической системы определяется классами моде­лей объектов. Если объекты проектирования имеют графическое представление (схемы, планы, чертежи), в базе данных хранятся модели графических изобра­жений этих объектов. Ориентация системы на объект определяет наличие в базе данных геометрических моделей объектов в трехмерном пространстве.

Формирование моделей и их модификаций, а также преобразование этих мо­делей выполняет геометрический процессор. В зависимости от сложности модели объекта в системе может исполняться несколько геометрических процессоров.

Геометрический процессор может выполнять следующие функции:

- построение сечений и разрезов;

- проверка корректности геометрической компоновки узла конструкции;

- моделирование работы робота.

Для систем, работающих с двумерными геометрическими объектами, функции формирования, модификации и преобразования геометрической модели выпол­няет графический процессор.

Блок-схема графической системы

Блок-схема графической системы приведена на рис. 10.1. В памяти размещаются два важных информационных модуля:

• прикладная структура данных, содержащая описание объектов, изображения ко­торых должны показываться на экране. Она же является моделью объектов;

• дисплейная программа, которая формируется графическим пакетом и читается дисплейным процессором во время регенерации изображения на экране.

Рис. 10.1. Блок-схема графической системы

Канал вывода (от описания объекта к его изображению). Прикладная программа извлекает информацию из прикладной структуры дан­ных и записывает ее, а затем направляет графические команды, которые обрабатываются графическим пакетом. Последний формирует дисплейную программу, используемую дисплейным процессором для получения изображения. Таким об­разом, канал вывода последовательно преобразует описание объекта в структуру представления, принятую в дисплейной программе.

Канал ввода (от устройств ввода к структуре данных и дисплейной программе). Дисплейный процессор (ДПЦ) регистрирует факт использования устройства ввода и либо прерывает, либо передает данные по запросу. Ввод данных от дисплейного процессора осуществляет специальная программа ввода, которая передает их при­кладной программе. Эти данные меняют состояние прикладной программы. Они могут также побудить прикладную программу модифицировать структуру данных, изменить параметры.

Основные понятия графики

Графика - это рисованное изображение (в отличие от реального изображения, например, фотографии). Оно обычно связано с текстом, являясь иллюстрацией, или средством оформления текста.

Текст – это основной тип и средство объединения данных с помощью механизма OLE и его сетевых расширений. Текст может быть линейным и нелинейным (например, таблица, база данных, гипертекст).

Средства оформления текста используют графику в различной степени. По этому признаку их можно разделить на традиционные и нетрадиционные. Традиционные делятся на средства оформления символов и фона текста. Средства оформления символов образуют четыре группы – гарнитура, начертание, цвет, плотность.

Гарнитура – это индивидуальный неповторимый облик шрифта.

Начертание – набор подчеркиваний, объемности, анимаций и т.д.

Цветовая палитра – стандартная палитра из 16 цветов и два оттенка черно - белого (серебряный и серый).

Плотность символов – по горизонтали и вертикали.

Гарнитуры по уровню использования графики делятся на три группы:

- простые (строгой формы) – моноширинные типа Courier и два типа пропорциональных – рубленые (Arial) и с засечками (Times);

- специальные (особо оформленные) – рукописные, славянские;

- тематические наборы рисунков – шрифты Wingdings, Webdings.

Средства оформления фона – текста включают 4 группы:

• узор – большой набор способов штриховки;

• цвет узора – стандартный набор цветов;

• цвет фона – стандартная палитра и дополнительные оттенки черного;

• граница вокруг текста (рамка, неполная рамка, черта).

Нетрадиционные средства оформления используются при оформлении титульных листов и других коротких текстов (надписей). Надпись, называемую конвертом, можно деформировать, сделать объемной с тенью. Она создается как объект Windows с двумя особенностями: а) при изменении ее размеров меняется кегль; б) установка границ наборного поля не предусмотрена, т.е. текст переводится на новую строку принудительно. Поэтому надписи называются графическим, фигурным текстом. В MS Office фигурный текст создается программой Word Art. Начиная с MS Office 97, Word Art запускается кнопкой панели Рисование. Эта панель расширяет традиционные возможности управления фоном текста и изображений. Теперь доступны:

-набор шаблонов градиентных (плавно меняющихся) закрасок, узоров (штриховок) и текстур (узоров с плавными границами);

-градиентное закрашивание сверху, снизу, от центра;

-создание одно- и двухцветных градиентных закрасок;

-использование в качестве фона произвольного файла.

Существуют два метода описания цвета: система аддитивных цветов и система субтрактивных цветов.

Система аддитивных цветов работает с изучаемым светом. Аддитивный цвет получается при объединении разноцветных лучей света. В системе используются три основных цвета: красный, зеленый и синий (Red, Green, Blue - RGB). При смешивании их в разных пропорциях получается соответствующий цвет. Отсутствие этих цветов представляет в системе черный цвет.

В системе субтрактивных цветов происходит обратный процесс: какой-либо цвет образуется вычитанием других цветов из общего луча света. Система работает с отраженным цветом, например, от листа бумаги. В системе субтрактивных цветов основными является голубой, пурпурный и желтый цвета (Cyan, Magenta, Yellow - CMY). Когда эти цвета смешивают на бумаге в равной пропорции получается черный цвет.

Существуют и другие системы кодирования цветов, например, представление его в виде тона, насыщенности и яркости.

Тон представляет собой конкретный оттенок цвета, отличный от других: красный, голубой, зеленый и др. Насыщенность характеризует относительную интенсивность цвета. Яркость (или освещенность) цвета показывает величину черного оттенка, добавляемого к цвету, что делает его более темным.

Графические системы работают со всем спектром цветов – миллионами возможных оттенков. Однако пользователю часто достаточно не более несколько сотен оттенков. В этом случае удобно использовать индексированные палитры – наборы цветов, содержащие фиксированное количество цветов, например 16 или 256, из которых можно выбрать необходимый цвет. Эти наборы занимают меньше памяти.

Таким образом, графика – это инструмент отображения и интерпретации информации, форма ее существования, средство выражения содержания и оформления документов, показатель информационной культуры. Классификация графических средств представлена на рис. 10.2.

Как любая информация, графика может быть сжата. Это выгодно с точки зрения экономии памяти компьютера, т.к. например, высококачественные изображения, как уже говорилось, имеют размеры до нескольких десятков Мбайтов.

Рис.10.2. Классификация графических средств.

Для файлов графических изображений разработаны множество схем и алгоритмов сжатия, основными из которых является следующие:

• групповое сжатие,

• кодирование методом Хаффмана,

• сжатие по схеме LZW,

• арифметическое сжатие,

• сжатие с потерями,

• преобразование цветов RGB в цвете YUV.

В основе большинстве схем сжатия лежит использование одного из следующих свойств графических данных: избыточность, предсказуемость, необязательность. В частности, групповое сжатие (RLE) основано на использование первого свойства.

Кодирование по методу Хаффмана и арифметическое сжатие, основанные на статистической модели, используют предсказуемость, предлагая более короткие коды для более часто встречающихся пикселов. Алгоритмы сжатия с потерями основаны на избыточности данных.