31.01.2022-06.02.2022 Кодування графічних даних.

 

31.01.2022-06.02.2022

Тема: Кодування графічних даних.

 

Теоретична частина

Що таке комп’ютерна графіка?

До графічних зображень належать різноманітні малюнки, креслення, графіки, діаграми та інші зображення, які можна виводити на екран, дру­кувати, пересилати електронною поштою, розміщувати в Інтернеті тощо.

Стрімкий розвиток сучасних ІКТ спричинив появу та розвиток комп’ютерної графіки — зображень, які створюються, опрацьовуються та відображаються засобами комп’ютерної техніки.

Комп’ютерна графіка — це сукупність методів, прийомів і засо­бів створення та опрацювання графічних зображень за допомогою комп’ютера.

Сучасні апаратні та програмні засоби (мал. 23.1) значно розширюють спектр застосування комп’ютерної графіки. Це зручні інструменти для роботи з графічними зображеннями не лише для професіоналів, а й для пересічних користувачів.

Сьогодні комп’ютерну графіку використовують під час конструю­вання та моделювання, створення рекламних роликів, в архітектурі та дизайні, у видавничій справі, кінематографі тощо.

Як кодуються текстові, графічні та звукові дані?

Ви вже знаєте, що для опрацювання даних за допомогою комп’ютера використовують двійкове кодування даних. Під час кодування текстових повідомлень кожному символу ставиться у відповідність деякий двійко­вий код залежно від обраної таблиці кодування символів.

Для зберігання та опрацювання графічних і звукових повідомлень за допомогою комп’ютера також потрібне двійкове подання даних. Про­цес кодування в цьому разі є досить складним, оскільки за допомогою комп’ютера можна зберігати та опрацьовувати лише обмежені обсяги даних, у той час як природні сигнали — носії даних — є неперервними. Тому переведення аналогових сигналів до цифрового вигляду відбуваєть­ся шляхом дискретизації (мал. 23.2).

Дискретизація (від англ. discretisation) — процес усунення неперервності (часової та просторової) аналогових сигналів — носіїв даних.

У випадку просторової дискретизації зображення ділять на невеликі області, у межах яких його харак­теристики (положення, колір, яскравість) вважають­ся незмінними.

У разі застосування дискретизації в часі на невеликі інтервали відповідно ділиться час. У межах цих інтервалів характеристики природних сигналів вважають незмінними.

Наочним прикладом часової дискретизації є коду­вання звуку за допомогою комп’ютера — приведення до цифрової форми (оцифровка). До комп’ютера надходить не сам звук (звукова хвиля), а електричний сигнал, зареєстрований деяким пристроєм, наприклад мікрофоном, радіо тощо.

Іншим прикладом є дискретизація рухомого зображення, яку ми спостерігаємо при кодуванні відео. У цьому разі ілюзія руху створюєть­ся шляхом швидкої зміни кадрів. При цьому кадри залишаються статичними.

Розрізняють два основні методи створення та кодування графічних зображень: растровий і векторний.

Растрове зображення складається з точок — пікселів відповідних кольорів і нагадує аркуш паперу в клітинку, на якому кожна клітинка зафарбована певним кольором.

Координати, форма, колір і розмір пікселів задаються при визначенні растра. Лише колір може змінюватись. Під час кодування для прямокут­ного растра характеристикам кожного пікселя ставиться у відповідність цифровий код.

Кожний растровий малюнок складається з певної кількості точок на одній горизонталі та одній вертикалі, які характеризують розмір малюн­ка. Наприклад, для операційної системи Windows типові розміри екрана монітора в пікселях можуть становити 640 х 480, 1024 х 768, 1280 х 1024. Що більша кількість пікселів міститься на екрані за одних і тих самих геометричних розмірів малюнка, то вища якість відтворення малюнка.

Кожний піксель, як об’єкт растрового зо­браження, має два основні параметри: розташування та ко­лір. Їх значення запи­суються за допомогою відповідної кількості бітів.

Крім розмірів, малюнок характеризується також кольором кожного пікселя. Таким чином, для створення або збереження растрового малюн­ка необхідно зазначити його розміри та колір кожного пікселя.

Обсяг файла, що містить растрове графічне зображення, — це пере­важно добуток розмірів (кількість пікселів за шириною й висотою) цього зображення на глибину кольору — кількість бітів, що необхідна для кодування кольору пікселя.

Растрова графіка дає можливість одержати високу якість зображен­ня, тому за її допомогою можна ефективно відтворювати реальні образи. Переваги растрових зображень: добре відтворюють напівтіні, плавні пере­ходи між кольорами. Растрові зображення використовуються для запису фотографій, художніх репродукцій тощо. Недолік растрової графіки — великі за обсягом файли для зберігання растрових зображень, а також втрата якості зображення при збільшенні або зменшенні його розміру: зменшені зображення втрачають деталі, натомість на збільшених — проявляється їхня мозаїчна структура (мал. 23.3).

Векторні малюнки будуються за допомогою математичного опису про­стих об’єктів — ліній, кіл, з яких створюються більш складні. Такі про­сті об’єкти називають графічними примітивами. Векторний малюнок (мал. 23.4) складається з переліку об’єктів та наданих їм властивостей, зокрема форми, місця розміщення, розміру, контуру, вмісту. Перевагою векторної графіки є те, що файли, у яких зберігаються векторні зобра­ження, у 10-1000 разів менші за обсягом, ніж файли, у яких зберігають­ся аналогічні растрові зображення. Векторні зображення легко редагува­ти та масштабувати без втрати якості.

У векторній графіці повністю використовують усі переваги роздільної здатності того конкретного пристрою, на який виводиться малюнок. При відтворенні векторного зображення пристрої виведення отримують вка­зівки намалювати об’єкт заданого розміру, використовуючи відповідну роздільну здатність пристрою.

Недоліком векторної графіки є «неприродність» малюнка. Природа «уникає» прямих ліній, і не завжди малюнок можна скласти з кіл і пря­мих ліній без втрати якості. Через це векторну графіку використовують здебільшого для побудови креслень, технічних та стилізованих малюн­ків, шрифтів, карт. Крім того, у векторних малюнках нечітко відтворю­ється колористичність відтінків.

Практична частина

Завдання 1. Створити текстовий документ MS Word з таблицею способів кодування кольорів заповнити її інформацією відповідно до поданого нижче зразка.

Завдання 2. Створити текстовий документ MS Word з таблицею форматів графічних даних і заповнити її інформацією  відповідно до поданого нижче зразка.

Назви форматів	Властивості	Середовище використання	Переваги
BMP	Зображення у цьому форматі зберігаються у файлі попіксельно, без стиснення, тому розміри таких файлів досить великі. Стандартне розширення імені файлів цього типу BMP.	З файлами даного формату працюють практично всі графічні редактори растрової графіки.	Кольорова гама
JPEG
GIF
PNG
TIFF
WMF
CGM
SVG
CDR
AI
PCX
IFF
LBM
IMG
МАС
MSP
PGL.

 Довідкова інформація для заповнення таблиці

Формати графічних файлів

При зберіганні графічного зображення на зовнішньому носії можуть використовуватися різні способи впорядкування даних у файлі, кожний з яких визначає формат (тип) графічного файлу. Існує багато форматів графічних файлів як растрових, так і векторних зображень. Розглянемо найпоширеніші з них.

Форматів растрових графічних файлів існує кілька десятків. У кожного з них є свої переваги і недоліки, які й визначають доцільність їх використання при роботі з тими чи іншими зображеннями:

BMP (англ. BitMap image – бітова карта зображення). Зображення у цьому форматі зберігаються у файлі попіксельно, без стиснення, тому розміри таких файлів досить великі. Стандартне розширення імені файлів цього типу BMP. З файлами даного формату працюють практично всі графічні редактори растрової графіки.

JPEG (англ. Joint Photographic Expert Group – об’єднана експертна група в галузі фотографії). Цей формат використовує ефективні алгоритми стиснення даних, що дає змогу зменшити розмір графічних файлів. Але це досягається за рахунок втрати частини даних і погіршення якості зображення. Даний формат доцільно використовувати для зберігання багатокольорових зображень із плавними переходами між кольорами, де втрата якості малопомітна. Для файлів цього формату стандартним розширенням імені є JPG або JPEG. Практично всі редактори растрової графіки можуть працювати з файлами цього формату.

GIF (англ. Graphics Interchange Format – графічний формат для обміну) є «найщільніший» з графічних форматів. Його застосування дає змогу зменшити розміри файлів у кілька разів. Цей формат використовують для зберігання і передавання зображень, що містять до 256 кольорів (наприклад, мальовані ілюстрації), а також анімованих зображень. Стандартне розширення імен файлів даного типу GIF.

PNG (англ. Portable Network Graphic – портативна мережна графіка)–універсальний формат графічних файлів, який має високий ступінь стиснення даних у файлі без їх втрати. Дає змогу використовувати значно більше кольорів, ніж формат GIF. Стандартне розширення імен файлів даного типу PNG.

TIFF (англ. Tagged Image File Format – теговий формат файлів зображень). Файли цього формату зберігають зображення з високою якістю і тому широко використовуються в поліграфії, при скануванні зображень.Але, як і файли формату BMP, мають великі розміри. Стандартне розширенням імен файлів цього формату – TIF або TIFF.

Існують й інші формати растрових графічних файлів, такі як PCX, IFF, LBM, IMG, МАС, MSP, PGL.

Для документів, які передаються мережею Інтернет, дуже важливим є незначний розмір файлів, оскільки від цього залежить час передавання даних. Тому, при підготовці веб-сторінок використовують графічні формати, які мають високий коефіцієнт стиснення даних: JPEG, GIF, PNG.

Різноманітність форматів векторної графіки значно менша, і практично кожний векторний графічний редактор використовує свій власний формат зберігання зображень. Наприклад:

WMF (англ. Windows MetaFile – метафайл Windows) – універсальний формат для програм, що працюють в ОС Windows. Використовується для зберігання колекції графічних зображень Microsoft Clip Gallery. Можливі розширення імен файлів – WMF, EMF, WMZ, EMZ.

CGM (англ. Computer Graphic Metafile – метафайл комп’ютерної графіки) – широко використовується як стандартний формат векторних графічних даних в мережі Інтернет. Стандартне розширення імен файлів CGM.

SVG ( Scalable Vector Graphics – векторна графіка, що масштабується) – універсальний формат для двовимірної графіки, який дає змогу з високою якістю зберігати у файлі текст, графічне зображення і анімацію. Файли можуть додатково стискатися програмами-архіваторами. Опрацьовується практично всіма векторними графічними редакторами. Широке застосування отримав у інженерній графіці і при розробці веб-сайтів. Стандартне розширення імен файлів SVG.

CDR (англ. CorelDRaw files – файли CorelDraw) – стандартний формат файлів векторного графічного редактора CorelDraw. Зображення у файлі може мати кілька сторінок, дає змогу зберігати не тільки векторну графіку, а й текст і растрові зображення. Максимальний розмір малюнка 45 х 45 м. Файли даного формату можуть мати розширення імені CDR або CDT.

AI (англ. Adobe Illustrator files – файли Adobe Illustrator) – стандартний формат файлів редактора векторної графіки Adobe Illustrator. Зберігає у файлі тільки одну сторінку, максимальний розмір малюнка 3Ч3 м. Файли мають розширення імені AI.

Сумісність форматів векторної графіки дуже низька. Складність перетворення даних з одного векторного формату в інший полягає у використанні різними програмами різних алгоритмів побудови графічних примітивів.

Серед усього розмаїття форматів немає того ідеального, який би задовольняв усім можливим вимогам користувачів. Тому, графічні редактори надають користувачу можливість самостійно обирати формат файлу, в якому буде збережене зображення, залежно від цілей роботи з ним і подальшого використання.

Завдання 3. Створити текстовий документ MS Word з інформаційною таблицею про кодування графічних даних і заповнити її інформацією  відповідно до поданого нижче зразка.

Завдання 4. Набрати текст на сторінці  текствого процесора MS Word  відповідно до поданого нижче зразка.

 

Текст для опрацювання

Форматування об’єктів текстового процесора MS Word

   

Запитання 1. Який алгоритм створення таблиці в текстовому процесорі MS Word і які дії можна виконувати  з таблицями?

1-а відповідь.  Таблиця може бути створена на сторінці за алгоритмом:

1.      Відкрити вкладку «Вставлення»;

2.      Відкрити інструмент «Таблиці»;

3.      Обрати інструмент «Вставити таблицю» для задання кількості рядків та стовпців 2х2.

Запитання від команд

Запитання першої команди:

Запитання другої команди:

1.   Редагування - це? (Виправлення помилок у документі.Автоперевірка тексту) 2.   Перш ніж форматувати шрифт потрібно його? (Виділити.Викреслити, вгорі, внизу) 3.     Як задати режим перенесення слів? (Рецензування/Мова/ Розташування переносів.) 4.     Як створити новий документ? (Файл/Створити. Обрати шаблон та заготовку) 5.     Як вставити заладку  у документ? (Вставлення\Закладки) 6.   Як можна форматувати параметри абзаца? (Основне/діалог.вікно Абзац) 7.     Які дії з графічними об'єктами? (Вставити, копіювати, переміщати, змінювати розміри, змінити параметри об’єкта в пункті «Формат об’єкта») 8.     Як пронумерувати сторінки?  (Вставка/Номер сторінок.) 9.     Як створити і вставити таблицю в документ? (Вставлення/Таблиці) 10. Щоб переглянути документ, потрібно пункт меню? (Файл/Попередній перегляд.) 11.Як  створити стиль та заливку абзацу? (Основне/Змінити стилі) 12.Як налаштувати титульну сторінку в документі? (Вставлення/Титульна сторінка) 13.Як налаштувати  текст у три  стовпці? (Розмітка сторінки/Стовпці/Три стовпці) 14.Як налаштувати авто-зміст у документі? 15.Як налаштувати об’ємну фігуру? 16.Як налаштувати текстовий ефект?

1.    Форматування – це? (Надання документу бажаного вигляду. Зміна властивостей об’єктів) 2.  Як перевірити правопис Word? ( Рецензування/Правопис, або F7) 3.  Як відкрити створений документ? (Файл/Відкрити.)   CTRL+О 4.  Як замінити у тексті букви „А” на „О”? (Основне/Замінити) 5.  Як вставити формулу  в текстовий документ? (Вставлення/Рівняння.) 6.  Як вставити колонтитул у документ? (Вставлення/Нижній колонтитул.) 7.  Форматування шрифту – це? (Розмір, колір, накреслення, розташування, кернінг, інтервал) 8.  Щоб скопіювати текст користуються пунктом меню? (Виділити/Копіювати: CTRL+C/Встановити курсор /Вставити CTRL+V)/ Виділити все: CTRL+A/ 9.  Щоб зберегти документ, потрібно пункт меню? (Файл/Зберегти.CTRL+S) 10.       За допомогою якого пункту меню можна налаштовувати розмір(формат) сторінки?(Розмітка сторінки/Розмір сторінки.) 11.    Як вставити нову сторінку в документ? (Вставлення/чиста сторінка) 12.     Як налаштувати колір сторінки? (Розмір сторінки/Колір сторінки./Стиль заливки)  13.    Як налаштувати виноску у тексті? (Посилання/Виноски) 14.    Як налаштувати гіперпосилання в тексті? 15.    Як налаштувати межі сторінок? 16.    Як налаштувати список ілюстрацій?

 

 

Результати виконання практичної частини надіслати на електронну скриньку: vinnser@gmail.com

 

************************

Завдання на розвиток кмітливості

 

 

Означення клітинкової фігури:  Фігурка називається клітинковою, якщо вона складається з квадратиків розміром 1х1, кожен квадрати 1х1 має спільну сторону з неменше ніж одним квадратиком 1х1.

Одноклітинковий квадратик 1х1 вважають клітинковою фігуркою.

Зауваження. Два квадратики 1х1 не будуть клітинковими фігурками, якщо вони мають тільки одну спільну вершину.

Одноклітинкова та двоклітинкова фігурки це відповідно квадратик 1х1 та прямокутник 1х2.  Це фігурки під номерами 1 та 2.                                                             

Триклітинкових  фігурок всього є двох видів. Це фігурки під номерами 3 та 4.                                                            

 

	3				4			1		2
	5
					6				7
	8			9

Дослідити види 4-клітинкові та 5-клітинкові фігурок. 

Чотириклітинкових фігурок є п’ять видів. Це фігурки під номерами 5, 6, 7, 8, 9.

П’ятиклітинкових фігурок всього є 12 видів. Це фігурки під номерами 10, 11, 12, …, 21.

10						11					12			16
13			14					15
												20
17				18						19
							16
		21

 

 

Завдання:

1. Чи можна розрізати клітинковий квадрат 5х5 на різні 5 клітинкові фігурки?

Відповідь: так. Зробіть це самостійно і поставте їх номер

2. Яку найбільшу кількість клітинкових фігурок можна помістити в квадрат 5х5?

Відповідь: вісім.  Зробіть це самостійно і поставте їх номер

3. Яку найбільшу кількість клітинкових фігурок можна помістити в квадрат 4х4?

Відповідь: п’ять. Зробіть це самостійно і поставте їх номер

4. Чи можна розрізати клітинковий квадрат 4х4 на: а) усі різні 4-клітинкові фігурки; б) рівні 4-клітинкові фігурки?

Відповідь: а) ні, бо усі різні;б)так, для двох видів. Зробіть це самостійно і поставте їх номер

6. Яку найбільшу кількість 5-клітинкових фігурок можна помістити в квадрат 4х4?

Відповідь: три.  Зробіть це самостійно і поставте їх номер

7. Чи можна розрізати клітинковий квадрат 100х100 на: а) Т-подібні 4-клітинкові фігурки?

Відповідь: так. Зробіть це самостійно і поставте їх номер

8. Складіть таблицю 6-клітинкових фігурок.. Скільки видів таких фігурок?

9. Розмістіть найбільшу кількість 5-клітинкових кутиків у квадраті 5х5?

Відповідь: чотири. Зробіть це самостійно і поставте їх номер

10. Чи можна розрізати клітинковий квадрат 4х4 на: а) 5 різних клітинкових фігурок б) 6 різних клітинкових фігурок?

Відповідь: а)так; зробіть це самостійно і поставте їх номер  б) ні.