Графические редакторы

1. Курс: ИНФОРМАТИКА И ПРОГРАММИРОВАНИЕ

2. Графические редакторы

• Растровые - используют матрицы точек для
создания изображений.
• Векторные - используются для создания и
редактирования рисунков, которые состоят
из отдельных графических объектов.

3. Растровые графические редакторы

• Растровые графические редакторы являются средством
обработки цифровых фотографий и отсканированных
изображений, поскольку позволяют повышать их
качество путем изменения цветовой палитры
изображения и даже цвета каждого отдельного пикселя.
• Можно повысить яркость и контрастность старых или
некачественных фотографий, удалить мелкие дефекты
изображения (например, царапины), преобразовать
черно-белое изображение в цветное и т. д.
• Растровые графические редакторы можно использовать
для художественного творчества путем использования
различных эффектов преобразования изображения.
Обычную фотографию можно превратить в мозаичное
панно, картину, рельефное изображение и другие.

4.

• В состав операционной системы Windows входит
простой растровый графический редактор Paint

5.

• широкие возможности по обработке растровых
изображений имеют профессиональный графический
редактор Adobe Photoshop

6.

• GIMP – многофункциональный бесплатный
графический редактор.

7.

• Типичные задачи, которые можно решать
при помощи GIMP, включают в себя
создание
графики
и
логотипов,
масштабирование
и
кадрирование
фотографий, раскраска, комбинирование
изображений с использованием слоёв,
ретуширование
и
преобразования
изображений в различные форматы.

8. Инструменты рисования растровых графических peдaкторов.

• Карандаш позволяет рисовать произвольные тонкие линии.
• Кисть позволяет рисовать произвольные линии различной
толщины с использованием «кисти» выбранной формы.
• Ластик (Кисть, рисующая цветом фона) позволяет стирать
произвольные пиксели изображения, при этом размер Ластика
можно менять.
• Распылитель позволяет разбрызгивать «краску» (закрашивать
пиксели случайным образом) и таким образом закрашивать
произвольные области.
• Заливка позволяет закрашивать замкнутые области целиком.
• Надпись позволяет создавать текстовые области на пиксельных
изображениях. Установив курсор внутри текстовой области,
можно произвести ввод текста, который становится частью
пиксельного изображения.

9. Рисование графических примитивов

• Линия позволяет нарисовать прямую линию, существует возможность
перед рисованием задать тип линии (сплошная, пунктирная и т. д.), ее
толщину и цвет с помощью дополнительных меню.
• Кривая
позволяет
нарисовать
произвольную
линию
и
перетаскиванием мышью придать ей требуемую форму.
• Прямоугольник позволяет нарисовать прямоугольник: щелчком
зафиксировать положение первой вершины, перетащить указатель по
диагонали и зафиксировать положение второй вершины.
• Многоугольник
позволяет
нарисовать
многоугольник:
последовательно щелчками зафиксировать положение вершин и
двойным щелчком зафиксировать положение последней вершины.
• Окружность (Эллипс) позволяет нарисовать окружность или эллипс:
щелчком зафиксировать положение точки овала, перетащить
указатель по диагонали и зафиксировать положение точки,
противоположной относительно центра овала. Если в процессе
рисования держать нажатой клавишу {Shift}. то будет нарисована
окружность.

10. Операции копирования, перемещения и удаления.

• Редактирование изображения может производиться с
использованием трех основных операций: копирования,
перемещения и удаления.
• При выполнении операции копирования выделенный фрагмент
сохраняется в изображении и может быть многократно в нeгo
вставлен.
• При выполнении операции перемещения выделенный
фрагмент удаляется из изображения, но может быть
многократно в нeгo вставлен.
• Операция удаления приводит к удалению выделенного
фрагмента из изображения.
• Перед выполнением каждой операции редактирования
необходимо выделить область изображения (группу пикселей)
в растровом редакторе (выделение прямоугольной области;
выделение произвольной области.)

11. Палитра цветов.

• Различают основной цвет, которым рисуются контуры фигур, и цвет
фона, которым фигуры закрашиваются.
• В меню палитры цветов обычно размещаются индикаторы основного
цвета и цвета фона, которые отображают текущие установки.
• Выбор цвета с использованием меню палитры ограничен, так как оно
содержит только несколько десятков цветов. Однако графические
редакторы позволяют использовать расширенную палитру цветов, в
которой можно осуществлять выбор среди набора из десятков
миллионов цветов.
• Принцип формирования цветов в расширенной палитре базируется на
том, что любой оттенок цвета можно получить, смешивая в
определенной пропорции три базовых цвета: красный, зеленый и
синий. Это можно сделать как с помощью мыши, перемещая
указатель по цветовому полю, так и вводя величины интенсивностей
каждого базового цвета (в интервале от О до 255) с клавиатуры в
соответствующие текстовые поля.

12. Геометрические преобразования.

• изменение размера по горизонтали и вертикали;
• поворот по часовой стрелке или против часовой
стрелки;
• наклон на различные углы;
• отражение в различных плоскостях.
• В растровых редакторах имеется масштабирующий
инструмент, который позволяет увеличивать или
уменьшать масштаб представления изображения
или рисунка на экране, но не влияет при этом на eгo
реальные размеры. Обычно такой инструмент
называется Лупа.

13. Векторные графические редакторы

• Векторные
графические
редакторы
используются для создания и редактирования
рисунков, в которых существуют четкие
контуры (эмблемы, иллюстрации к книге,
визитки и плакаты, этикетки, схемы, графики и
чертежи). Так как векторные рисунки состоят
из отдельных графических объектов, то они
легко редактируются (каждый из объектов
может быть перемещен, удален, увеличен или
уменьшен и т. д.).

14.

• Лидером в группе программ, занимающихся графическим дизайном,
является пакет Corel DRAW. Он предоставляет самый большой набор
операций
для
работы
с
векторными
элементами
и
импортированными растровыми объектами. Созданные векторные
объекты, могут преобразовываться в файлы растровой графики

15.

• Apache OpenOffice Draw - бесплатная программа для создания
набросков, диаграмм, планов и векторных изображений. Программа
входит в офисный пакет Apache OpenOffice.

16.

OpenOffice Draw имеет набор стандартных фигур. Программа позволяет
вставить растровые изображения или изображения из обширной
библиотеки.
Apache OpenOffice Draw позволяет
любой объект преобразовать в 3D
объект. Новый объект можно
вращать и перемещать. Кроме того,
используя диалог "Трёхмерный эффект"
можно настраивать:
• освещение объекта.
• геометрию.
• материал.
Эти настройки не такие всеобъемлющие
как в 3D-редакторах, но понятны и просты
в использовании.

17.

• В OpenOffice Draw можно настроить текстовые эффекты.
Можно поменять положение текста и добавить тень, а
также изменить отступы.
• Apache OpenOffice Draw - хороший векторный редактор
для создания несложных планов или набросков.

18.

• Inkscape - один из самых достойных бесплатных аналогов Corel Draw.
• Приложение имеет стандартный интерфейс: меню, панели
инструментов, палитра, не считая множества других диалогов.

19.

• Inkscape может похвастаться практически полным функционалом
растрового редактора. Например, программа поддерживает
различные виды смешивания цветов.

20.

• Кроме
рисование
геометрических
примитивов,
Inkscape
поддерживает также добавление текста с различными эффектами, в
том числе написание текста по кривым линиям.
• В состав приложения входит
огромное количество фильтров.
• Inkscape поддерживает множество
стандартных элементов, таких как:
выделение, масштабирование, заливка,
аэрограф, различные стандартные фигуры.
Программа поддерживает работу с
SVG, JPEG, PNG, TIFF и другими распространёнными форматами.

21. Табличные процессоры.

• Программа для работы с электронными таблицами.
• Специфика электронных таблиц заключается в их способности
связывать ячейки друг с другом с помощью формул.
• Расчет по введенным формулам выполняется автоматически:
изменение содержимого какой-либо ячейки приводит к пересчету
значений всех ячеек, которые связаны с ней формулами.
• Электронные таблицы не только автоматизируют расчеты, но и
являются эффективным средством моделирования различных
ситуаций. Для этого в электронных таблицах присутствуют
специальные средства, например, поиск решения, подбор параметра,
статистические расчеты и др.

22.

• Gnumeric — это электронная таблица из Gnome Office. Gnumeric – это
небольшая, очень быстрая и мощная прикладная программа,
имеющая очень удобный пользовательский интерфейс.

23.

В Gnumeric имеются все основные возможности, предполагаемые в редакторе
таблиц: автофильтр, поиск и замена, деловая графика и т.д. Программа Gnumeric
обладает стандартными средствами форматирования ячеек: изменение цвета
текста и фона ячейки, размера и начертания шрифта и т. д. Можно центрировать
текст относительно выделенных ячеек или разрывать текст на несколько строк
внутри одной ячейки. Возможности автоформатирования позволяют быстро
оформить таблицу одним из предлагаемых стандартных стилей .
Gnumeric
обладает
наибольшим
количеством
математических
функций по сравнению с Microsoft Excel и OpenOffice Calc. В Gnumeric имеется 520
встроенных функций разных категорий. Кроме того, Gnumeric обладает большим
быстродействием при работе со сложными таблицами.
При импорте информации из MS Excel, не содержащей встроенных изображений,
Gnumeric способен очень точно импортировать данные и показывать их в таком
же виде, как в MS Excel. При импорте таблиц, содержащих изображения,
последние заменяются на серию вопросительных знаков.
К недостаткам следует отнести отсутствие стилей ячеек и рабочих шаблонов,
отсутствие возможности настраивать списки автозаполнения ячеек.

24.

• OpenOffice.org Calc является частью проекта OpenOffice, цель
которого предоставить пользователю аналог коммерческого продукта
Microsoft Office Excel. Поэтому разработчики постарались сделать эту
программу практически неотличимой по функциональности от
MS Excel.

25.

• Ввод, редактирование данных, создание формул выполняется точно
так же, как и в MS Excel.
• OpenOffice.org Calc предлагает форматирование по условию,
позволяющее настроить стиль ячеек в зависимости от содержащихся в
них величин.
• Рабочая книга по умолчанию содержит 3 листа, количество которых
можно легко изменить, а листы переименовать.
• Так же, как в MS Excel, широко используется контекcтное меню,
вызываемое щелчком правой кнопки мыши при наведении курсора
на объект – ячейку, лист и т.д.
• OpenOffice.org Calc имеет имеет возможность создания макросов,
которые используются для записи повторяющихся действий.
Записываемые
действия
транслируются
в
код
StarBasic.
Программа
Calc
может
выполнять
макросы,
импортированные из MS Excel, при условии, что макросы не
обращаются к специфическим объектам MS Excel.

26.

При написании формул программа Calc выделяет столбцы, ряды и отдельные
ячейки разными цветами по мере того, как они включаются в формулу, что
серьезно облегчает проблему конструирования сложных формул.
Можно просто перетащить мышью выделенные диапазоны ячеек для
включения ссылок на них в конструируемую формулу. OpenOffice.org Calc, так
же как и MS Excel, позволяет использовать в формуле имена диапазонов
ячеек. Для расчетов в OpenOffice.org Calc применяются 367 функций.
У программы Calc большой набор графиков, распределенных по категориям и
доступных в мастере создания графиков. Мастер создания графиков
использует заложенные в пакете OpenOffice.org возможности представления
фигур в трехмерном пространстве.
Мастер сценариев позволяет реализовать анализ "что-если" для
прогнозирования результатов применения моделей и систем расчетов.
Имеется модуль для решения задач оптимизации, подобный
надстройке Поиск решения в MS Excel.
Программа Calc имеет много фильтров для импорта/экспорта таблиц
MS Excel. Начиная с версии 3.0, программа способна открывать файлы с
расширением *.xlsx, созданные MS Office 2007 или MS Office 2008 для Mac OS
X.
OpenOffice.org Calc первым ввел в качестве стандарта экспорт файлов в
формате PDF.

27.

• Электронная таблица представляется в виде прямоугольной
таблицы, разделенной на строки и столбцы
• Пересечение столбца и строки образует ячейку.
• Каждая ячейка имеет адрес (имя) – например, А5, В6 и т.д.
• Текущая, активная ячейка, с которой производятся какие-либо
действия – выделяется рамкой (курсором).

28.

Ячейка может содержать:
• текст (признаком текстовых данных являются кавычки )
• число
• формулу (начинается со знака =)
Ячейку можно рассматривать как переменную, так как ячейка имеет имя (адрес) и
хранит значение какого-либо типа.
В электронных таблицах используются два вида выражений:
• Арифметические – определяют способ вычисления некоторого числового
значения.
• Правила записи арифметических формул аналогичны тем, что используются в
языках программирования. Формулы состоят из констант, переменных, знаков
операций, функций.
Например, = 5*КОРЕНЬ (С5^2-4*В3)
• Логические выражения строятся с помощью операций отношения (<, >, =, <=, >=,
<>) и логических операций («И», «ИЛИ», «НЕ»). Результатом вычисления
логического выражения являются логические величины «истина» или «ложь».
Часто в формулах и функциях операции нужно произвести с группой (диапазоном)
ячеек. Например, найти максимум, сумму диапазона ячеек.
Диапазон обозначается именами (адресами) верхней левой и нижней правой ячеек.
Например, А3:С7.

29.

30. Математические программы

MATHCAD (http://www.mathsoft.com/, http://www.mathcad.com/)
• Пакет, предназначенный, для проведения математических
расчетов, который содержит текстовый редактор, вычислитель,
графический процессор.
• Фирма MathSoft Inc.(США) выпустила первую версию системы в
1986 г.
• Главная отличительная особенность системы MathCAD
заключается в её входном языке, который максимально
приближён к естественному математическому языку,
используемому как в трактатах по математике, так и вообще в
научной литературе.
• Используется принцип WYSIWYG (What You See Is What You Get «что видите, то и получаете»).

31.

32.

Mathcad содержит сотни операторов и встроенных функций для решения различных
технических задач. Программа позволяет выполнять численные и символьные
вычисления,
производить
операции
со
скалярными
величинами, векторами и матрицами, автоматически переводить одни единицы
измерения в другие.
Возможности Mathcad :
• Решение дифференциальных уравнений, в том числе и численными методами
• Построение двумерных и трёхмерных графиков функций (в разных системах координат,
контурные, векторные и т. д.)
• Использование греческого алфавита как в уравнениях, так и в тексте
• Выполнение вычислений в символьном режиме
• Выполнение операций с векторами и матрицами
• Символьное решение систем уравнений
• Аппроксимация кривых
• Выполнение подпрограмм
• Поиск корней многочленов и функций
• Проведение статистических расчётов и работа с распределением вероятностей
• Поиск собственных чисел и векторов
• Вычисления с единицами измерения
• Интеграция с САПР-системами, использование результатов вычислений в качестве
управляющих параметров
• С помощью Mathcad инженеры могут документировать все вычисления в процессе их
проведения.

33.

Возможно дополнение Mathcad новыми возможностями с помощью специализированных
пакетов расширений и библиотек для решения специализированных задач:
• Пакет для анализа данных (Data Analysis Extension Pack) — обеспечивает Mathcad
необходимыми инструментами для анализа данных.
• Пакет для обработки сигналов ( Signal Processing Extension Pack) — содержит более 70
встроенных функций для аналоговой и цифровой обработки сигналов, анализа и
представления результатов в графическом виде.
• Пакет для обработки изображений (Image Processing Extension Pack) — обеспечивает
Mathcad необходимыми инструментами для обработки изображений, анализа
и визуализации.
• Пакет для работы с функциями волнового преобразования (Wavelets Extension Pack) —
содержит большой набор дополнительных вейвлет-функций
• Библиотека
строительства
(
Civil
Engineering
Library)
—
включает
справочник англ. Roark's Formulas for Stress and Strain (Формулы Роарка для
расчета
напряжений
и
деформаций),
настраиваемые
шаблоны
для
строительного проектирования и примеры тепловых расчётов.
• Электротехническая библиотека (Electrical Engineering Library) — содержит
стандартные вычислительные процедуры, формулы и справочные таблицы,
используемые в электротехнике.
• Библиотека машиностроения (Mechanical Engineering Library) — включает
справочник англ. Roark's Formulas for Stress and Strain (Формулы Роарка для расчета
напряжений и деформаций), содержащий более пяти тысяч формул, вычислительные
процедуры из справочника McGraw-Hill и метод конечных элементов.

34.

MAPLE (http://www.maplesoft.com/)
• Программный
пакет,
система
компьютерной
алгебры (точнее, система компьютерной математики).
• Является продуктом компании Waterloo Maple Inc. ,
которая с 1984 года выпускает программные продукты,
ориентированные
на
сложные
математические
вычисления, визуализацию данных и моделирование.
• Система Maple предназначена для символьных
вычислений, хотя имеет ряд средств и для численного
решения
дифференциальных
уравнений
и
нахождения интегралов.
• Обладает развитыми графическими средствами.
• Имеет
собственный
язык
программирования,
напоминающий Паскаль.

35.

36.

Mathematica (http://www.wolfram.com/)
• Система компьютерной алгебры, широко
используемая в научных, инженерных,
математических и компьютерных областях.
• Изначально
система
была
разработана
Стивеном
Вольфрамом,
впоследствии — компанией Wolfram
Research.

37.

Основные аналитические возможности:
• Решение систем полиномиальных и тригонометрических
уравнений и неравенств, а также трансцендентных уравнений,
сводящихся к ним;
• решение рекуррентных уравнений;
• упрощение выражений;
• нахождение пределов;
• интегрирование и дифференцирование функций;
• нахождение конечных и бесконечных сумм и произведений;
• решение дифференциальных уравнений и уравнений в частных
производных;
• преобразования Фурье и Лапласа, а также Z-преобразование;
• преобразование функции в ряд Тейлора, операции с рядами
Тейлора;
• вейвлет-анализ.

38.

Численные расчёты
• определяет значения функций (в том числе специальных)) с
произвольной точностью;
• осуществляет полиномиальную интерполяцию функции от произвольного
числа аргументов по набору известных значений;
• рассчитывает вероятности.
Теоретико-числовые возможности
• определение простого числа по его порядковому номеру;
• определение количества простых чисел, не превосходящих данное;
• дискретное преобразование Фурье;
• разложение числа на простые множители, нахождение НОД и НОК.
Линейно-алгебраические возможности
• работа с матрицами;
• поиск собственных значений и собственных векторов.
Результаты представляются как в алфавитно-цифровой форме, так и в виде
графиков.
Реализовано воспроизведение звука, график которого задаётся аналитической
функцией или набором точек.

39.

40.

Mathlab (http://www.mathworks.com/)
(Matrix Laboratory)
• Пакет прикладных программ для решения
задач
технических
вычислений
и
одноимённый язык программирования,
используемый в этом пакете.

41.

MATLAB предоставляет пользователю большое количество (несколько сотен) функций
для анализа данных, покрывающие практически все области математики, в частности:
• Матрицы и линейная алгебра (алгебра матриц, линейные уравнения, собственные
значения и векторы, сингулярности, факторизация матриц и др.)
• Многочлены и интерполяция (корни многочленов, операции над многочленами и
их дифференцирование, интерполяция и экстраполяция кривых и др.)
• Математическая
статистика
и
анализ
данных
(статистические
функции,
статистическая
регрессия,
цифровая
фильтрация,
быстрое
преобразование Фурье и др.)
• Обработка
данных
(набор
специальных
функций,
включая
построение графиков, оптимизацию, поиск нулей, численное интегрирование (в
квадратурах) и др.)
• Дифференциальные
уравнения
(решение
дифференциальных
и дифференциально-алгебраических уравнений, дифференциальных уравнений с
запаздыванием, уравнений с ограничениями, уравнений в частных производных и
др.)
• Разреженные матрицы (специальный класс данных пакета MATLAB,
использующийся в специализированных приложениях)
• Целочисленная арифметика (выполнение операций целочисленной арифметики в
среде MATLAB)

42.

Имеется возможность создавать специальные наборы инструментов
Цифровая обработка сигналов, изображений и данных: DSP Toolbox, Image Processing Toolbox, Wavelet
Toolbox, Communication Toolbox, Filter Design Toolbox (наборы функций, позволяющих решать широкий спектр задач
обработки сигналов, изображений, проектирования цифровых фильтров и систем связи)
Системы управления: Control Systems Toolbox, µ-Analysis and Synthesis Toolbox, Robust Control Toolbox, System
Identification Toolbox, LMI Control Toolbox, Model Predictive Control Toolbox, Model-Based Calibration Toolbox (наборы
функций,
облегчающих
анализ
и
синтез
динамических
систем,
проектирование, моделирование и идентификацию систем управления, включая современные алгоритмы
управления, такие как робастное управление, H∞-управление, ЛМН-синтез, µ-синтез и др.)
Финансовый анализ: GARCH Toolbox, Fixed-Income Toolbox, Financial Time Series Toolbox, Financial Derivatives
Toolbox, Financial Toolbox, Datafeed Toolbox (наборы функций, позволяющие быстро и эффективно собирать,
обрабатывать и передавать различную финансовую информацию)
Анализ и синтез географических карт, включая трёхмерные: Mapping Toolbox.
Сбор и анализ экспериментальных данных: Data Acquisition Toolbox, Image Acquisition Toolbox, Instrument Control
Toolbox, Link for Code Composer Studio (наборы функций, позволяющих сохранять и обрабатывать данные, полученные
в ходе экспериментов, в том числе в реальном времени. Поддерживается широкий спектр научного и инженерного
измерительного оборудования)
Визуализация и представление данных: Virtual Reality Toolbox (позволяет создавать интерактивные миры и
визуализировать научную информацию с помощью технологий виртуальной реальности и языка VRML)
Средства разработки: MATLAB Builder for COM, MATLAB Builder for Excel, MATLAB Builder for NET, MATLAB
Compiler, Filter Design HDL Coder (наборы функций, позволяющих создавать независимые приложения из среды
MATLAB)
Взаимодействие с внешними программными продуктами: MATLAB Report Generator, Excel Link, Database
Toolbox, MATLAB Web Server, Link for ModelSim (наборы функций, позволяющие сохранять данные в различных видов
таким образом, чтобы другие программы могли с ними работать)
Базы данных: Database Toolbox (инструменты работы с базами данных)
Научные и математические пакеты: Bioinformatics Toolbox, Curve Fitting Toolbox, Fixed-Point Toolbox, Fuzzy Logic
Toolbox, Genetic Algorithm and Direct Search Toolbox, OPC Toolbox, Optimization Toolbox, Partial Differential Equation
Toolbox, Spline Toolbox, Statistic Toolbox, RF Toolbox (наборы специализированных математических функций,
позволяющие решать широкий спектр научных и инженерных задач, включая разработку генетических алгоритмов,
решения задач в частных производных, целочисленные проблемы, оптимизацию систем и др.)
Нейронные сети: Neural Network Toolbox (инструменты для синтеза и анализа нейронных сетей)
Нечёткая логика: Fuzzy Logic Toolbox (инструменты для построения и анализа нечётких множеств)
Символьные вычисления: Symbolic Math Toolbox (инструменты для символьных вычислений с возможностью
взаимодействия с символьным процессором программы Maple)

43.

44.

Альтернатива:
Maple
• Derive
(http://www.chartwellyorke.com/derive.html),
• Scientific WorkPlace
(http://www.mackichan.com/)
• YaCaS (www.xs4all.nl/~apinkus/yacas.html).
MathCad
• YaCaS
• MuPAD (http://www.mupad.de/)
• KmPlot (http://edu.kde.org/kmplot/)

45.

MatLab
• Octave (www.octave.org),
• KOctave
• Genius (www.jirka.org/genius.html)
• Scilab (http://www.scilab.org/ )
Mathematica
• Maxima (http://maxima.sourceforge.net/)
• Kalamaris