Билет № 20

1. Компьютерная графика. Аппаратные средства (монитор, видеокарта, видеоадаптер, сканер и др.). Программные средства (растровые и векторные гра-I фические редакторы, средства деловой графики, программы анимации и др.).

2. Этапы развития вычислительной техники. Основные технические характеристики современного персонального компьютера.

3. Практическое задание по работе с электронной почтой (в локальной или глобальной компьютерной сети).

1. Компьютерная графика. Аппаратные средства (монитор, видеокарта, видеоадаптер, сканер и др.). Программные средства (растровые и векторные графические редакторы, средства деловой графики, программы анимации и др.)

Базовые понятия

Компьютерная графика, монитор, видеокарта, видеоадаптер, сканер, цифровой фотоаппарат, растровая компьютерная графика, векторная компьютерная графика, фрактальная компьютерная графика, ЗО-графика, деловая графика, анимационная графика.

Обязательно изложить

Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было реализовано в середине пятидесятых годов для больших ЭВМ, применявшихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью подавляющего числа компьютерных систем, в особенности персональных. Графический интерфейс пользователя сегодня является стандартом "де-факто" для программного обеспечения разных классов, начиная с операционных систем.

Специальную область информатики, занимающуюся методами и средствами создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов, называют компьютерной графикой. Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе. Визуализация данных находит применение в самых разных сферах человеческой деятельности. Например, в медицине (компьютерная томография), научных исследованиях, моделировании тканей и одежды, опытно-конструкторских разработках.

В зависимости от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую, векторную и фрактальную. Отдельным предметом считается трехмерная (3D) графика: построение объемных моделей объектов в виртуальном пространстве. Как правило, в ней сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений.

На специализацию в отдельных областях указывают названия некоторых разделов: "Инженерная графика", "Научная графика", "Web-графика", "Компьютерная полиграфия" — и прочие. На стыке компьютерных, телевизионных и кинотехнологий образовалась область компьютерной графики и анимации.

Хотя компьютерная графика служит всего лишь инструментом, ее структура и методы основаны на передовых достижениях фундаментальных и прикладных наук: математики, физики, химии, биологии, статистики, программирования и множества других. Это замечание справедливо как для программных, так и для аппаратных средств создания и обработки изображений на компьютере. Поэтому компьютерная графика является одной из наиболее бурно развивающихся отраслей информатики.

Информационную связь между пользователем и компьютером обеспечивает монитор. Система отображения компьютера состоит из двух главных компонентов:

• монитора (дисплея);

• видеоадаптера (называемого также видеоплатой, или графической платой).

Информация на мониторе может отображаться несколькими способами. Самый распространенный — отображение на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), такой же, как в телевизоре. ЭЛТ представляет собой электронный вакуумный прибор в стеклянной колбе, в горловине которого находится электронная пушка, а на дне — экран, покрытый люминофором.

Нагреваясь, электронная пушка испускает поток электронов, которые с большой скоростью двигаются к экрану. Поток электронов (электронный луч) проходит через фокусирующую и отклоняющую катушки, кото­рые направляют его в определенную точку покрытого люминофором экрана. Под воздействием ударов электронов люминофор излучает свет, который видит пользователь, сидящий перед экраном компьютера.

Химическое вещество, используемое в качестве люминофора, характеризуется временем послесвечения, которое отображает длительность свечения люминофора после воздействия электронного пучка. Время после­свечения и частота обновления изображения должны соответствовать друг другу, чтобы не было заметно мерцание изображения (если время послесвечения очень мало) и отсутствовали размытость и удвоение контуров в результате наложения последовательных кадров (если время послесвечения слишком велико).

Электронный луч движется очень быстро, прочерчивая экран строками слева направо и сверху вниз по траектории, которая получила наименование растр. Период сканирования по горизонтали определяется скоростью перемещения луча поперек экрана.

В процессе развертки (перемещения по экрану) луч воздействует на те, элементарные участки люмино-форного покрытия экрана, в которых должно появиться изображение. Интенсивность луча постоянно меняется, в результате чего изменяется яркость свечения соответствующих участков экрана. Поскольку свечение исчезает очень быстро, электронный луч должен вновь и вновь пробегать по экрану, возобновляя его. Этот процесс называется возобновлением (или регенерацией) изображения.

Существуют альтернативные конструкции средств отображения, основанные на других физических явлениях. Позаимствовав технологию у изготовителей плоских индикационных панелей, некоторые компании разработали жидкокристаллические дисплеи, называемые также LCD-дисплеями (Liquid-Crystal Display). Для них характерен безбликовый плоский экран и низкая потребляемая мощность (некоторые модели таких дисплеев потребляют 5 Вт, в то время как мониторы с электронно-лучевой трубкой — по­рядка 100 Вт). По качеству цветопередачи жидкокристаллические панели с активной матрицей в настоящее время превосходят большинство моделей мониторов с электронно-лучевой трубкой.

Разрешающая, способность, или разрешение, монитора — это размер минимальной детали изображе­ния, которую можно различить на экране. Данный параметр характеризуется количеством элементов разложения — пикселей (pixel) — по горизонтали и вертикали экрана. Чем больше количество пикселей, тем более детальное изображение формируется на экране. Необходимое разрешение в значительной степени зависит от конкретного приложения. Символьные приложения (например, текстовый редактор) требуют невысокого разрешения, в то время как приложения с большим объемом графики (например, настольная издательская система) нуждаются в более детальных изображениях.

Важной характеристикой монитора, определяющей четкость изображения на экране, является размер зерна (точки, dot pitch) люминофора экрана монитора. Величи­на зерна монитора имеет значения от 0,41 до 0,18 мм.

Видеоадаптер формирует сигналы управления монитором. Большинство видеоадаптеров поддерживает по крайней мере один из следующих стандартов:

• MDA (Monochrome Display Adapter);

• CGA (Color Graphics Adapter);

• EGA (Enhanced Graphics Adapter);

• VGA (Video Graphics Array);

• SVGA (SuperVGA);

• XGA (extended Graphics Array).

Сканер — это устройство ввода в ЭВМ информации . непосредственно с бумажного документа. Можно вводить тексты, схемы, рисунки, графики, фотографии и другую графическую информацию. Сканеры можно раз­делить на несколько групп: по типу интерфейса, способу формирования сигнала, типу сканируемых документов.

Различают цветные и черно-белые сканеры. Также можно выделить ручные, планшетные, роликовые, проекционные сканеры. В офисах и дома чаще ис­пользуют планшетные сканеры.

Для дальнейшей обработкшотсканированных изображений используются соответствующие средства ма­шинной графики; текста — программы распознавания, например, Fine Reader.

Рисунок с точки зрения растрового редактора состоит из отдельных точек (элементов) — пикселей. Чаще всего пиксель есть объединение нескольких фи­зических точек экрана, и только в частном случае каждый элемент изображения совпадает с единственной точкой на мониторе. Все пиксели характеризуются двумя координатами и цветом. Поскольку растровый принцип однозначно определяет последовательность обхода точек рисунка, специально сохранять координаты нет необходимости, а достаточно запомнить последовательность цветов всех точек.

Важной характеристикой растрового изображения является количество цветов. Чем больше количество цветов, тем лучше цветопередача, но тем больше зани­мает места полученный рисунок.

Если в растровой графике базовым элементом изображения является точка, то в векторной графике — линия. Линия описывается математически как единый объект, и потому объем данных для отображения объекта средствами векторной графики существенно меньше, чем в растровой графике.

Линия — элементарный объект векторной графики. 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.

Система деловой графики — система, позволяющая выводить на экран различные виды графиков и диаграмм: гистограммы, круговые и секторные диаграммы и т.д. В частности, такие средства содержатся в табличных процессорах, например, в MS Excel.

Система научной и инженерной графики — система, позволяющая в цвете и в заданном масштабе отображать на экране графики двухмерных и трехмерных функций, заданных в табличном или аналитическом виде, системы изолиний, в том числе и нанесен­ные на поверхность объекта, сечения, проекции, карты и др.

Анимация — технология мультимедиа; воспроизве­дение последовательности картинок, создающее впечатление движущегося изображения. Средства поддержки создания анимационных изображений имеются в большинстве растровых и векторных графических редакторов.