Характеристики представления графической информации 4 страница

U. S. Department of Labor. (1991 b). A report on the Glass Ceiling Initiative. Washington, DC: U. S. Department of Labor.

U. S. Department of Labor. (1993). Pacts on working women: 20 facts on women workers. Washington, DC: U. S. Department of Labor.

Valdez, R. L, & Gutek, B. A. (1987). Family roles: A help or hindrance for working women? In B. A. Gutek and L. Larwood (Eds.), Women's career development (pp. 157-169). Beverly Hills: Sage.

Vredenburg, K., Krames, L, & Flett, G. L (1986). Sex differences in the clinical expression of depression. Sex Roles, 14,37-49.

Wainrib, B. R. (1992). Successful women and househusbands: The old messages die hard. Psychotherapy in Private Practice, 11, 11-19.

Weisner, T. S., & Wilson-Mitchell, J. E. (1990). Non-conventional family life-styles and sex typing in sex-year-olds. Child Development, 61,1915-1933.

Welch, M. R., & Page, В. М. (1981). Sex differences in childhood socialization patterns in African societies. Sex Roles, 7,1163-1173.

Wentzel, K. R. (1988). Gender differences in math and english achievement: A longitudinal study. Sex Roles, 18,691-699.

Whiting, В. В., & Edwards, C. P. (1988). Children of different worlds: The formation of social behavior. Cambridge, MA: Harvard University Press.

Wilder, D. A. (1981). Perceiving persons as a group: Categorization and intergroup relations. In D. L. Hamilton (Ed.), Cognitive processes in stereotyping and intergroup behavior. Hillsdale, NJ: Erlbaum.

Wiley, M. G., & Eskilson, A. (1988). Gender arid family/career conflict: Reactions of bosses. Sex Roles, 19, 445-465.

Williams, E., Radin, N., & Allegro, T. (1992). Sex role attitudes of adolescents reared primarily by their fathers: An 11-year follow-up. Merrill-Palmer Quarterly, 38,457-476.

Williams, J. E., & Best, D. L. (1986). Sex stereotypes and intergroup relations. In S. Worshel & W. G. Austin (Eds.), Psychology of intergroup relations (pp. 244-259). Chicago: Nelson-Hall.

Williams, J. E., & Best, D. L. (1990a). Measuring sex stereotypes: A thirty-nation study (rev. ed.). Beverly Hills: Sage.

Williams, J. E., & Best, D. L. (1990b). Sex and psyche: Gender and self viewed cross-culturally. Beverly Hills: Sage.

Wilson, E. O. (1978). On human nature. Cambridge, MA: Harvard University Press.

Wise, E., & Rafferty, J. (1982). Sex bias and language. Sex Roles, 8,1189-1196.

Wright, P. H.(1982). Men's friendships, women's friendships and the alleged inferiority of the latter. Sex Roles, 8,1-20.

Yee D., & Ecdes, J. S. (1988). Parent perceptions and attributions for children's math achievement. Sex Roles, 19, 317-333.

Zanna, M., Crosby, F, & Loewenstein, G. (1987). Male reference groups and discontent among female professionals. In B. A. Gutek and L. Larwood (Eds.), Woman's career development (pp. 28-41). Beverly Hills: Sage.

Zick, C. D., & McCullough, J. L. (1991). Trends in married couples' time use: Evidence from 1977-78 and 1987-88. Sex Roles, 24, 459-487.

Zigter, E. F., & Lang, M. E.(1990). Child care choices: Balancing the needs of children, families, and society. New York: Free Press.

* От англ. attitude — отношение (к чему-либо).

* Эти термины ввели Дойч и Жерар (Deutsch и Gerard) в 1955 г.

* Хирургическая операция, состоящая в удалении клитора и малых половых губ.

** Чтобы гарантировать отсутствие добрачных сексуальных связей, малые половые губы сшиваются еще в детском возрасте, а вырезаются непосредственно перед свадебным обрядом.

* Исследователи называют это проблемой направленности (directionality problem).

* Одной из смысловых частей названия является слово «мальчик», можно перевести как «Игра для мальчиков».

** Сын исследовательницы заменил в названии игры слово «мальчик» на слово «ребенок».

* Данные взяты из «Выдержек из статистических исследований Соединенных Штатов» за 1991 г. (Министерство торговли США, 1991).

* В другом переводе — "программы позитивных действий"; политические программы, направленные на ликвидацию дискриминации в обществе меньшинств: расовой, половой, и др.

Характеристики представления графической информации

4.3. «...на цвет товарищей нет»

Как бы там информация ни хранилась в файлах на жестком диске, человек на экране монитора или на распечатке видит изоб­ражения, сформированные точками люминофора или краской.

Это означает, что существуют два основных параметра пред­ставления графики — разрешение (resolution) и описание цвета,

называемое часто глубина цвета (color depth). Попробуем немного разобраться с этими параметрами.

Разрешение определяется количеством пикселов изображения, и, чем больше пикселов может содержать изображение, тем выше разрешение графической информации. Современный стандарт мониторов поддерживает 1024x768 пикселов, а при выполнении профессиональных графических работ компьютерные художники зачастую используют разрешение до 1920х 1440 и даже выше. Век­торное изображение все равно преобразуется в пикселное при выводе на экран монитора.

Глубина цвета определяется количеством цветов, которые мо­гут быть использованы при формировании и хранении изображе­ния. Количество изображаемых цветов определяется объемом па­мяти, который отводится для хранения цвета каждого пиксела.

Изображение может быть представлено только двумя цветами — черным и белым. Такое изображение называется двухцветное изоб­ражение. В этом случае достаточно одного бита на каждый пиксел. Более широко известно изображение с оттенками серого. Этот вид изображения напоминает черно-белую фотографию. Он использу­ется практически всеми принтерами. Если каждый пиксел описы­вается 4 битами, то изображение может иметь 16 оттенков серого, включая чисто белый и черный цвета. При использовании 16 бит на пиксел изображение будет иметь более 65 000 оттенков серого, точнее 2¹⁶.

Наиболее интересным, разумеется, является хранение цвет­ных изображений. Самым простым является хранение информа­ции о цвете каждого пиксела. Здесь выделенная память хранит номер цвета соответствующего пиксела. Изображение с таким способом хранения называется изображение с прямой цветопередачей, или изображение фотографического качества (true color). Описание цвета занимает в современных компьютерах 32 бита на пиксел, что дает возможность использовать миллионы цветов. И все бы хорошо, если бы не «проклятье памяти». Экран с разрешением 1024x768, использующий 32 бита на пиксел, требует для хране­ния изображения около трех мегабайт памяти (32х 1024x768). Проб­лема здесь не только в объемах хранения данных на жестком дис­ке, но и в организации передачи их на экран монитора. Несмотря на высокоскоростные возможности современных видеокарт, пе­ред аппаратурой компьютеров стоят неразрешимые задачи. При разрешении экрана 1600x1200, например, видеокарта должна пе­редавать более 500 мегабайт данных в секунду.

Чтобы сократить такой большой объем хранения используют всякие ухищрения и преобразования. Один из способов состоит в создании специальной таблицы цветов CLUT (color look up table). Такая таблица хранит схему пересчета цвета пиксела в реальный цвет, видимый на экране при выводе изображения. Это позволяет

хранить только 8 бит на каждый пиксел, но одновременно может быть выведено на экран только 256 цветов. При смещении по этой таблице будут выводиться другие 256 цветов. Это позволяет делать цветные оттенки изображения, смещая цветовую гамму в крас­ную или, например, синюю сторону.

Именно так устроен механизм настройки цветов при рисова­нии в приложениях MS Office. Если выбрать инструмент цвета за­ливки, линии или текста на панели инструментов и попробовать изменить цвет, выбрав пункт «Другие цвета», то появится возмож­ность изменить цвет изображения, как с помощью изменения цве­та пикселов, так и с помощью изменения таблицы (закладка Спектр в окне Настройка цветов).

Здесь следует немного остановиться на способах передачи цве­тов в графических файлах. Таких систем существует несколько. Первая, пожалуй самая известная, система цветопередачи назы­вается RGB (Red-Green-Blue: красный —зеленый —синий). Она со­ответствует разновидностям рецепторов человеческого глаза, ко­торые чувствительны как раз к этим основным цветам. Этот же подход используется в мониторах и цветных телевизорах. Там цвет передается тремя пучками указанных цветов. Изменяя интенсив­ность каждого пучка, можно получить весь диапазон цветовой па­литры. В этом смысле интенсивность каждого из трех цветов зада­ется числом от 0 до 255, и цвет может быть описан набором из трех чисел этого диапазона. Так 255, 255, 255 — это белый цвет, а 255, 0,0 — красный.

Система RGB проста и удобна, однако не всегда пригодна. Осо­бенно это сказывается при выводе на печать. Из полиграфии, где перед печатью изображения создаются в виде графических фай­лов, пришла другая система цветопередачи — CMYK (Cyan-Magenta-Yellow + BlacK: голубой—пурпурный—желтый + черный). Здесь используются «дополнительные» к RGB три цвета и, кроме того, еще и черный цвет, получить который смешением трех дру­гих на бумаге очень сложно:

ГОЛУБОЙ (CYAN) = БЕЛЫЙ - КРАСНЫЙ (RED) = = ЗЕЛЕНЫЙ + СИНИЙ;

ПУРПУРНЫЙ (MAGENTA) = = БЕЛЫЙ - ЗЕЛЕНЫЙ (GREEN) = КРАСНЫЙ + СИНИЙ;

ЖЕЛТЫЙ (YELLOW) = БЕЛЫЙ - СИНИЙ (BLUE) = = КРАСНЫЙ + ЗЕЛЕНЫЙ.

По этому принципу печатают и цветные принтеры. В них встав­ляются картриджи с тремя красками CMY и дополнительный карт­ридж с черной краской или чернилами. Только в самых простых моделях цветных струйных принтеров не используется отдельная чернильница с черным цветом.

В системе CMYK каждый цвет описывается процентом соот­ветствующего цвета палитры, и значения цветов меняются от 0 до 100 %. Эта схема как бы говорит, сколько процентов соответству­ющей краски надо смешать, чтобы получить нужный цвет. Так, значение CMYK, равное 0,100,100,0 — это ярко-красный цвет, а градации серого достигаются изменением от 0,0,0,0 — белого до 0,0,0,100 — черного. Система CMYK особенно широко применя­ется в профессиональных графических средствах (Adobe Photoshop, CorelDraw, Macromedia FreeHand и т.д.), ориентированных на последующую печать и полиграфическое исполнение изображе­ний высокого качества.

Когда человек видит цветное изображение, он, естественно, не оценивает его по процентам голубого или пурпурного и не смешивает разные цвета, он смотрит на результирующий цвет и видит яркость, оттенки цвета и его насыщенность. На этом подхо­де основана система цветопередачи HSB (Hue —Saturation — Brightness: оттенок—насыщенность—яркость), которая также ис­пользуется при работе с изображениями и ориентирована на ин­туитивное представление о цветопередаче. Когда речь идет о си­нем море, мы подразумеваем один синий цвет, а когда говорим о синем небе, то — другой. И дело заключается в яркости синего цвета. Насыщенный красный цвет пожарной машины совсем не то, что бледно-розовый цвет «покрасневшего» лица. Если посмот­реть на окно настройки цветов из приложений MS Office, о кото­ром уже говорилось выше, то на закладке Спектр имеются две колонки настройки цветов: правая основана на RGB, а левая на HSB (рис. 4.3).

Примечание. Часто при работе с цветной графикой из-за отсутствия четкого соответствия различных систем цветопередачи

тот цвет, который получается на принтере, не совсем соответ­ствует цвету, видимому на экране. В профессиональной среде гра­фических дизайнеров и аниматоров используются специальные мониторы и принтеры, имеющие возможность настройки и под­держания конкретных цветов по одной или нескольким схемам передачи цвета. Такое оборудование называется калиброванным и стоит значительно дороже обычного офисного.

Как уже говорилось, в разных случаях к графической инфор­мации предъявляются различные требования. Для одних видов важ­ным является точное хранение линий, размеров, а передача цве­тов несущественна или вообще не используется. К этому виду от­носятся чертежи, схемы, простые рисунки. Для фотографий важ­ной является именно цветопередача, а четкость контурных линий не является такой важной. В этой связи часто выделяют два вида изображений: контурное (line art) и полутоновое (photographic). Контурное изображение обычно ограничивается несколькими простыми цветами или вообще является черно-белым, а полуто­новое содержит фотографическое качество цветов.

4.4. «Что в имени тебе моем?..»

Если векторные графические данные хранят описание изобра­жений в виде набора векторов описаний и занимают относитель­но немного места на жестких дисках, то растровые изображения не могут храниться в своем первозданном виде. Применение сис­темы CLUT лишь частично решает проблему, и для эффективно­го хранения и передачи растровых изображений используют ме­тоды сжатия (compress) и специальные фильтры (filtering). Эти способы позволяют уменьшить объем хранимой или передавае­мой информации. Существует большое количество различных спо­собов сжатия и фильтрации, и рассмотреть подробно даже часть из них в данной книге невозможно, да и не нужно. Остановимся на некоторых общих принципах, которые используются при фор­мировании графических файлов.

Один из самых первых алгоритмов сжатия называется групповое кодирование (run lenth encoding) и состоит в замене последова­тельного описания пикселов описанием одинаковых групп пиксе­лов. Так, вместо последовательного описания всех пикселов слева направо и сверху вниз можно описать их последовательные оди­наковые по цвету группы. Например, для изображения красного квадрата размером 30x30, расположенного на зеленом фоне в центре картинки размером 100 х 100, можно построить такую пос­ледовательность описания: 3535 зеленых (35 строк по 100 пиксе­лов +35 в строке номер 36), 30 красных, 70 зеленых (35 в текущей и 35 в следующей строке), затем опять 70 зеленых и так далее.

Заканчивается описание опять 3535 зелеными пикселами. Понят­но, что при этом значительно сокращается объем занимаемой памяти. Этот алгоритм и его развитие используются во многих со­временных форматах графических файлов. Другой алгоритм осно­ван на прогнозе цветов соседних пикселов и называется методом прогноза (predictor). Например, если пикселы слева, справа, сверху и снизу — черные, то можно сделать прогноз, что и центральный пиксел также — черный, и не хранить информацию о нем. Осо­бенно хорошо методы прогноза работают для контурных изобра­жений, там фактически надо хранить лишь границы фрагментов одного цвета.

В качестве методов прогноза для обработки фотографических изображений часто используются алгоритмы усреднения значе­ния цвета пиксела по значениям цветов окружающих пикселов. Конечно, реальные алгоритмы сжатия сложнее, но они исполь­зуют приемы, которые мы упомянули. Так, например, работает формат TIFF, использующий несколько алгоритмов сжатия.

Одним из способов решения проблем эффективного сжатия является сжатие с потерями (lossy compression). Смысл этого под­хода в том, что для лучшего сжатия некоторые данные при сжа­тии отбрасывают. Здесь проблема в том, чтобы отбросить именно те данные, которые не сильно влияют на качество изображения. Этот способ некоторым образом имитирует зрительное восприя­тие человека, когда еще на подсознательном уровне происходит «отбрасывание» некоторой части несущественных деталей изоб­ражения, и изображение «передается» в мозг в удобном для ана­лиза виде.

Один из лучших и наиболее известных методов такого сжатия — это метод JPEG, названный так по имени организации, создав­шей этот метод (Joint Photographic Experts Group — объединен­ная группа экспертов по фотографии). Метод основан на том, что человеческий глаз более чувствителен к изменению яркости, чем к изменению цвета, а также лучше понимает плавные переходы цвета, чем его резкие изменения. Исходя из этих подходов, JPEG более корректно запоминает яркость, чем сам цвет, а также поддер­живает плавные переходы цвета вместо резких изменений. В целом, формат JPEG очень хорошо сжимает фотографические изобра­жения, но снижает четкость контурных линий, появляется эф­фект «размытости».

Сжатие, используемое при работе с графическими файлами, не является идеальным инструментом для сохранения изображе­ния. Оно, например, не использует двухмерный характер графи­ческого представления, рассматривая информацию как построч­ную последовательность пикселов. Некоторые алгоритмы обработки для повышения эффективности используют фильтры. Прежде, чем сжимать данные программы используют одну или несколько про-

стых функций для обработки изображения. Например, одна из таких функций вычитает значение цвета каждого пиксела из соответ­ствующего значения пиксела, стоящего справа. В результате обла­сти с близкими значениями цветов преобразуются в области с маленькими значениями, близкими к нулю. Основные алгоритмы сжатия гораздо лучше работают, если сжимать приходится значе­ния близкие к нулю. Так, известный алгоритм сжатия Deflation (он, кстати, используется и в программах архивирования файлов

Таблица 4.2

Типы графических форматов данных

таких, например, как PKZIP) гораздо лучше сжимает близкие к нулю значения. По этой схеме — сначала преобразовать, потом сжать — работает алгоритм формата PNG, широко используемый в MS Office.

При использовании Интернета существенным является возмож­ность использования форматов графических файлов, поддержи­ваемых в разных операционных системах.

Мы же не знаем, какой именно операционной системой (ОС) пользуется посетитель нашего сайта на другом континенте. Более того, при работе в Интернете важно, чтобы изображение появля­лось на экране по мере передачи данных этого изображения на компьютер пользователя, не дожидаясь окончания передачи фай­ла целиком. Именно это качество делает формат GIF (Graphic Interchange Format) особенно распространенным при работе в Интернете.

В табл. 4.2 приведены сравнительные описания некоторых гра­фических форматов данных, используемых при обработке графи­ческой информации.

4.5. Стать художником может каждый

Среди большого количества графических редакторов одним из самых простых является графический редактор растровой графи­ки Paint (рис. 4.4), который входит в базовый набор приложений Windows.

Этот простой редактор позволяет создавать и корректировать изображения, а также сохранять их в нескольких распространен­ных форматах: BMP, JPEG, GIF.

Пункты Основного меню содержат следующие режимы работы с редактором.

• Файл — позволяет создать существующий графический файл, сохранить готовый файл, выйти из программы.

• Правка — содержит стандартные операции по работе с эле­ментами файла; выделить, скопировать, вырезать, вставить, и т.п.

• Вид — позволяет скрыть или показать панель инструментов, палитру цветов, строку подсказки. Здесь можно изменит масштаб изображения.

• Рисунок — содержит основные операции по манипулирова­нию изображением или его Частью; повороты, симметричное от­ражение, увеличение и т.п.

• Палитра — позволяет изменить палитру цветов по стандарт­ной таблице настройки цветов, о которой уже говорилось выше.

• Справка — вызывает справку по работе с Paint.

Панель инструментов содержит инструменты, которыми мож­но пользоваться при рисовании или корректировке изображе­ний.

Здесь представлены:

• инструменты для рисования — карандаш, кисть, распыли­тель, заливка;

• для выделения областей;

• стирания;

• текста — ластик, размер которого можно поменять;

• стандартных графических элементов — линия, прямоуголь­ник, эллипс.

Палитра цветов, расположенная внизу, позволяет задавать цвет фона (выбирается правой кнопкой мыши из предложенных цве­тов) и цвет изображения или заливки (выбирается левой кноп­кой мыши).

Рисовать в этом простом редакторе несложные изображения не составляет большого труда, и мы не можем лишать удоволь­ствия читателей побыть художником. Выбирайте инструмент, лю­бимые цвета и вперед: к вершинам компьютерного художествен­ного мастерства.

Примечание. В редактор Paint легко загрузить картинку, ко­торая изображается на экране компьютера. Для этого можно про­сто нажать клавишу [PrintScreen] и тем самым поместить копию экрана в буфер. Из Paint этот графический объект может быть по­мещен в окно редактирования известной в MS Office командой Вставить/ CTRL-V. Теперь этот рисунок может быть отредактиро­ван и сохранен в формате BMP, а затем использован в нужных местах.

3 Гохберг

Контрольные вопросы

1. Сколько оттенков серого будет иметь изображение, в котором каж­дый пиксел описывается 8 битами?

2. Сколько памяти занимает изображение профессиональной графи­ки с экранным разрешением 1600x1200 и 32 битами на пиксел?

3. Что занимает больше места в памяти: изображение с 2¹⁶ оттенками серого при разрешении экрана 1024x768 или цветное изображение 800x600 при 24 битах на описание каждого пиксела?

4. Расположите в порядке возрастания занимаемой памяти следую­щие изображения:

цветное изображение 32 бита на пиксел, разрешение 800x600; цветное изображение 24 бита на пиксел, разрешение 1024x768; изображение с 2¹⁶ оттенками серого при разрешении 1920x1440.

3. Графический редактор Paint имеет возможность сохранить рисунок
в формате 16 цветов BMP и формате 24-битового рисунка BMP. Во сколько
раз больше займет места изображение 24-битового рисунка по сравне­
нию с 16-цветным?

4. Каким цветам соответствуют значения RGB, равные 0,255,0,
255,0,255, 255,255,0?

5. Приведите возможные значения RGB для голубого цвета.

6. Как перейти от ярко-желтого цвета к темно-желтому, изменяя одно значение RGB-палитры?

7. Приведите основные отличия системы цветопередачи RGB от CMYK.

8. Каково значение CMYK ярко-красного цвета?

9. Каким цветам соответствует значения CMYK, равные 100,0,0,0, 0,100,100,0?

10. Назовите основные отличия векторного представления графичес­кой информации от растрового представления.

11. Как будет выглядеть описание окружности с центром в точке (-1,-1) и радиусом 2, если взять за основу векторное описание окружности, приведенное в тексте главы?

12. Какие из приведенных видов изображений лучше представлять в векторной форме:

черно-белый портрет;

чертеж водопроводного крана;

схему алгоритма решения квадратного уравнения;

Российский флаг?

13. С каким типом данных работает графический редактор Paint, век­торным или растровым?

14. Укажите, какие из упомянутых в главе типов графических файлов поддерживаются приложениями MS Word.

15. Предложите способ векторного описания графического объекта «дуга окружности».

16. Попробуйте настроить цвет изображения в Word с помощью инст­румента Цвет 'заливки, выбирая один и тот же цвет сначала в схеме RGB, а затем в схеме HSB.

17. Сохраните левую верхнюю четверть экранной заставки в виде гра­фического файла с помощью редактора Paint.

Темы для лабораторных занятий

Тема 1. Работа с простыми изображениями в редакторе Paint

Задание.Нарисовать рисунок в редакторе Paint. Вставить в ри­сунок текст «Это файл в формате 24 бит». Сохранить его в формате 24-битового файла BMP. Вставить этот файл в текст, подготов­ленный ранее в Word. Затем отредактировать рисунок. Вставить в него вместо прежнего текста текст «Это файл в формате 16 цве­тов», сохранить этот файл в формате 16 цветов. Вставить этот файл в тот же текст в Word. Сравнить полученные рисунки по качеству изображения и передаваемой цветовой палитре.

Тема 2. Преобразование и сжатие графического изображения

Задание.Подготовить или использовать заранее подготовлен­ный графический файл в формате TIFF. Загрузить этот файл в редактор Paint. Добавить текст. Сохранить отредактированный ри­сунок в следующих форматах: 24 бит BMP, 256 цветов BMP, JPEG, GIF. Провести сравнительный анализ размеров полученных фай­лов. Проанализировать, где произошли изменения или потери.

ГЛАВА 5

ОБРАБОТКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ

И СТАТИСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ С ПОМОЩЬЮ

ЭЛЕКТРОННЫХ ТАБЛИЦ

5.1. Введение в электронные таблицы

Практически в любой области деятельности человека, особен­но при решении планово-экономических задач, бухгалтерском и банковском учете, проектно-сметных работах и т.п., возникает необходимость представлять данные в виде таблиц, при этом часть данных периодически меняется, а часть рассчитывается по фор­мулам.