Наука предметом изучения которой является создание хранение и обработка с помощью компьютера

Обновлено: 05.07.2024

Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде было реализовано в середине 50-х годов для больших ЭВМ, применявшихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью компьютерных систем, в особенности персональных.

Компьютерная графика - раздел информатики, который изучает средства и способы создания и обработки графических изображений при помощи компьютерной техники.

Компьютерная графика охватывает все виды и формы представления изображений, доступные для человеческого восприятия на экране монитора или в виде копии на внешнем носителе (бумага, ткань, кинопленка).

На сегодняшний день компьютеры и компьютерная графика неотъемлемая часть жизни современного общества. Мы нечего не можем сделать без помощи компьютера.

Визуальное представление данных находит свое применение в различных сферах человеческой деятельности: в медицине (компьютерная томография), в научных исследованиях (визуализация строения вещества, векторных поле), проектирование (автоматизация проектно-расчетных работ и конструкторских разработок).

В своей работе я более подробно рассмотрю виды графических редакторов и проведу сравнительный анализ, так же я рассмотрю современные средства компьютерной графики.

Компьютерная графика в настоящее время сформировалась как наука об аппаратном и программном обеспечении для разнообразных изображений от простых чертежей до реалистичных образов естественных объектов.

Компьютерная графика.

Компьютерная графика - это наука, предметом изучения которой является создание, хранение и обработка моделей и их изображений с помощью ЭВМ, другими словами это раздел информатики, который занимается проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликаций) на компьютере.

В компьютерной графике рассматриваются следующие задачи:

· представление изображения в компьютерной графике;
· подготовка изображения к визуализации;
· создание изображения;
· осуществление действий с изображением.

Под компьютерной графикой обычно понимают автоматизацию процессов подготовки, преобразования, хранения и воспроизведения графической информации с помощью компьютера. Под графической информацией понимаются модели объектов и их изображения. Интерактивная компьютерная графика-это так же использование компьютеров для подготовки и воспроизведения изображений, но при этом пользователь имеет возможность оперативно вносить изменения в изображение непосредственно в процессе его воспроизведения, т.е. предполагается возможность работы с графикой в режиме диалога в реальном масштабе времени. Интерактивная графика представляет собой важный раздел компьютерной графики, когда пользователь имеет возможность динамически управлять содержимым изображения, его формой, размером и цветом на поверхности дисплея с помощью интерактивных устройств управления.

Работа с компьютерной графикой - одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера. Без компьютерной графики не обходится ни одна современная мультимедийная программа.

Области применения компьютерной графики.

Область применения компьютерной графики не ограничивается одними художественными эффектами. Во всех отраслях науки, техники, медицины, коммерческой и управленческой деятельности используются построенные с помощью компьютера схемы, графики, диаграммы, предназначенные для наглядного отображения разнообразной информации.

Рассмотрим следующие области применения компьютерной графики:

Научная графика.

Первые компьютеры использовались лишь для решения научных и производственных задач. Чтобы лучше понять полученные результаты, производили их графическую обработку, строили графики, диаграммы, чертежи рассчитанных конструкций. Первые графики на машине получали в режиме символьной печати. Затем появились специальные устройства-графопостроители (плоттеры) для вычерчивания чертежей и графиков чернильным пером на бумаге. Современная научная компьютерная графика дает возможность проводить вычислительные эксперименты с наглядным представлением их результатов.

Деловая графика.

Деловая графика - область компьютерной графики, предназначенная для наглядного представления различных показателей работы учреждений. Плановые показатели, отчетная документация, статистические сводки - вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные материалы. Программные средства деловой графики включаются в состав электронных таблиц.

Конструкторская графика.

Используется в работе инженеров-конструкторов, архитекторов, изобретателей новой техники. Этот вид компьютерной графики является обязательным элементом САПР (систем автоматизации проектирования). Средствами конструкторской графики можно получать как плоские изображения (проекции, сечения), так и пространственные трехмерные изображения.

Иллюстративная графика.

Иллюстративная графика - это произвольное рисование и черчение на экране компьютера. Пакеты иллюстративной графики относятся к прикладному программному обеспечению общего назначения. Простейшие программные средства иллюстративной графики называются графическими редакторами.

Художественная или рекламная графика.

Художественная или рекламная графика - ставшая популярной во многом благодаря телевидению. С помощью компьютера создаются рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видео уроки, видео презентации. Графические пакеты для этих целей требуют больших ресурсов компьютера по быстродействию и памяти. Отличительной особенностью этих графических пакетов является возможность создания реалистических изображений и “движущих картинок”. Получение рисунков трехмерных объектов, их повороты, приближения, удаления, деформации связано с большим объемом вычислений. Передача освещенности объекта в зависимости от положения источника света, от расположения теней, от фактуры поверхности, требует расчетов, учитывающих законы оптики.

Компьютерная анимация.

Компьютерная анимация - это получение движущихся изображений на экране дисплея. Художник создает на экране рисунке начального и конечного положения движущихся объектов, все промежуточные состояния рассчитывает и изображает компьютер, выполняя расчеты, опирающиеся на математическое описание данного вида движения. Полученные рисунки, выводимые последовательно на экран с определенной частотой, создают иллюзию движения.

Мультимедиа.

Мультимедиа - это объединение высококачественного изображения на экране компьютера со звуковым сопровождением. Наибольшее распространение системы мультимедиа получили в области обучения, рекламы, развлечений.

Виды компьютерной графики.

Несмотря на то, что для работы с компьютерной графикой существует множество классов программного обеспечения, различают всего три вида компьютерной графики. Это растровая, векторная, фрактальная и трехмерная. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

Векторная графика-метод построения изображений, в котором используются математические описания для определения положения, длинны и координаты выводимых линий. В данном случае вектор-это набор данных, характеризующих какой-либо объект.

Программные средства для работы с векторной графикой предназначены в первую очередь для создания иллюстраций и в меньше степени для их обработки. Такие средства широко используют в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах.

Растровая графика - это графика, в которой изображение представляется, двумерным массивом точек, которые являются элементами растра. Растр - это двумерный массив точек (пикселей), упорядоченных в строки и столбцы, предназначенных для представления изображения путем окраски каждой точки в определенный цвет. Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создаются в ручную с помощью компьютерных программ. Чаще всего для этой цели используют отсканированные иллюстрации, подготовленные художниками, или фотографии.

Фрактальная графика - напрямую связана с векторной графикой. Как и векторная, фрактальная графика вычисляема, но отличается тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому нечего, кроме формул, хранить не надо. Изменив коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другую картину.

Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.

Трёхмерная графика (3D-графика) изучает приёмы и методы создания объёмных моделей объектов, которые максимально соответствуют реальным. Такие объёмные изображения можно вращать и рассматривать со всех сторон. Для создания объёмных изображений используют разные графические фигуры и гладкие поверхности.

Компьютерная графика – это наука, предметом изучения которой является создание, хранение и обработка моделей и их изображений с помощью электронно-вычислительной машины.

В компьютерной графике рассматриваются следующие задачи:

представление изображения в компьютерной графике;
подготовка изображения к визуализации;
создание изображения;
осуществление действий с изображением.

Под компьютерной графикой обычно понимают автоматизацию процессов подготовки, преобразования, хранения и воспроизведения графической информации с помощью компьютера.

Знание основ компьютерной графики и умение их использовать на простейшем бытовом уровне становится неотъемлемым элементом компьютерной грамотности современного человека. На данный момент существует множество сфер применения компьютерной графики.

компьютерное моделирование;
системы автоматизированного проектирования;
компьютерные игры;
обучающие программы;
реклама и дизайн;
мультимедиа презентации;
Internet.

К примеру, назначением научной графики является получение наглядных изображений, а именно построение графиков, чертежей и диаграмм, помогающих при решении сложных производственных задач, проведении экспериментов.

Говоря о работе инженеров, изобретателей и архитекторов, нельзя не упомянуть про такой раздел, как конструкторская графика. Построение чертежей вручную отнимает много времени, другое дело компьютерная программа, позволяющая оптимизировать процесс в поиске наиболее удачного решения.

В любом учреждении время от времени возникает необходимость классификации данных, создании статистических сводок и упорядочиванию отчетной документации. И здесь уж никак нельзя обойтись без помощи специальных графических приложений, предназначенных для наглядного представления показателей работы предприятия.

Компьютерная графика – это наука, предметом изучения которой является создание, хранение и обработка моделей и их изображений с помощью компьютера.

С развитием компьютерной техники компьютерная графика прочно вошла в повседневную жизнь, к основным сферам ее применения относятся:

- графический интерфейс пользователя;
- спецэффекты, цифровая кинематография;
- цифровое телевидение, всемирная паутина, видеоконференции;
- цифровая фотография и существенно возросшие возможности по обработке фотографий;
- визуализация научных и деловых данных;
- компьютерные игры, системы виртуальной реальности (например, тренажеры управления самолетом);
- системы автоматизированного проектирования;
- компьютерная томография.

Компьютерная графика является одной из наиболее бурно развивающихся отраслей информатики. Знание современных технологий компьютерной графики повышает общую компьютерную грамотность учащихся, которая в настоящее время является одним из признаков образованного человека.

Предполагаемый объем учебного времени – 8 часов, из них 1 час отводится на итоговый проект – графическую работу на любую тему в свободно распространяемом графическом редакторе Gimp. Форма итоговой отчетности – выставка работ учащихся.

Основной целью курса является знакомство учащихся с возможностями современной компьютерной графики. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

- познакомить учащихся с технологией обработки графической информации на компьютере;
- научить создавать и редактировать изображения, используя инструменты графических программ Microsoft Picture Manager и Gimp;
- научить создавать графические элементы сайтов, в том числе gif-анимацию.

Планируемые результаты: успешное освоение курса предполагает, что учащиеся будут:

знать
- виды компьютерной графики;
- основные понятия компьютерной графики: разрешение, глубина цвета, цветовые модели;
- графические форматы;

уметь
- обрабатывать изображения средствами графических программ Microsoft Picture Manager и Gimp;
- создавать коллажи, открытки, gif-анимацию, фоны и кнопки для сайтов;

применять
- возможности программных средств компьютерной графики для решения типовых задач.

Формы организации учебной деятельности: фронтальная работа, при которой учащиеся совместно выполняют одно задание под руководством учителя, и индивидуальная работа учащихся.

Методы обучения: лекция, практическая работа, самостоятельная внеклассная работа.

Формы контроля:

- текущий контроль уровня усвоения учебного материала осуществляется по результатам выполнения учащимися практических работ;
- итоговый контроль реализуется на последнем занятии по результатам создания итогового проекта.

Система оценивания достижений учащихся включает результаты самостоятельных практических работ и итоговой проектной работы, по итогам которых выдается сертификат в портфолио обучающегося.

Для оценки результатов используется рейтинговая система (0-4 балла) со следующими критериями:

0 балл – полное отсутствие умения;
1 балл – есть понимание, но неправильное применение на практике;
2 балла – правильное применение навыка в большинстве случаев;
3 балла – умение модифицировать и комбинировать с другими умениями с подсказкой учителя;
4 балла – творческое использование (умение модифицировать и комбинировать с другими умениями самостоятельно).

Содержание учебного материала

1. Основы компьютерной графики (1 ч)
Технология обработки графической информации. Растровая и векторная графика.

2. Обработка изображений в программе Microsoft Picture Manager (1 ч)
Изменение размеров изображения. Кадрирование изображения. Коррекция яркости, контрастности и балансировка цветов. Поворот и отражение. Устранение эффекта красных глаз.

3. Графический редактор Gimp (5 ч)
Назначение, основные возможности, интерфейс программы Gimp.
Изменение размеров изображения и разрешения. Кадрирование изображения. Коррекция яркости, контрастности и балансировка цветов. Поворот и отражение. Устранение эффекта красных глаз.
Работа с текстом. Текстовые эффекты. Создание открыток.
Фотомонтаж. Создание коллажей.
Создание графических элементов сайта: текстуры, кнопки. Создание gif-анимации.

4. Итоговое занятие (1 ч)
Темы итоговых работ:
- «Открытка к празднику»;
- «Коллаж ко дню рождения»;
- «Коллаж класса»;
- «Коллаж на произвольную тему»;
- «Графические элементы для школьного сайта»;
- «Рекламный баннер школы»;
- «Анимированная открытка к празднику».

Информатика – наука, изучающая закономерности получения, хранения, передачи и обработки информации в природе и человеческом обществе.

Слово информатика образовано объединением слов информация и автоматика. В большинстве стран Западной Европы и в США используется термин Computer Science (наука о компьютерах).

Системы, способные воспринимать и обрабатывать информацию, будем называть информационными. Информационные системы можно классифицировать на естественные и искусственные. К первым относятся все естественно возникшие системы. Такими системам являются биологические организмы. Искусственными информационными системами являются созданные человеком информационные системы.

Предметом изучения в данном курсе является один из разделов информатики – компьютерная информатика. Под компьютерной информатикой будем понимать естественно-научную дисциплину, занимающуюся вопросами сбора, хранения, обработки и отображения информации с использованием средств вычислительной техники. В настоящее время компьютерная информатика используется в различных сферах человеческой деятельности и становится одним из стратегических направлений развития общества

Далее под информатикой будем понимать компьютерную информатику.

Предмет информатики составляют следующие понятия:

аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;
программное обеспечение средств вычислительной техники;
средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения.

В информатике особое внимание уделяется вопросам взаимодействия или интерфейсам. Методы и средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами называются пользовательским интерфейсом. Существуют аппаратные интерфейсы, программные интерфейсы и аппаратно-программные интерфейсы.

Основной задачей информатики является систематизация приёмов и методов работы с аппаратными программными средствами вычислительной техники.

Можно выделить следующие направления практических приложений информатики.

Архитектура вычислительных систем (приёмы построения систем, предназначенных для автоматической обработки данных).
Интерфейсы вычислительных систем (приёмы и методы управления программным и аппаратным обеспечением).
Программирование (приёмы, методы и средства разработки компьютерных программ).
Преобразование данных (приёмы и методы преобразования структур данных).
Защита информации (приёмы и средства защиты данных).
Автоматизация (функционирование программно-аппаратных средств без участия человека).
Стандартизация (обеспечение совместимости между форматами представления данных, относящихся к различным типам вычислительных систем).

1.2. Понятие информации

Термин информация происходит от латинского слова informatio – разъяснение, изложение. Первоначальное значение этого термина – «сведения, передаваемые людьми устным, письменным или иным способом». В середине ХХ века термин «информация» превратился в общенаучное понятие, означающее обмен сведениями между людьми, между человеком и автоматом, между автоматами, а также обмен сигналами в животном и растительном мире.

В философском смысле информация есть отражение реального мира. Это сведения, которые один реальный объект содержит о другом реальном объекте. Таким образом, понятие информации связывается с определенным объектом, свойства которого она отражает.

Мы живем в материальном мире, состоящем из физических тел и физических полей. Физические объекты находятся в состоянии непрерывного движения и изменения, которые сопровождаются обменом энергией и переходом ее из одной формы в другую. Для того чтобы в материальном мире происходил обмен информацией, ее преобразование и передача, должны существовать носитель информации, передатчик, канал связи, приемник и получатель информации. Канал связи представляет собой среду, в которой происходит передача информации. Канал связи объединяет источник и получателя информации в единую информационную систему(рис. 1).

Подобные информационные системы существуют как в технических системах, так и в человеческом обществе и живой природе. Информационные системы можно разделить на естественные и искусственные. К первым относятся все естественно возникшие системы. Такими системам являются биологические организмы. Искусственными информационными системами являются информационные системы, созданные человеком.

Рис.1. Информационная система.

Данные являются объективными, так как это результат регистрации объективно существующих сигналов, вызванных изменениями в материальных телах и полях. В то же время методы являются субъективными, так как в их основе лежат алгоритмы, составленные людьми.

Получатель информации оценивает ее в зависимости от того, для решения какой задачи она будет использована. При оценке информации различают ее синтаксический, семантический и прагматический аспекты.

Семантический аспект передает смысловое содержание информации и соотносит её с ранее имевшейся информацией. Знания об определенной предметной области фиксируются в форме тезауруса, то есть совокупности понятий и связей между ними. При получении информации тезаурус может изменяться. Степень этого изменения характеризует воспринятое количество информации. Семантический аспект определяет возможность достижения поставленной цели с учетом полученной информации, т.е. определяет ценность информации.

Человек сначала наблюдает некоторые факты, которые отображаются в виде набора данных. Здесь проявляется синтаксический аспект. Затем после структуризации этих данных формируется знание о наблюдаемых фактах, которое фиксируется на некотором языке. Это семантический аспект информации. Полученное знание и созданные на его основе информационные модели человек использует в своей практике для достижения поставленных целей.

В реальной жизни часто возникает ситуация, когда даже наличие полной информации не позволяет решить поставленную задачу. Прагматический аспект информации проявляется в возможности её практического использования.

1.3. Свойства информации

На свойства информации влияют как свойства данных, так и свойства методов её обработки.

Объективность информации.Понятие объективности информации относительно. Более объективной является та информация, в которую методы обработки вносят меньше субъективности. Например, в результате наблюдения фотоснимка природного объекта образуется более объективная информация, чем при наблюдении рисунка того же объекта. В ходе информационного процесса объективность информации всегда понижается.
Полнота информации.Полнота информации характеризует достаточность данных для принятия решения. Чем полнее данные, тем шире диапазон используемых методов их обработки и тем проще подобрать метод, вносящий минимум погрешности в информационный процесс.
Адекватность информации.Это степень её соответствия реальному состоянию дел. Неадекватная информация может образовываться при создании новой информации на основе неполных или недостоверных данных. Однако полные и достоверные данные могут приводить к созданию неадекватной информации в случае применения к ним неадекватных методов.
Доступность информации.Это мера возможности получить информацию. Отсутствие доступа к данным или отсутствие адекватных методов их обработки приводят к тому, что информация оказывается недоступной.
Актуальность информации.Это степень соответствия информации текущему моменту времени. Поскольку информационные процессы растянуты во времени, то достоверная и адекватная, но устаревшая информация может приводить к ошибочным решениям. Необходимость поиска или разработки адекватного метода обработки данных может приводить к такой задержке в получении информации, что она становится ненужной.

1.4. Носители данных

Физический метод регистрации данных может быть любым: механическое перемещение, изменение формы, изменение электрических или магнитных характеристик, изменение химического состава или характера химических связей и др. В соответствии с методом регистрации данные могут храниться и транспортироваться на различных носителях.

Самым распространенным носителем данных является бумага. На бумаге данные регистрируются путем изменения оптических характеристик её поверхности. Изменение оптических свойств поверхности используется также в устройствах, осуществляющих запись лазерным лучом на пластмассовых носителях с отражающим покрытием (CD-ROM).

Магнитные ленты и магнитные диски используют изменение магнитных свойств.

Свойства информации тесно связаны со свойствами её носителей. Любой носитель характеризуется следующими параметрами:

Разрешающей способностью – количеством данных, записанных в принятой для носителя единице измерения.
Динамическим диапазоном – логарифмом отношения интенсивностей максимального и минимального регистрируемых сигналов.

Одной из важнейших задач информатики является задача преобразования данных с целью смены носителя. Стоимость устройств ввода и вывода вычислительных систем, работающих с носителями информации, составляет до половины стоимости аппаратных средств.

1.5. Операции с данными

Над данными можно выполнять различные операции, состав которых определяется решаемой задачей. Перечисленные ниже операции с данными не зависят от того, кто их выполняет – техническое устройство, компьютер или человек.

Читайте также: