Источники и параметры и форматы представления растровой графики - раздел Образование, Свободные программы и системы в школе
За Тридцатилетнюю Историю Компьютерной Графики Разработано Ве...
За тридцатилетнюю историю компьютерной графики разработано великое множество (сотни) форматов хранения изображений. Большинство из них является плодом несогласованности «технического творчества» отдельных групп исследователей и компаний, а также отражает особенности давно вышедших из употребления специфических устройств. Важными свойствами форматов являются присущие им внутренние ограничения, из которых наиболее значимы ограничения на глубину цвета, поддерживаемые цветовые модели («мониторная» RGB, «полиграфическая» CMYK и т.д.) возможность сохранения нескольких слоев изображения (понятия слоев, контуров и масок здесь не обсуждаются), наличие т.н. «альфа‑канала» (фиктивного «цвета», соответствующего степени прозрачности изображения при наложении его на другое изображение) и поддерживаемые алгоритмы сжатия.
Применяемые в растровой графике алгоритмы сжатия подразделяются на неразрушающие и форматы с потерей качества (последние используют психофизиологическую модель человеческого зрения для того, чтобы избавиться от незначимых деталей изображения, что несколько снижает его качество, но позволяет добиться гораздо большей компактности кода).
Практически универсальными являются форматы TIFF (обычно применяемый в полиграфии, допускает лишь неразрушающее сжатие), PNG (наиболее удобный для представления графических данных в мультимедийных системах и WWW, допускающий неразрушающее сжатие), а также медленно вытесняемые последним JPEG (допускающий сжатие с потерями) и GIF (ограниченный 8 бит (256) цветами). Кроме того, многие графические редакторы (включая описанный ниже «ГИМП») обладают собственным форматом, позволяющим сохранять в том же файле массу вспомогательной информации, полезной при продолжающейся более одного сеанса работе с файлами.
5.3 Общие сведения о «ГИМП»
GNU Image Manipulation Program (Программа ГНУ для манипуляции изображениями), или сокращенно GIMP – потомок курсового проекта двух студентов, Питера Маттаса и Спенсера Кимболла (1985‑86 гг.).
За восемь лет и при участии десятков программистов «ГИМП» вырос в один из самых насыщенных функциональностью графических редакторов, уступающих лишь «под завязку» набитому сторонними модулями редактору Photoshop[77]. Текущая стабильная версия – 1.2 (как и в некоторых других проектах нечетным «малым» номерам соответствуют экспериментальные (разработческие) версии, а четным – стабильные).
Интересно, что в рамках проекта «ГИМП» была создана библиотека работы с экранными примитивами GTK (ныне GTK+), являющаяся на сегодня одной из самых развитых и широко используемых в своем классе (в частности, на GTK+ основана популярная графическая операционная среда «Гном»).
«ГИМП», доступный для всех популярных настольных платформ (включая стандартные, а также «Майкрософт Уиндоуз», «МакОС» и др.), широко используется для работы над WWW и мультимедийной графикой, обработки любительского, репортажного и даже художественного фото, ретуширования кинокадров. Правда, для последней цели чаще используется модификация, известная как FilmGIMP, ее, в частности, активно эксплуатировали при монтаже первого фильма о Гарри Поттере.
«ГИМП» редко используется для предпечатной подготовки графики: в нем пока нет поддержки «полиграфических» цветовых моделей и системы цветоделения. Еще одним ограничением текущих версий «ГИМП» является относительно низкая производительность, затрудняющая работу с действительно большими (сотни тысяч точек) и сложными (десятки слоев) изображениями. Для создания и обработки достаточно компактных и простых изображений, а также для их отображения на мониторе и печати на оборудовании потребительского класса эти ограничения не важны.
«ГИМП» способен работать с продвинутыми координатными устройствами – графическими планшетами, в том числе, моделями, распознающими силу нажатия на перо.
5.4 «ГИМП» – программируемый графический редактор
Вероятно, успехом «ГИМП» не в малой степени обязан своей изначально модульной и программируемой архитектуре. Сам по себе этот редактор – достаточно компактная и простая программа, однако его возможности приумножаются за счет открытости архитектуры и наличия множества модулей (в текущей поставке – около трехсот), реализующих те или иные дополнительные функции, такие как импорт‑экспорт сторонних форматов или обработку изображения или его фрагмента по тому или иному алгоритму.
Такие модули можно разрабатывать как отдельные программы с использованием библиотеки GDK, а можно пользоваться одним из встроенных в «ГИМП» интерпретаторов языков программирования. Именно наличие таких интерпретаторов и делает «ГИМП» программируемым графическим редактором. Можно сказать, что его архитектура подобна архитектуре текстового редактора Emacs.
Таких интерпретаторов на сегодня два. Забавное название Script‑fu, видимо, следует понимать как английско‑китайское выражение, означающее «мастерство сценирования» (напомним, что «сценариями» («скриптами») называют программы, написанные на интерпретируемых языках). Script‑fu – это первый встроенный в «ГИМП» интерпретатор функционального языка Схема (Schema), являющегося потомком первого языка функционального программирования Лисп. Разработчик скрипта имеет доступ к многочисленным базовым функциям‑графическим примитивам.
Схема – весьма продуманный и стройный язык, однако его методический потенциал не может в полной мере быть раскрыт в сегодняшних курсах информатики в средней школе, программирование в которых вводится в директивной (сентенциональной) парадигме. На Схеме, так же, как и на Лиспе, можно писать в директивном стиле, однако изящества и простоты, столь необходимых в обучении, достичь при этом возможным не представляется.
Директивен другой язык, интерпретатор которого также встроен в «ГИМП». Это Перл (Perl), его «ГИМП»‑овская реализация называется Perl‑fu. Хороший программист может писать на Перле чисто и аккуратно, однако синтаксис языка сам по себе настолько гибок (чтобы не сказать «жидок»), что, по нашему мнению, Перл совершенно не годится на роль изучаемых в числе первых (хотя существуют и другие мнения, весьма авторитетные).
Добавление в «ГИМП» еще одного интерпретатора (например, алголо‑ или паскалеподобного языка) не представляется особо сложной задачей, однако о таких проектах ничего не известно, и, наверное, от программирования обработки изображений «внутри» «ГИМП» как от простой в методическом освоении темы большинству педагогов стоит пока отказаться.
Все темы данного раздела:
Свободные программы и системы в школе
Введение. Зачем программам быть свободными?
На сегодня в школе, как и в некоторых других сегментах рынка, преобладают «альтернативные», нес
Право и экономика ПО
Поскольку существует изрядная путаница с терминологией, имеет смысл привести определения далее используемых терминов. Это особенно уместно, когда мы говорим о программах в школе, ве
Логика и последовательность освоения СПО
Логика и последовательность изложения материала в этом курсе существенно отличается от логики, в которой написано большинство книг, посвященных СПО.
Чаще всего авторы исход
Операционные системы
Существуют две группы определений операционных систем: «совокупность программ, управляющих оборудованием» и «совокупность программ, управляющих другими программами». Обе они имеют с
Краткая история открытых ОС
К концу шестидесятых годов XX в. операционным системам как классу программного обеспечения шел уже второй десяток. Были разработаны больше сотни различных ОС для разных компьютеров, из них полтора
Роль свободных операционных систем
В последние 5‑7 лет рост пользовательской базы открытых ОС в основном происходит за счет распространения их свободных вариантов – «БСД» и «ГНУ/Линукс» – причем темп задает сейчас «ГНУ/Линукс»
Альтернативные операционные системы
Большинство альтернативных (нестандартных) операционных систем вытеснены сегодня в ниши и не претендуют на универсальность. Ниже рассмотрены исключения.
«Майкрософт Уиндоуз НТ» («М
Практическая интеграция
Сильными техническими сторонами открытых ОС, выгодно отличающими их от любых альтернатив в плане практической интеграции (разворачивания, поддержания в работоспособном состоянии, не
Критерии для выбора дистрибутива.
Общая пользовательская аудитория и срок существования дистрибутива. Общее правило: чем более широка аудитория, тем быстрее исправляются ошибки и тем проще найти помощь в решении той или иной
Технические параметры дистрибутивов.
Бинарная установка или установка из исходников? В сообществе «БСД» в качестве штатной процедуры установки принято «портирование», т.е. автоматизированная компиляция и сборка пакетов для целе
Обзор самых популярных дистрибутивов.
Скорее всего, реальный выбор будет идти между дистрибутивами, либо входящими в «высшую лигу» по популярности в мире (Debian, RedHat, Mandrake и SuSE), либо разрабатывающимися в России (ALT Linux и
Сеанс работы и команды
Интерфейс оператора ОС представляет собой интерпретирующий язык, конструкции которого могут выполняться непосредственно при их вводе оператором (интерактивный режим) или из файлов (
Загрузка и разгрузка системы
Изначальный запуск программ, составляющих операционную систему, называется загрузкой ОС, их завершение – ее разгрузкой , а загрузка сразу вслед за разгрузкой – перезагрузкой .
Вход в систему и выход из системы
Для того, чтобы взаимодействовать с компьютером, нужно зарегистрироваться в ОС. Регистрируясь («входя» в систему) , вы сообщаете системе, что на определенном терминале (реальном или виртуаль
Простая команда
Простая команда – это строка, состоящая из:
(необязательных) присвоений значений переменным окружения команды;
(необязательного) имени команды;
(необязательных и допустим
Страницы руководства по простым командам
Текущая версия стандарта на ОС описывает 176 команд. В различных системах их доступно от нескольких десятков до нескольких тысяч, и выучить детали синтаксиса и семантики каждой практически невозмож
Создание и удаление файлов
Именем файла в открытой ОС может быть любая строка поддерживаемых символов, не содержащая нулевого символа[21]и символа косой черты («/»), но рекомендуется ограничиться символами, входящими в пе
Каталоги
Если команда «ls» подается без операндов (т.е. если она подана без аргументов вообще или только с аргументами‑ключами), результатом станет вывод списка имен всех файлов в текущем каталоге
Копирование, перемещение, переименование файлов
Командой «cp» можно скопировать файлы, командой «mv» – переименовать (переместить) их. Обе эти команды имеют два отличающихся по семантике варианта.
1) Если последним операндом является им
Генерация имен файлов
В качестве операндов чаще всего выступают имена файлов, и во многих случаях операцию желательно выполнить не над одним, а над целым списком файлов. Стандартная оболочка реализует особый механизм дл
Экранирование специальных символов
Специальное значение символов «?», «*», «[», «]», «~» при указании имен файлов и является причиной, по которой их (а также другие символы, имеющие специальное значение для оболочки) не рекомендуетс
Оболочка как команда
Пожалуй, наиболее убедительной демонстрацией единства принципов открытых систем является следующий пример. Запишем в файл «сценарий» строки, соответствующие каким‑либо уже известным нам коман
Маска прав по умолчанию
Когда пользователь создает файл (командой «touch» или перенаправлением вывода другой команды), права доступа к нему устанавливаются равными маске прав по умолчанию , за исключением того, что
Особенности прав на каталоги
Следующий пример может показаться контринтуитивным.
Вся правда о файлах
Дело в том, что понятие о файлах и их «нахождении» в каталоге выше давалось нами в несколько упрощенной форме. Если быть точными, каталог содержит не «файлы», а записи о файлах , вполне подо
Процессы
Наряду с файлом, понятие процесса является важнейшим в концепции открытых операционных систем.
Процесс – это обладающая уникальным идентификатором единица исполняемо
Переменные
До сих пор мы имели дело с параметрами, передававшимися команде в виде аргументов, следующих за именем команды. Команда интерпретирует аргументы исходя их их значений (так, большинс
Конвейер
Помимо использования символов завершения («&», «;», «&&» и «||») и скобок «(» и «)», в открытых ОС имеется еще один механизм объединения простых команд в группу – конвей
Элементы обработки текста
Обработка «плоских» (неразмеченных) текстов – одно из первых (после собственно вычислительных задач и управления приборами), очень важное и хорошо исследованное приложение компьютер
Редакторы
Когда компьютеры были большими и дорогими, задача редактирования программ и других текстов решалась гораздо более простыми устройствами, обычно состоявшими из телетайпа (или клавиатуры) и перфорато
Дидактика редакторов
Реальное очень значимое отличие заключается в том, что по своей архитектуре «vi» – более или менее монолитная программа (с вытекающей отсюда компактностью), а «Emacs» – на самом деле, расширяема
Автоматизированная обработка текстов
ОС «Юникс» была во многом «рождена для обработки текстов» (прежде всего, это была система для программистов, а программы – это тексты). Набор служебных программ (утилит) современных стандартных ОС
Базовые регулярные выражения
Многими стандартными утилитами (такими как «sed», «grep», «vi») для поиска, замены, выбора текста, используются базовые регулярные выражения.
Регулярное выражение – это последовательность
Элементы программирования оболочки
В предыдущих главах мы рассматривали язык оболочки с точки зрения, в основном, непосредственного исполнения вводимых команд. Теперь взглянем на него под другим углом: как на
Комментарии и указание оболочки
Часть любой строки, начинающаяся со знака «#» вплоть до символа новой строки является комментарием и не исполняется оболочкой. Как и в других языках программирования, комментарии предназначены для
Переменные и присваивание значений
Конструкция, состоящая из имени переменной и ее значения , разделенных знаком равенства («=») без промежутков, за которой не следует никакой команды, является определением переменной
Генерация кодов возврата
Обычно директивные языки для определения условий в операторах условного и циклического исполнения применяют механизм выражений . Язык оболочки в этом плане достаточно эксцентричен, и
Циклическое исполнение с предусловием
Оболочка поддерживает два оператора цикла с предусловием : «while – do – od» (Рис. 1‑82) и «until – do – od» (Рис. 1‑83).
Циклическое исполнение со списком значений
Оболочка предоставляет также возможность организации циклического исполнения с переменной, пробегающей список значений (Рис. 1‑84).
Передача аргументов сценарию
Как и любая команда, сценарий, написанный на языке оболочки, может вызываться с позиционными параметрами (ключами и операндами).
Сценарию эти параметры доступны посредством ряда специальны
Функции и вызов других сценариев
В сценарии на языке оболочки можно определить подпрограммы‑функции. В функции определенными являются переменные, определенные сценарием (или его окружением) на момент вызова функции. Однако с
Раскрытие команды
Крайне занимательной является возможность раскрыть целую команду, то есть включить в командную строку ее стандартный вывод. Для этого команда заключается в обратные апострофы «`» и «`», кото
Включенный документ
В некотором смысле обратной по отношению к раскрытию команды с помощью обратных апострофов является конструкция включенного документа (или, конструкция «документ здесь»).
На Рис. пр
Справочник по наиболее употребительным стандартным командам ОС
exit ‑ завершить исполнение оболочки
Синтаксис: exit [код_зав]
Семантика: exit завершает исполнение оболочки с кодом возврата
Цветной сэндвич
То, что пользователю, сидящему за монитором, представляется сплошной графической операционной средой, реализовано как многослойный сэндвич технологий.
Непосредственно с обо
Окноводы
Как же менеджер окон преодолевает указанное ограничение X‑протокола? Никак – просто выделенным ему окном является весь экран. (На самом деле, менеджер окон – не единственная п
Столоначальники
...Что демонстрирует отсутствие резкой границы между ними. Существует два подхода к тому, чтобы достроить оконную систему до полнофункциональной среды. Первый – добавить в «графичес
Базовая функциональность оконного менеджера
Как уже говорилось, ключевой компонент графической платформы – Икс‑сервер:
захватывает оборудование,
создает по запросу других программ (которые в этой терми
Расширенная функциональность оконного менеджера
Собственно, перечисленными функциями оконный менеджер, предназначенный для работы в составе интегрированной операционной среды, может и ограничиться. При использовании же в качестве
Интегрированные графические среды
Запуск графической среды (точнее, «бутерброда» из оконной среды «Икс», оконного менеджера и графической среды) в открытой операционной системе можно сравнить с запуском «Майкрософт
Плюсы и минусы интегрированных сред
Однородность опыта и связанная с нею привычность (иногда ошибочно называемая «интуитивностью», хотя она не имеет отношения к философскому и психологическому понятиям интуиции) позво
Общие черты интегрированных сред
Сколько‑нибудь последовательной теории интегрированных графических сред не существует. Изучая отдельные среды в динамике их развития, можно, тем не менее, выделить несколько о
Стандарты разметки текста
Существуют и доказали свою устойчивость два основных типа языков разметки.
Первый из них, это семейство, называемое *ML‑языками: на эти две буквы заканчиваются аббревиатуры их назван
Программирование особого рода
Мы придерживаемся отнюдь не общепризнанной точки зрения, согласно которой популярность электронных таблиц как делового приложения компьютера, обусловлена именно простотой решения задач, требующих п
Свободные редакторы электронных таблиц
Пробежавшись по каталогам свободных программ (таким, как «кузница кода» Sourceforge, содержащая тысячи проектов), можно обнаружить более двух десятков программ в категории «электронные таблицы». Бо
Векторизация растровых изображений
Рис. 4‑9
Выше уже
Источники и параметры растровой графики
Обычным источником растровых изображений является сканер – устройство, «проходящее» (сканирующее) лист бумаги или кадр фотопленки точка за точкой и передающее компьютеру значения, с
Интерактивная функциональность и эргономика
Тем не менее, базовой интерактивной функциональности «ГИМП» (включая доступные модули) вполне достаточно, чтобы покрыть обычно изучаемые в школе вопросы обработки графики.
Фильтрация и синтез изображений
Основной прием автоматизированной обработки изображений – фильтрация их целиком, либо выделенных в них областей. Большая часть упомянутых внешних модулей реализует именно функцию фи
Новости и инфо для студентов