Главная → Чем открыть → Графические методы представления статистических данных. Методы представления графических изображений Графический способ представить идеи концепции

Графические методы представления статистических данных. Методы представления графических изображений Графический способ представить идеи концепции

Иногда модели пишут на языках программирования, но это долгий и дорогой процесс. Для моделирования можно использовать математические пакеты, но, как показывает опыт, в них обычно не хватает многих инженерных инструментов. Оптимальным является использование среды моделирования.

В нашем курсе в качестве такой среды выбрана . Лабораторные работы и демонстрации, которые вы встретите в курсе, следует запускать как проекты среды Stratum-2000.

Модель, выполненная с учётом возможности её модернизации, конечно, имеет недостатки, например, низкую скорость исполнения кода. Но есть и неоспоримые достоинства. Видна и сохранена структура модели, связи, элементы, подсистемы. Всегда можно вернуться назад и что-то переделать. Сохранен след в истории проектирования модели (но когда модель отлажена, имеет смысл убрать из проекта служебную информацию). В конце концов, модель, которая сдаётся заказчику, может быть оформлена в виде специализированного автоматизированного рабочего места (АРМа), написанного уже на языке программирования, внимание в котором уже, в основном, уделено интерфейсу, скоростным параметрам и другим потребительским свойствам, которые важны для заказчика. АРМ, безусловно, вещь дорогая, поэтому выпускается он только тогда, когда заказчик полностью оттестировал проект в среде моделирования, сделал все замечания и обязуется больше не менять своих требований.

Моделирование является инженерной наукой, технологией решения задач. Это замечание очень важное. Так как технология есть способ достижения результата с известным заранее качеством и гарантированными затратами и сроками, то моделирование, как дисциплина:

изучает способы решения задач, то есть является инженерной наукой;
является универсальным инструментом, гарантирующим решение любых задач, независимо от предметной области.

Смежными моделированию предметами являются: программирование, математика, исследование операций.

Программирование потому что часто модель реализуют на искусственном носителе (пластилин, вода, кирпичи, математические выражения), а компьютер является одним из самых универсальных носителей информации и притом активным (имитирует пластилин, воду, кирпичи, считает математические выражения и т. д.). Программирование есть способ изложения алгоритма в языковой форме. Алгоритм один из способов представления (отражения) мысли, процесса, явления в искусственной вычислительной среде, которой является компьютер (фон-Неймановской архитектуры). Специфика алгоритма состоит в отражении последовательности действий. Моделирование может использовать программирование, если моделируемый объект легко описать с точки зрения его поведения. Если легче описать свойства объекта, то использовать программирование затруднительно. Если моделирующая среда построена не на основе фон-Неймановской архитектуры, программирование практически бесполезно.

Какова разница между алгоритмом и моделью?

Алгоритм это процесс решения задачи путём реализации последовательности шагов, тогда как модель совокупность потенциальных свойств объекта. Если к модели поставить вопрос и добавить дополнительные условия в виде исходных данных (связь с другими объектами, начальные условия, ограничения), то она может быть разрешена исследователем относительно неизвестных. Процесс решения задачи может быть представлен алгоритмом (но известны и другие способы решения). Вообще примеры алгоритмов в природе неизвестны, они суть порождение человеческого мозга, разума, способного к установлению плана. Собственно алгоритм это и есть план, развёрнутый в последовательность действий. Следует различать поведение объектов, связанное с естественными причинами, и промысел разума, управляющий ходом движения, предсказывающий результат на основе знания и выбирающий целесообразный вариант поведения.

модель + вопрос + дополнительные условия = задача .

Математика наука, предоставляющая возможность исчисления моделей, приводимых к стандартному (каноническому) виду. Наука о нахождении решений аналитических моделей (анализ) средствами формальных преобразований.

Исследование операций дисциплина, реализующая способы исследования моделей с точки зрения нахождения наилучших управляющих воздействий на модели (синтез). По большей части имеет дело с аналитическими моделями. Помогает принимать решения, используя построенные модели.

Проектирование процесс создания объекта и его модели; моделирование способ оценки результата проектирования; моделирования без проектирования не существует.

Смежными дисциплинами для моделирования можно признать электротехнику, экономику, биологию, географию и другие в том смысле, что они используют методы моделирования для исследования собственного прикладного объекта (например, модель ландшафта, модель электрической цепи, модель денежных потоков и т. д.).

В качестве примера посмотрим, как можно обнаружить, а потом описать закономерность.

Допустим, что нам нужно решить «Задачу о разрезаниях», то есть надо предсказать, сколько потребуется разрезов в виде прямых линий, чтобы разделить фигуру (рис. 1.16 ) на заданное число кусков (для примера достаточно, чтобы фигура была выпуклой).

Попробуем решить эту задачу вручную.

Из рис. 1.16 видно, что при 0 разрезах образуется 1 кусок, при 1 разрезе образуется 2 куска, при двух 4, при трёх 7, при четырёх 11. Можете ли вы сейчас сказать наперёд, сколько потребуется разрезов для образования, например, 821 куска? По-моему, нет! Почему вы затрудняетесь? Вам неизвестна закономерность K = f (P ) , где K количество кусков, P количество разрезов. Как обнаружить закономерность?

Составим таблицу, связывающую известные нам числа кусков и разрезов.

Пока закономерность не ясна. Поэтому рассмотрим разности между отдельными экспериментами, посмотрим, чем отличается результат одного эксперимента от другого. Поняв разницу, мы найдём способ перехода от одного результата к другому, то есть закон, связывающий K и P .

Уже кое-какая закономерность проявилась, не правда ли?

Вычислим вторые разности.

Теперь все просто. Функция f называется производящей функцией . Если она линейна, то первые разности равны между собой. Если она квадратичная, то вторые разности равны между собой. И так далее.

Функция f есть частный случай формулы Ньютона:

Коэффициенты a , b , c , d , e для нашей квадратичной функции f находятся в первых ячейках строк экспериментальной таблицы 1.5.

Итак, закономерность есть, и она такова:

K = a + b · p + c · p · (p 1)/2 = 1 + p + p · (p 1)/2 = 0.5 · p 2 + 0.5 · p + 1 .

Теперь, когда закономерность определена, можно решить обратную задачу и ответить на поставленный вопрос: сколько надо выполнить разрезов, чтобы получить 821 кусок? K = 821 , K = 0.5 · p 2 + 0.5 · p + 1 , p = ?

Решаем квадратное уравнение 821 = 0.5 · p 2 + 0.5 · p + 1 , находим корни: p = 40 .

Подведём итоги (обратите на это внимание!).

Сразу угадать решение мы не смогли. Поставить эксперимент оказалось затруднительно. Пришлось построить модель, то есть найти закономерность между переменными. Модель получилась в виде уравнения. Добавив к уравнению вопрос и уравнение, отражающее известное условие, образовали задачу. Поскольку задача оказалась типового вида (канонического), то её удалось решить одним из известных методов. Поэтому задача оказалась решена.

И ещё очень важно отметить, что модель отражает причинно-следственные связи. Между переменными построенной модели действительно есть крепкая связь. Изменение одной переменной влечёт за собой изменение другой. Мы ранее сказали, что «модель играет системообразующую и смыслообразующую роль в научном познании, позволяет понять явление, структуру изучаемого объекта, установить связь причины и следствия между собой». Это означает, что модель позволяет определить причины явлений, характер взаимодействия её составляющих. Модель связывает причины и следствия через законы, то есть переменные связываются между собой через уравнения или выражения.

Но!!! Сама математика не даёт возможности выводить из результатов экспериментов какие-либо законы или модели , как это может показаться после рассмотренного только что примера. Математика это только способ изучения объекта, явления, и, причём, один из нескольких возможных способов мышления. Есть ещё, например, религиозный способ или способ, которым пользуются художники, эмоционально-интуитивный, с помощью этих способов тоже познают мир, природу, людей, себя.

Итак, гипотезу о связи переменных А и В надо вносить самому исследователю, извне, сверх того. А как это делает человек? Посоветовать внести гипотезу легко, но как научить этому, объяснить это действо, а значит, опять-таки как его формализовать? Подробно мы покажем это в будущем курсе «Моделирование систем искусственного интеллекта».

А вот почему это надо делать извне, отдельно, дополнительно и сверх того, поясним сейчас. Носит это рассуждение имя Геделя, который доказал теорему о неполноте нельзя доказать правильность некоторой теории (модели) в рамках этой же теории (модели). Посмотрите ещё раз на рис. 1.12 . Модель более высокого уровня преобразует эквивалентно модель более низкого уровня из одного вида в другой. Или генерирует модель более низкого уровня по эквивалентному опять же её описанию. А вот саму себя она преобразовать не может. Модель строит модель. И эта пирамида моделей (теорий) бесконечна.

А пока, чтобы «не подорваться на ерунде», вам надо быть настороже и проверять все здравым смыслом. Приведём пример, старую известную шутку из фольклора физиков.

Всем привет! Сегодня я расскажу Вам об интеллект-картах. Впервые я с ними познакомилась при прохождении одного тренинга.

Для получения доступа к новому занятию требовалось выполнить домашнее задание. И одним из пунктов было составление интеллект-карты пройденного урока.

Сначала мне показалось это бессмысленным. Но сделав несколько карт, я поняла на сколько гениален этот способ.

Теперь чтобы вспомнить некоторые моменты урока нет смысла смотреть его заново. Достаточно взглянуть на карту и сразу все необходимое всплывет в памяти. Это действительно здорово!

Но давайте обо всем по порядку. Я расскажу что, зачем и как.

Что такое интеллект-карты

Интеллект-карта (ментальная карта, диаграмма связей, карта мыслей, ассоциативная карта, mind map) — это графический способ представить идеи, концепции, информацию в виде карты, состоящей из ключевых и вторичных тем. То есть, это инструмент для структурирования идей.

Структура карты:

Центральная идея: вопрос, предмет исследования, цель;
Ключевые темы: структура, заголовки;
Подтемы: детализация ключевых тем.

Для создания интеллект-карт используются ключевые слова, картинки, символы. Но, как говорится, лучше один раз увидеть. Поэтому предлагаю несколько примеров интеллект-карт:

Примеры интеллект-карт

Существует множество способов создания карт, как простых, так и сложных.

Одна из статей на блоге посвящена методу 6 шляп. Если Вы еще ее не читали, то Вам .

И еще парочка примеров:

Используйте оба полушария мозга

Чем интеллект-карты лучше традиционных заметок?

Этому методу, созданному Тони Бьюзеном, учат финских школьников младшего возраста. И Финляндия имеет лучшие показатели успеваемости среди европейских стран.

Этот способ делать заметки является игровым, веселым и приятным в использовании. Нужно просто перечислить несколько ключевых слов, а затем организовать их логически, что может повлечь возникновение новых идей, а также способствует большей вовлеченности сотрудников во время совещаний.

Исследования Тони Бьюзена (специалиста по когнитивной науке) подчеркивают доминирующую роль левого полушария, как в школе, так и в обществе в целом, в ущерб правому полушарию.

Левое полушарие отвечает за слова, иерархию идей, числа, в то время как правое связано с творчеством, оно управляет пространством, анализирует информацию через краски и ритмы.

В двух словах, левое полушарие отвечает за логику, а правое — за творчество.

При создании обычных заметок Вы используете только левое полушарие, а при создании интеллект-карт Вы задействуете оба полушария.

Ментальная карта объединяет текст с изображениями. Можно провести параллель с разницей между и фильмом: легче запомнить фильм, так как он состоит из образов и звуков.

Хотите больше узнать об интеллект-картах и увеличить свою продуктивность с помощью них, тогда вам сюда .

Сфера применения

Карты можно использовать для:

запоминания содержания книг и курсов,
создания заметок,
поиска новых идей,
решения сложных проблем,
запоминания речей,
структурирования идей,
запоминания фильмов,
для тренировки памяти
для развития творческих способностей,
для организации мероприятий,
для запуска проекта.

Если Вы блогер, то Вы можете использовать карты при создании курса или электронной книги, для записи новых идей для статей, для составления плана работы над блогом, для проведения презентация.

Вы также можете использовать интеллект-карту в качестве бонуса за подписку. Кроме этого, Вы можете создавать карту, чтобы запомнить основные идеи из .

Как сделать интеллект карту

Для создания карты Вам понадобятся лист бумаги, карандаши или цветные ручки. Заодно отвлечетесь от компьютера.

Вы всегда начинаете с центра страницы. Это сердце вашей ментальной карты. Вы можете написать слово, символизирующую вашу проблему, например, «отпуск 2015» или нарисовать картинку, символизирующую ее.

Нужно ли хорошо рисовать, чтобы создать карту? Нет! Это ошибочное мнение. Вы создаете mind map для Вас. Главное, чтобы Вы могли распознать, что нарисовано!

Вокруг центральной идеи Вы отмечаете ключевые темы. Используйте цвета!

Ваш мозг любит цвета и запомнит лучше информацию! Используйте только одно слово в каждой теме!

Нужно писать не предложения, а понятия, ключевые слова! Больше рисуйте, небольшая картина стоит тысячи слов! Иногда вы можете даже полностью заменить слова картинками.

Например, вместо того, чтобы писать «телефонный звонок», Вы можете нарисовать телефон, Ваш мозг лучше запомнит изображение.

Возможно, первая карта не будет идеальной, но со временем Вы станете мастером в этом деле. Кстати, данный метод можно использовать для создания .

Создание карты мыслей — увлекательное задание, но стоит заранее отвести определенный лимит времени на эту деятельность, иначе Вы можете потратить больше времени, чем это необходимо, и добавить лишние элементы на карту.

Если Вы считаете, что рисовать Вы не способны, то и это не проблема. Существуют специальные сервисы, с помощью которых Вы в два счета создадите интеллект-карту онлайн бесплатно.

Об одном из них я рассказываю в видео.

1.3.1. Принцип растровой графики. Растровое изображение представляет собой мозаику из очень мелких элементов ‑ пикселей. Оно похоже на лист клетчатой бумаги, на котором каждая клеточка (пиксель) закрашена определенным цветом, и в результате такой раскраски формируется изображение (см. рис. 1.7).

Как можно заметить, принцип растровой графики чрезвычайно прост. Он был изобретен и использовался людьми за много веков до появления компьютеров. Изображение строится из дискретных элементов в таких направлениях искусства, как мозаика, витражи, вышивка и др. Другой пример: эффективным способом переноса изображения с подготовительного картона на стену, предназначенную для фрески, является рисование «по клеточкам». Суть этого метода заключается в следующем. Картон с рисунком и стена, на которую будет переноситься рисунок, покрываются равным количеством клеток, затем фрагмент рисунка из каждой клетки картона тождественно изображается в соответствующей клетке стены.

Растровая графика работает с сотнями и тысячами пикселей, которые формируют рисунок. В компьютерной графике термин «пиксель» может обозначать разные понятия, такие как:

Наименьший элемент изображения на экране компьютера;

Отдельный элемент растрового изображения;

Точку изображения, напечатанного на принтере.

Поэтому, чтобы избежать путаницы, будем пользоваться следующей терминологией: видеопиксель ‑ наименьший элемент изображения на экране;

- пиксель ‑ отдельный элемент растрового изображения;

- точка ‑ наименьший элемент, создаваемый принтером.

При этом для изображения одного пикселя могут быть использованы один или несколько видеопикселей или точек.

Экран дисплея разбит на фиксированное число видеопикселей, которые образуют графическута сетку «растр» из фиксированного числа строк и столбцов. Размер графической сетки обычно представляется в форме N М , где N ‑ количество видеопикселей по горизонтали, а М ‑ по вертикали. На дисплеях используются, например, такие размеры графической сетки; 640 х 480, 800 х 600, 1024 х 768, 1240 х 1024 и др. Видеопиксели очень малы (менее 0,3 мм) и расположены близко друг к другу. Чтобы изображение могло восприниматься глазом, его необходимо составить из сотен или тысяч видеопикселей, каждый из которых должен иметь свой собственный цветовой оттенок. Увеличенный видеопиксель представляет собой обычный квадрат.

1.3.2. Достоинства растровой графики. У данного типа графики есть два основных достоинства, а именно:

1.Каждому видеопикселю можно придать любой из миллионов цветовых оттенков. Если размеры пикселей приближаются к размерам видеопикселей, то растровое изображение выглядит не хуже фотографии. Таким образом,растровая графика эффективно представляет изображения фотографического качества.

2.Компьютер легко управляет устройствами вывода, которые используют точки для представления отдельных пикселей. Поэтому растровые изображения могут быть легко распечатаны на принтере.

1.3.3. Недостатки растровой графики. В файле растрового изображения запоминается информация о цвете каждого видеопикселя в виде комбинации битов. Изображение наиболее простого типа имеет только два цвета (например, белый и черный). В этом случае для кодирования цвета каждого видеопикселя требуются два значения, значит, достаточно одного бита памяти ‑ двух (2 1) значений: 0 и 1. Если цвет видеопикселя определяется двумя битами, то мы имеем четыре (2 2) возможных комбинации 0 и 1: 00, 01, 10, 11, значит, уже можно закодировать четыре цвета. Четыре бита памяти позволяют закодировать 16 (2 4) цветов, восемь битов ‑ 256 (2 8) цветов, 24 бита ‑ 16777216 (2 24) различных цветовых оттенков.

Простые растровые картинки занимают небольшой объем памяти (несколько десятков или сотен килобайтов). Изображения фотографического качества часто требуют нескольких мегабайтов. Например, если размер графической сетки 1240×1024, а количество используемых цветов ‑ 16 777 216, то объем растрового файла составляет около 4 Мб, так как информация о цвете видеопикселей в файле занимает

1240 1024 × 24 = 30474240 (бит), или

30474240 ÷ 8 = 3 809 280 (байт), или

3 809 280 ÷ 1024 = 3720 (Кб),

или 3720 ÷ 1024 = 3,63 (Мб).

Таким образом, для хранения растровых изображений требуется большой объем памяти.

Самым простым решением проблемы хранения растровых изображений является увеличение емкости запоминающих устройств компьютера. Современные жесткие и оптические диски предоставляют значительные объемы памяти для данных. Оборотной стороной этого решения является стоимость, хотя цены на эти запоминающие устройства в последнее время заметно снижаются.

Другой способ решения проблемы заключается в сжатии графических файлов, т. е. использовании программ, уменьшающих размеры файлов растровой графики за счет изменения способа организации данных. Существует несколько методов сжатия графических данных. В простейшем из них последовательность повторяющихся величин (в нашем случае ‑ набор битов для представления видеопикселей) заменяется парой величин ‑ повторяющейся величиной и количеством ее повторений.

Такой метод сжатия называется RLE (Run-Length Encoding). Метод RLE лучше всего работает с изображениями, которые содержат большие области однотонной закраски, но намного хуже с его помощью сжимаются фотографии, так как в них почти нет длинных строк из пикселей одинакового цвета.

Сильно насыщенные узорами изображения хорошо сжимаются методом LZW (его название составлено из первых букв фамилий его разработчиков ‑ Lempel, Ziv и Welch).

Объединенная группа экспертов по фотографии (Joint Photographic Experts Group) предложила метод JPEG для сжатия изображений фотографического качества.

Растровое изображение после масштабирования или вращения может потерять свою привлекательность. Например, области однотонной закраски могут приобрести странный узор; кривые и прямые линии, которые выглядели гладкими, могут неожиданно стать пилообразными. Если уменьшить, а затем снова увеличить до прежнего размера растровый рисунок, то он станет нечетким и ступенчатым, а закрашенные области могут быть искажены. Причина в том, что изменение размеров растрового изображения производится одним из двух способов;

Все пиксели рисунка изменяют свой размер (становятся больше или меньше);

Пиксели добавляются или удаляются из рисунка (это называется выборкой пикселей в изображении).

При первом способе масштабирование изображения не меняет количество входящих в него пикселей, но изменяется количество элементов (видеопикселей или точек), необходимых для построения отдельного пикселя и при увеличении рисунка «ступенчатость» становится все более заметной ‑ каждая точка превращается в квадратик.

Выборка же пикселей в изображении может быть сделана двумя способами. Во-первых, можно просто продублировать или удалить необходимое число пикселей. Во-вторых, с помощью определенных вычислений программа может создать пиксели другого цвета, определяемого первоначальным пикселем и его окружением. При этом возможно исчезновение из рисунка мелких деталей и тонких линий, а также уменьшение резкости изображения (размытие). Итак, растровые изображения имеют ограниченные возможности при масштабировании, вращении и других преобразованиях.

1.3.4. Принцип векторной графики. В векторной графике изображения строятся из простых объектов ‑ прямых линий, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников, областей одного или разных цветов и т. п., называемых примитивами. Из простых векторных объектов создаются различные рисунки. Комбинируя векторные объекты ‑ примитивы и используя закраску различными цветами, можно получить и интересные иллюстрации. Векторные примитивы задаются с помощью описаний. Примеры описаний:

Рисовать линию от точки А до точки В;

Рисовать эллипс, ограниченный заданным прямоугольником и т.п.

Информация о цвете объекта сохраняется как часть его описания, т. е. в виде векторной команды (а вот для растровых изображений хранится информация о цвете каждого видеопикселя). Векторные команды сообщают устройству вывода о том, что необходимо нарисовать объект, используя максимально возможное число элементов (видеопикселей или точек). Чем больше элементов используется устройством вывода для создания объекта, тем лучше этот объект выглядит.

Для получения векторных изображений, как правило, используются редакторы векторной графики (Adobe Illustrator CS2, Macromedia Freehand, CorelDRAW), которые широко применяются в области дизайна, технического рисования, а также для оформительских работ. Эти редакторы предоставляют в распоряжение пользователя набор инструментов и команд, с помощью которых создаются рисунки. В процессе рисования специальное программное обеспечение формирует векторные команды, соответствующие объектам, из которых строится рисунок.

Вероятнее всего, что пользователь в редакторе никогда не увидит векторных команд. Однако знания о том, как описываются векторные рисунки, помогают понять достоинства и недостатки векторной графики. Файлы векторной графики могут содержать растровые изображения в качестве объектов одного из типов. Большинство редакторов векторной графики позволяют только разместить растровое изображение в векторной иллюстрации, изменить его размер, выполнить перемещение, поворот, обрезку, но не дают возможности работать с отдельными пикселями. Дело в том, что векторные рисунки состоят из отдельных объектов, с которыми можно работать порознь. С растровыми же изображениями так поступать нельзя, так как объектом здесь является весь растровый фрагмент в целом. Но в некоторых редакторах векторной графики допускается применение к растровым объектам специальных эффектов размытия и резкости, в основе которых лежит изменение цветов соседних пикселей(пиксель обладает одним свойством ‑ цветом).

1.3.5. Достоинства векторной графики. Векторные изображения, не содержащие растровых объектов, занимают относительно небольшой объем памяти компьютера. Даже векторные рисунки, состоящие из тысяч примитивов, требуют память, объем которой не превышает нескольких сотен килобайтов. Для аналогичного растрового рисунка необходима в 10-1000 раз большая память.

Рассмотрим такой пример. Пусть векторное описание квадрата в системе координат экрана определяется следующим образом;

RECTANGLE 1, 1, 200, 200, Red, Green, здесь; (1, 1) ‑ координаты левого верхнего, а (200, 200) ‑ правого нижнего угла квадрата; Red ‑ цвет закраски, Green ‑ цвет контура. Такое описание требует 30 байтов памяти (двоичный код символа занимает 1 байт). Этот же квадрат в виде несжатого растрового изображения с 256 цветами будет занимать память объемом:

200 × 200 ÷ 8= 320000 (бит), или

320000 ÷ 8 = 40 000 (байт), или

40 000 ÷ 1024 = 39,06 (Кб).

Отсюда следует, что несжатое растровое описание квадрата в нашем примере требует в 1333 раза большей памяти (40000 ÷ 30=1333,333), чем его векторное описание. Таким образом, векторные изображения занимают относительно небольшой объем памяти.

Векторные объекты задаются с помощью описаний. Поэтому, чтобы изменить размер векторного рисунка, нужно исправить его описание. Например, для увеличения или уменьшения эллипса достаточно изменить координаты левого верхнего и правого нижнего углов прямоугольника, ограничивающего этот эллипс. И снова для рисования объекта будет использоваться максимально возможное число элементов (видеопикселей или точек). Следовательно, векторные изображения могут быть легко масштабированы без потери качества.

В ряде случаев возможно преобразование растровых изображений в векторные. Этот процесс называется трассировкой. Программа трассировки растровых изображений отыскивает группы пикселей с одинаковым цветом, а затем создает соответствующие им векторные объекты. Однако получаемые результаты чаще всего нуждаются в дополнительной обработке.

1.3.6. Недостатки векторной графики. Прямые линии, окружности, эллипсы и дуги являются основными компонентами векторных рисунков. Поэтому до недавнего времени векторная графика использовалась для построения чертежей, диаграмм, графиков, а также для создания технических иллюстраций. С развитием компьютерных технологий ситуация несколько изменилась; сегодняшние векторные изображения по качеству приближаются к реалистическим. Однако векторная графика не позволяет получать изображения фотографического качества. Дело в том, что фотография ‑ мозаика с очень сложным распределением цветов и яркостей пикселей и представление такой мозаики в виде совокупности векторных примитивов ‑ достаточно сложная задача.

Векторные изображения описываются десятками, а иногда и тысячами команд. В процессе печати эти команды передаются устройству вывода (например, лазерному принтеру). При этом может случиться так, что на бумаге изображение будет выглядеть совсем иначе, чем хотелось пользователю, или вообще не распечатается. Дело в том, что принтеры содержат свои собственные процессоры, которые интерпретируют переданные им команды. Поэтому сначала нужно проверить, понимает ли принтер векторные команды данного стандарта, напечатав какой-нибудь простой векторный рисунок. После успешного завершения его печати можно уже печатать сложное изображение. Если же принтер не может распознать какой-либо примитив, то следует заменить его другим ‑ похожим, понятным принтеру. Таким образом, векторные изображения иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как задумывалось изначально.

1.3.7. Особенности редакторов растровой и векторной графики. Для начала приведем сравнительную характеристику растровой и векторной графики, а результаты сведем в табл. 1.1.

Графические редакторы ‑ это инструменты компьютерного художника, с помощью которых он создает и редактирует изображения. В настоящее время существует много различных графических редакторов. Поэтому важно знать, какой редактор наилучшим образом подходит для решения конкретной задачи. Улучшение качества изображений, а также монтаж фотографий выполняются в редакторах растровой графики. Для создания иллюстраций обычно используются редакторы векторной графики, которые также называют программами рисования.

Основы представления графических данных

Область использования компьютерной графики

Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые 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 подавляющего числа компьютерных систем, в особенности персональных. Графический интерфейс пользователя сегодня является стандартом “де-факто” для программного обеспечения разных классов, начиная с операционных систем.

Компьютерная графика- область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов Она охватывает все виды и форм представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе (бумага, кинопленка, ткань и прочее). Визуализация данных нашла применение в самых разных сферах человеческой деятельности. Для примера возьмем медицину (компьютерная томография), научные исследования (визуализация строения вещества, векторных полей и других данных), мод

Кодирование графических данных

Если рассмотреть с помощью увеличительного стекла черно-белое графическое изображение, напечатанное в газете или книге, то можно увидеть, что оно состоит из мельчайших точек, образующих характерный узор, называемый растром

растр - это метод кодирования графической информации, издавна принятый в полиграфии.

Поскольку линейные координаты и индивидуальные свойства каждой точки (яркость) можно выразить с помощью целых чисел, то можно сказать, что растровое кодирование позволяет использовать двоичный код для представления графических данных. Общепринятым на сегодняшний день считается представление черно-белых иллюстраций в виде комбинации точек с 256 градациями серого цвета, и, таким образом, для кодирования яркости любой точки обычно достаточно восьмиразрядного двоичного числа.

Для кодирования цветных графических изображений применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. В качестве таких составляющих используют три основные цвета: красный (Red, R), зеленый (Green, G) и синий (Blue, В). На практике считается (хотя теоретически это не совсем так), что любой цвет, видимый человеческим глазом, можно получить путем механического смешения этих трех основных цветов. Такая система кодирования называется системой RGB по первым буквам названий основных цветов.

Если для кодирования яркости каждой из основных составляющих использовать по 256 значений (восемь двоичных разрядов), как это принято для полутоновых черно-белых изображений, то на кодирование цвета одной точки надо затратить 24 разряда. При этом система кодирования обеспечивает однозначное определение 16,5 млн различных цветов, что на самом деле близко к чувствительности человеческого глаза. Режим представления цветной графики с использованием 24 двоичных разрядов называется полноцветным (True Color).

Каждому из основных цветов можно поставить в соответствие дополнительный цвет, то есть цвет, дополняющий основной цвет до белого. Нетрудно заметить, что для любого из основных цветов дополнительным будет цвет, образованный суммой пары остальных основных цветов. Соответственно, дополнительными цветами являются: голубой (Cyan, С), пурпурный (Magenta, М) и желтый (Yellow, Y). Принцип декомпозиции произвольного цвета на составляющие компоненты можно применять не только для основных цветов, но и для дополнительных, то есть любой цвет можно представить в виде суммы голубой, пурпурной и желтой составляющей. Такой метод кодирования цвета принят в полиграфии, но в полиграфии используется еще и четвертая краска - черная (Black, К). Поэтому данная система кодирования обозначается четырьмя буквами CMYK (черный цвет обозначается буквой К, потому, что буква В уже занята синим цветом), и для представления цветной графики в этой системе надо иметь 32 двоичных разряда. Такой режим тоже называется полноцветным (True Color).

Если уменьшить количество двоичных разрядов, используемых для кодирования цвета каждой точки, то можно сократить объем данных, но при этом диапазон кодируемых цветов заметно сокращается. Кодирование цветной графики 16-разрядными двоичными числами называется режимом High Color.

При кодировании информации о цвете с помощью восьми бит данных можно передать только 256 цветовых оттенков. Такой метод кодирования цвета называется индексным. Смысл названия в том, что, поскольку 256 значений совершенно недостаточно, чтобы передать весь диапазон цветов, доступный человеческому глазу, код каждой точки растра выражает не цвет сам по себе, а только его номер (индекс) в некоей справочной таблице, называемой палитрой. Разумеется, эта палитра должна прикладываться к графическим данным - без нее нельзя воспользоваться методами воспроизведения информации на экране или бумаге (то есть, воспользоваться, конечно, можно, но из-за неполноты данных полученная информация не будет адекватной: листва на деревьях может оказаться красной, а небо - зеленым).

Выработка творческой концепции в средовом проектировании выливается в особую очень емкую фазу предпроектного анализа, далеко выходящую по содержанию за рамки аналогичных работ в ортодоксальной архитектурной методологии.

Качество концепции можно оценить только по одному критерию – ее полезности для проекта. Если в Техническом Задании требования к дизайну строго описаны, и с Заказчиком достигнуто полное взаимопонимание и доверие, то формализованная концепция будет лишней. Бессмысленно делать концепцию и в недорогих проектах.

Концепция дизайна – документ, который содержит описание того, как Ваш дизайн будет выглядеть и работать, какие там будут элементы, как они примерно будут располагаться, где будет графика, а где текст, что будет подаваться ярко, а что фоном, как будут расставлены смысловые маркеры и при помощи каких инструментов дизайн будет подталкивать пользователя к требуемым действиям (заказу, звонку, запоминанию и т п.)

В понятие «дизайн - концепции» входит визуальное и смысловое единство предлагаемых услуг, всех составляющих элементов внутреннего оформления.

Дизайн - концепция включает в себя стилистическое и цветовое решение интерьера, выбор мебели, светильников и отделочных материалов на этапе эскизного предложения. Дизайн-концепция неразрывно связана как с общим планировочным решением, так и с решением каждой отдельной зоны жилого помещения в частности.

Можно сказать что дизайн-концепция - это эмоционально-пространственная идея, которая объединяет вокруг себя все решения в проекте, выраженная средствами архитектуры.

В дизайне среды предпроектные исследования рассчитаны не на появление одного, но «самого верного» решения, а сравнивают действенность разных предметных и пространственных средств для выполнения сверхзадачи проектирования - формирования атмосферы среды .

И это концептуально: эра «простых» одноплановых подходов к архитектурно-пространственной организации средовых объектов и систем заканчивается. Мы не можем себе позволить ориентироваться только на умелое использование «естественных» источников их благоустройства (прямой или рассеянный солнечный свет, «натуральная» аэрация, непосредственный сток ливневых вод или самоуничтожение отходов и т.д.). На смену этой традиции идет эпоха «политехнического» многофакторного формирования параметров среды, где природные данности (которых сегодня просто не хватает на всех) постепенно замещаются или дополняются ресурсами искусственного происхождения. В т.ч. такими, которые не подчиняются доводам здравого смысла или интуитивным регламентациям (как это происходит с большинством нынешних эстетических норм и установлений).

Более того, в некоторых случаях «искусственные средства» преобладают, особенно при дефиците ресурсов или в экстремальных ситуациях (городская теснота, пустыня, космос), где они проходят всестороннюю проверку на эффективность и надежность. Но глобальная тенденция однозначна - искусственные источники создания реальности, как бы они ни казались дороги, становятся обыденностью, всеобщим достоянием. Даже там, где полвека назад они считались непозволительной роскошью: в массовой застройке.

Главный инструмент проектировщика в этом деле - разработка дизайн-концепции будущего решения - идеи совместной работы (существования и развития) в пределах единой организационно-художественной системы (средового комлекса) трех внешне самостоятельных «самоцельных» функционально-пространственных структур:

средового процесса (который можно представить как физически необходимую функционально-эргономическую схему);

компонентов оборудования

этого процесса (материализующих в пространстве порядок осуществления процессуальных действий);

места для размещения процесса и его оборудования (объемно- пространственного «тела» среды}.

Все три структуры тесно взаимосвязаны: переставьте оборудование или измените форму пространства - изменится процесс, усовершенствуйте его технологию - потребуются другое оборудование и другое пространство. А в результате их интеграции появляется «допроектное» предложение, которое обеспечивает комплексное и «бесконфликтное» взаимодействие слагаемых среды.

Дизайн-концепция в средовом проектировании резко отличается от художественного замысла в архитектурном творчестве: в последнем превалируют собственно пространственные идеи.

Понимание термина «дизайн - концепция» предполагает решение задач средоформирования через синтез предложений и технических, и организационных» и пространственных одновременно. Только тогда обеспечиваются условия для идеального удовлетворения требований к среде ее отдельных «заказчиков» при обязательном выполнении тех запросов, которые предъявляет к ней заказчик «генеральный» - эстетические взгляды общества.

Окончательное оформление предметно-пространственных характеристик, олицетворяющих эти условия, выходит за рамки составления дизайн -концепции и является содержанием следующей фазы проектных действий - собственно проектирования архитектурно-дизайнерских форм. Но эффективность этих действий подготавливается предварительными аналитическими исследованиями. Поэтому составление дизайн - концепции есть самая ответственная и креативная фаза проектного процесса в средовом дизайне

УСЛОВИЯ СТАНОВЛЕНИЯ ДИЗАЙН-КОНЦЕПЦИЙ В ПРОЕКТИРОВАНИИ ЖИЛИЩА зависят от ряда факторов, отражающих как сложность строения жилой среды, так и обилие задач, которые ей приходится выполнять в жизни человека.

1. Прежде всего разные уровни организации среды выдвигают свои темы для поиска таких концепций:

дизайн-концепция отдельных помещений и ихблоков нацелена на оптимизацию разместившихся здесь «частных» функциональных процессов; поэтому тут особенно сильна роль специфического (для данной деятельности) оборудования и предметного насыщения;

дизайнерские идеи ячейки в целом больше опираются на «организационные» принципы пространственного формирования композиции квартиры;

общественная зона здания снова обращается к «техническим» формам решения свойственных ей эксплуатационных задач;

Для структуры жилого корпуса важнее веет идеи пространственного взаимодействия слагаемых его «тела» - внутридомовых коммуникаций и наборов жилых ячеек; кроме того, на этом уровне вступают в силу приемы обеспечения интерьеров здания природными богатствами (солнцем и воздухом), принадлежащими внешней среде района;

В планировочных образованиях доминирует роль организационно-пространственных предложений, но возникновение их параметров активно инициируется «техногенными» идеями обустройства процессуальных сторон жизни открытых пространств: ориентация пользователя в среде, размещение ландшафтных компонентов, устройство функциональных зон и т. д., из-за чего общая дизайн-концепция «внешней» среда жилища есть своего рода интеграция ряда «частных» концепций формирования ее отдельных архитектурно-дизайнерских подсистем.

Пример: Дизайн-концепция ресторана:

Требования к разработке торговой марки ресторана;

Принципы организации внешнего оформления;

Дизайн, стиль интерьера;

Мебель;
-Требования к персоналу;

Униформа персонала;

Меню;
-Логистика;
-Работа с поставщиками;

Принципы ценообразования

Создание концепции позволяет рассматривать ресторан с точки зрения единой маркетинговой системы, осуществляющей продажи, где все системы ресторана выполнены в соответствии с единой стратегией, определяемой концепцией.

Причем каждому уровню отвечают свои средства формообразования: первая позиция концентрируется на работе с оборудованием процесса, вторая занята организацией пространственных характеристик, третья сосредоточена на решении проблем движения в пространстве, четвертая озабочена построением объемной структуры, пятая соединяет в пространстве технологии реализации отдельных функций городской среды.

А все вместе они составляют комплекс дополняющих друг друга пространственных, процессуальных и дизайнерских решений, обнимающих по сути всю палитру возможных приложений архитектуры и дизайна к проблемам формирования жилища.

Таблица 1 Приоритеты средств разработки дизайн-концепции жилой среды

* и + показывают зоны преимущественного и обязательного использования данного средства.

2. Другой комплекс условий формирования дизайн - концепции связан с учетом источников ее возникновения. Их - три: прототипы (прямые образцы для подражания), аналоги (явления или объекты, подобные задуманным, но взятые из других сфер человеческой деятельности), новации и открытия, не использовавшиеся ранее в проектировании.

Первый источник - прототипы - самый распространенный и для массового проектирования весьма плодотворный. Во-первых, потому что позволяет решать «типовые» задачи самым эффективным способом - применяя многократно проверенные практикой решения. Во-вторых - поскольку в реальной работе отношение к проекту всегда связано с творческой модернизацией принятого за основу, его приспособлением к специфике данного заказа. Поэтому «хорошее» внедрение прототипа обязательно ведет к накоплению разного рода новых предложений, совершенствующих и развивающих первоначально привлеченную идею.

Но для художника невзыскательного наиболее опасный: следуя протоптанными ранее путями, очень легко скатиться к шаблону, тривиальному результату.

В сфере жилищного строительства прототипов (уже готовых сооружений, изделий, схем или форм) накопилось великое множество. И структурно-пространственных (типологических), например, дом меридиональный, коридорный, галерейный и т.д.; и связанных С устойчивыми приемами организации функции («нормали» лестничного узла без лифта, с лифтами для домов до 9 этажей, до 12 и выше), и эргономических (стандартный блок оборудования кухни}, и конструктивных - каркасная, панельная система. И, конечно, художественных - демонстрирующих особенности тех или иных эстетических примеров - от ордерных построений до излюбленных приемов известного мастера.

Обычно примеры, выбранные в качестве прототипов, являются своего рода эталоном, классикой целесообразности решения какой-либо частной задачи неким определенным набором средств и годятся чаще всего только в тех узких пределах, ради которых появились. Но, как правило, их практическая ценность столь велика, а сами он» так привлекательны, что проектировщики, почти не рассуждая, многократно расширяют области их применения, из-за чего эталоны превращаются в скучноватые, а то и надоедливые «повторения пройденного. Сохраняющие лишь часть своих достоинств - прежде всего конструктивно утилитарных или низменно бытовых.

Другими словами, если дизайн - концепция строится на применении какого-то прототипа, главная задача проектировщика - не нарушая нужных ему качеств, предложить такую деформацию остальных, чтобы идея приобрела вид нового, индивидуального решения.

Второй источник - использование аналогов и ассоциаций, Это явление более сложное: автор «прикладывает» к поставленной ему цели идеи и причины, взятые из других областей человеческой деятельности, из мира природы, науки и т.д.

Метод «синектика»

Наиболее важным и нужным для средового формотворчества является третий путь - поиск еще неизвестных предложений, адекватных действию или существованию физических и художественных законов или явлений, управляющих состоянием среды.

Средовые объекты и их компоненты, возникшие а результате такого поиска - наверное, самое интересное и перспективное из того, что создано в наши годы. Световоды в облике инженерных сооружений, искусственные «почвы», питание и полив растений, «одевающих» фасады зданий, эскалаторы и консольные панорамные) лифты для вертикальных коммуникаций и траволаторы для горизонтальных, трансформирующиеся конструкции, кондиционеры, строительные и отделочные материалы, меняющие свои свойства в зависимости от условий, в которых они находятся, отражатели. солнечные батареи, электронные информационные системы - каждая из этих, по сути, технических инноваций может и должна найти свое место при формировании разных качеств среды., В первую очередь - ее пространственных характеристик, которые служат генератором ее собственной эстетики и обрамлением художественного смысла привязанных к среде процессов. Чаще всего - за счет совершенствования условий для осуществления этих процессов.

Разумеется, дизайн-концепция, выстроенная таким образом, далеко не всегда связана с высшими технологиями или другими достижениями сегодняшней научной и технической мысли: многие секреты «дизайнерской» организации архитектурной формы давно и успешно реализованы в произведениях народного зодчества

Предпроектный анализ состоит из следующих 4-х этапов:

Обследование, знакомство с ситуацией:

контекст размещения объекта

§ что мы имеем в качестве объемов (какие именно площади - квадратные метры, количество окон, несущие «привязки», характерные (и не очень) технические особенности и прочее)

§ идеология - в чем заключается именно основная идея (вспомните, почему вы покупали именно эту квартиру или дом (если это новая квартира) и для чего вы затеваете новый переворот в своей жизни и жизни своих близких - если вы затеяли дизайнерский ремонт в уже давно существующем жилье).

перечень его будущих свойств

§ мы составляем техническое задание на проектирование дизайна интерьера. Учитываем все, что можем вспомнить сами, что подсказывают домочадцы (в качестве своих необходимостей, потребностей, прихотей и проч.), что когда-то у кого-то подсмотрели и понравилось, решили, что вам это также крайне необходимо.

изучение аналогов

§ для нас сейчас - это все! Это те самые идеи, которые должны придти нам в голову ну просто срочно! Перекапываем (практически лопатой) Интернет, пачками листаем журналы, просматриваем передачи по теме… Впрочем, я думаю, что какое-то время вы уже этим занимаетесь… Кстати, очень неплохо приходят идеи в путешествиях по новым странам (видимо, именно от смены привычной культуры). А на стыке культур (если задаться целью совместить одно с другим) - так вообще рождаются шедевры!!! А вообще, - красота - она повсюду, просто обратите внимание на то, на что раньше его не обращали.

1. процесс - что именно мы делаем;

2. пространство - где мы делаем;

3. предмет (технология) - как мы это делаем.

И вот теперь - мы абсолютно готовы к завершению предпроектного анализа, и его апогеем будет …

Выработка дизайн-концепции - мы сравниваем темы, то есть предложения, распутывающие отдельные узлы вопросов и проблем; сводим их в различные варианты решения и, наконец, - выбираем из них наиболее эффективные, максимально удовлетворяющие наши потребности и запросы с учетом всей ситуации в целом и конкретных вещей в частности. Проще говоря, мысленно ответив себе на все вопросы, которые вас мучили и не давали покоя, вы приходите к единственно верному и выверенному решению оных.

Помимо этих 4 основных этапов, существуют также и промежуточные этапы . К ним смело можно соотнести такие, как:

Клаузура - быстрый набросок, не предполагающий никакой технической точности, но позволяющий очень быстро зафиксировать те мысли, что просто роем пронеслись одномоментною мыслью в голове (очень часто напоминает детские каракули).
Фор-эскиз - тот самый креатив, который просто рвется у вас изнутри! (можно без технической точности).
Эскиз - рисуем уже выверенный и отточенный вариант, если хочется - даже с прорисовкой наимельчайших деталей (хотя это совсем не обязательно, так как при действительном включении их в проект вам потребуется их прорисовывать именно в нужном масштабе, - тем не менее, - удовольствие получите гарантированно!).

Предпроектные исследования в контексте принципа средового проектирования - ориентация не на среднестатистического «клиента», а на индивидуальные особенности будущих жильцов

Образ жизни каждого потребителя фиксируется в объективных показателях (характер деятельности, возраст, привычки и предпочтения, вещи необходимые и любимые, семейное положение, отношение к природе, мечты и желания и пр.), которые в ходе проектирования суммируются в фундаментальные характеристики среды габариты пространства и набор его оборудования

Типология потребителей среды и характер их деятельности диктуют особенности ее эмоционального климата - иррационального представления о чувственных и эстетических характеристиках средового пространства, его оборудования и наполнения. Эмоциональная ориентация является предтечей формирования образа (атмосферы) среды.

Портрет потребителя	Эмоциональная ориентация среды – определяющий фактор ее формирования и восприятия
Огородник
Хакер
Художник
Мать
Бизнесмен