- •Конспект лекций по курсу «Информатика» для студентов очной и заочной форм обучения.
- •Базовые положения
- •§.1. Физическое устройство и разумная деятельность мозга
- •§2. Самодостаточная эвм
- •2.1. Память (оперативная память)
- •2.2. Процессор
- •2.3. Программа
- •2.4. Жизненный цикл «Самодостаточной эвм»
- •§3. Язык процессора – базовый язык эвм
- •§4. Реальная эвм. Периферийные устройства
- •§5. Язык программирования. Программа транслятор
- •§6. Язык программирования Pascal
- •6.1. Базовые типы числовых информационных объектов
- •6.2. Явные константы
- •6.3. Оператор описания var
- •Var и1, и2, и3, . . . . ,Иn: Итипа;
- •6.5. Операторы консольного ввода информации
- •6.5.1. Стандартные форматы вывода числовой информации.
- •6.6. Логические переменные
- •6.7. Операторы управления программой
- •6.7.1. Условный оператор if then
- •If Условие then Оператор ;
- •6.7.2. Условный оператор выбора if then else
- •6.8. Метки операторов. Оператор безусловного перехода
- •6.9. Циклические вычисления. Операторы зацикливания
- •Организация циклических вычислений операторами if then goto
- •Программа вычисления корня по формуле Герона.
- •6.9.3. Оператор цикла for to
- •6.9.4. Оператор цикла for downto
- •6.9.5. Оператор цикла while
- •6.9.6. Программа вычисления длины дуги кривой
- •7. Массивы переменных
- •7.1. Программа нахождения экстремальных значений
- •7.2. Программа решения системы линейных алгебраических уравнений
- •8. Сортировка информации
- •8.1. Элементы формальной логики, теории множеств и операций
- •8.2. Упорядоченные структуры информационных объектов
- •8.3. Алгоритм сортировки «поплавок»
- •8.3.1. Программа сортировки массива «на месте»
- •8.3.2. Программа сортировки «индексов» массива
- •8.4. Алгоритм быстрого поиска информации в линейно упорядоченном массиве
- •8.4.1. Программа поиска в отсортированных массивах.
- •9. Символьные переменные
- •9.1.Строковые переменные
- •9.1.1. Программа написания чисел прописью
- •10. Клавиатурное управление эвм
- •§.11. Информационные объекты класса – изображение
- •11.1. Устройство функционированиемонитора
- •11.2. Процедурный язык управления графическим экраном
- •11.3. Оцифровка и масштабирование реальных изображений (чертежей) для последующего их вывода на экран
- •11.4. Пример построения фрагмента графика функции
- •11.5. Ввод и обработка информации в форме изображений
- •§12. Информационные объекты класса – подпрограммы
- •12.1. Подпрограммы типа procedure
- •12.1.1. Пример оформления подпрограммы-процедуры
- •12.2. Подпрограммы класса function
- •12.2.1.Пример оформления подпрограммы-функции
- •12.3. Процедурные языки программирования
- •12.4. Библиотечные модули Unit
- •§13. Динамическое распределение оперативной памяти эвм
- •13.1. Программа использующая динамические переменные
- •§14. Переменные типа record
- •§15. Внешняя память эвм. Работа с файлами
- •15.1. Процедурный язык обработки файлов
- •15.2.Программа “ Жизненный путь файла “
- •15.3. Текстовые файлы
- •§16. Элементы объектно-ориентированного программирования
- •Основная рекомендуемая литература.
§.11. Информационные объекты класса – изображение
Подавляющий объем информации об окружающем нас мире (более 95%) поставляет нашему мозгу зрение. К сожалению, или к счастью, но эффективность усвоения этого типа информации нашим мозгом, т.е. логическая обработка с последующим запоминанием и использованием, крайне мала – менее одного процента.
Материальным носителем «зрительной информации» являются электромагнитные волны (фотоны) из достаточно узкого диапазона частот, именуемого – видимым спектром света. Фотоны порождаются или отражаются материальными предметами. Т.е. «зрительная информация», на уровне носителя, принципиально трехмерна (пространство) и динамична (фактор времени t).
Физическое устройство глаза. Светочувствительная поверхность, состоящая из сложно-упорядоченной системы специальных клеток (палочки и колбочки), на которую фокусируются световые волны. Принцип фокусировки – однолинзовый (хрусталик глаза), поэтому на сетчатке отображается «перевернутое изображение реальности». Поглащая квант света светочувствительная клетка генерирует электрохимический импульс, который напрямую поступает в головной мозг, а сама клетка обязательно проходит «этап восстановления работоспособности» (сотые доли секунды). По сути (по своей физиологической организации), сетчатка глаза – это разновидность нейронных клеток мозга, т.е. глаза и мозг это единый орган, со всеми вытекающими проблемами изучения их «информационной деятельности» (см. первую главу).
Важно запомнить: «зрительная информация» поступает в наш мозг в форме «плоских картинок», которые мы будем называть – изображения. То, что видимый нами мир объемен и динамичен, наш мозг как-то додумывает сам: как-то обрабатывая поток двумерных изображений (попутно обеспечивая работой иллюзионистов и шулеров). Остальные наши органы чувств (слух, осязание, обоняние) поставляют в наш мозг информацию в форме одномерных потоков.
Макро классификация информационных объектов – изображений:
Текстовые изображения – строго упорядоченная (линейная) последовательность из символов (букв алфавита известного языка из класса естественных), разделенная, для удобства восприятия человеком, на строки или столбцы.
Чертежное (схемно-техническое) изображение, отличается принципиальной двухмерной организацией, т.е. отсутствием четко выраженной последовательности чтения (записи) отдельных фрагментов (составляющих деталей) изображения.
Иллюстрационное изображение – передает информацию через художественные образы, посредством формы и цвета.
Анимационное изображение – добавляет эффект динамики (имитации движения) и эффекты объемности изображения.
Виртуальная реальность – добавляет фактор управляемости обзором изображения, т.е. вводится возможность осмотра предметов с разных точек и в разных направлениях.
Аппаратное обеспечение ЭВМ, реализующее ввод/вывод изображений, имитирует сетчатку глаза.
Опр. Растр (raster) – базовый элемент растрового изображения, т.е. цветовая точка (пятно) стандартного размера на плоскости изображения.
Опр. Пиксель (pixel) – синоним понятия растр, обычно применяется для изображения на экране монитора.
Опр. Растровое изображение – совокупность цветовых точек, упорядоченных в форме прямоугольной таблицы.
Опр. Цветовое решение изображения – максимальное число различаемых цветов (оттенков) присутствующих в изображении.
Размеры (изображения, экрана) определяются количеством цветовых точек в одной строке - Nx и количеством строк - Ny. Строки принято номеровать целыми числами iy = 0, 1, 2, … (Ny-1) сверху вниз. Столбцы (номера точек в строке) также номеруются начиная с нуля ix=0, 1, 2, 3,…(Nx-1) и слева направо. Номера строк и столбцов (ix, iy) образуют координатную сетку, однозначно адресуя каждую цветовую точку:
0 1 2 3 . . . . ix . . . . Nx-1 Ось X
0
1
.
.
iy
.
Ny-1
ОсьY
Опр. Палитровая кодировка цвета: из аппаратно реализуемой совокупности цветов выбирается некое подмножество цветов или оттенков – палитра. Выбранным цветам палитры присваиваются целочисленные номера
ic= 0, 1, 2, … (Nc-1). Обычно, номер 0 – соответствует черному цвету (точнее полному отсутствию цвета), а Nc-1 задает белый цвет. Nc - количество цветов палитры (обычно 16, 24 или 256).
Опр. RGB кодировка цвета основана на физиологическом свойстве человеческого глаза - имитировать цвета видимого спектра посредством непропорционального смешения всего трех основных цветов: R(red) - красный, G(green) –зеленый, B(blue) – голубой.
Область изменения яркости (интенсивности) каждого из базовых цветов разделяется на 256 равномерных интервалов, которым присваиваются соответствующие номера, опять же начиная с нуля. Для имитации любого цвета из видимой области достаточно указать три целых числа, которые задают интенсивности его красной, зеленой и голубой составляющих:
-
Имитируемый цвет спектра
R
G
B
Ярко красный
255
0
0
Ярко зеленый
0
255
0
Желтый
233
205
46
Фиолетовый
239
52
225
Опр. Разрешимость (Nx, Ny) и цветовое решение Nc определяют тип графического режима экрана:
EGA = 480/360/16
VGA = 640/480/16
SVGA= 800/600/256
и т.д.
Следует напомнить: один и тот же аппарат-монитор может работать, по желанию пользователя, в одном из нескольких, доступных ему режимов.