Урок 3: Форматы файлов, Часть 2

– Здравствуйте. Вы обещали нам сегодня про картинки рассказать. Как они хранятся в компьютере.

– Ведь не стопкой же листочков в папке?

Здравствуйте, молодцы, что не забыли, на чем мы остановились. Картинки хранятся в виде файлов, разумеется, как и всё остальное. Форматы таких файлов называют графическими, и они делятся на две большие группы. Во-первых, картинка может храниться как набор точек, про каждую из которых известен её цвет. Это растровые форматы.

– Получается похоже на мозаику.

Да, именно, очень хорошее сравнение.

– Вы уже говорили про точки, составляющие изображение, когда объясняли про пиксели на экране монитора.

Совершенно верно. Какие вы молодцы, что всё запоминаете!

– А что такое точка? Мы на математике учили, что это абстрактное понятие.

В математике, действительно, точка – это некая абстракция. Но когда речь идёт об экране монитора, то он, в зависимости от выбранного разрешения, делится на определённое количество клеточек, и точка-пиксель – это одна такая клеточка.

Растровое изображение тоже делится на клеточки-ячейки, каждая из которых имеет свой цвет. Чем больше таких мелких квадратиков, тем лучше качество картинки или фотографии, но, с другой стороны, тем больше размер хранящего её файла. А размер имеет значение, когда этот файл надо куда-то послать или, например, выложить в Интернет.

Кроме растровых существуют ещё векторные форматы. В этом случае в файле хранятся данные не об отдельных точках, а о линиях, составляющих изображение, причём эти линии описываются с помощью математических формул.

– Нет, лучше без формул. Пусть будет по точкам.

Да ладно тебе. Составлять формулы и считать будет компьютер. Твоё дело – красиво нарисовать.

Фотографию в таком формате сохранить очень трудно, а рисунки вполне. Зато векторные изображения гораздо проще масштабировать, то есть уменьшать или увеличивать, а также производить над ними другие изменения. Только пересчитать всё по формулам, и готово. Качество картинки остается таким же хорошим, как и было.

– А какие ещё можно делать изменения?

Кроме простого увеличения или уменьшения, изображения можно сплющивать, растягивать, менять один цвет на другой, вытягивать нарисованному человечку нос или уши, не стирая их резинкой и не перерисовывая заново, а всего лишь потянув за точку контура.

– Здорово!

А ещё я обещал рассказать, как в компьютере хранится информация о цвете.

– Если буквы хранятся какими-то кодами символов, то цвета, видимо, тоже как-то цифрами записаны.

Молодец, Петя, соображаешь. Только разница в том, что букв в русском алфавите всего тридцать три, а различных цветов и их оттенков бесконечное множество.

Всем-всем буквам всех-всех языков на Земле, даже уже вышедшим из употребления, действительно присвоен свой номер. Составлены таблицы не только букв, а вообще всех символов, которые могут встретиться в текстах – нот, математических значков, различных скобок, знаков доллара и евро… Значков-букв очень много. И таблицы эти постоянно расширяются. Но всё равно это в принципе конечное множество. Списки эти составлены и теперь используются всеми текстовыми редакторами и программами. А как быть с цветами?

– Тоже составить список: красный, фиолетовый, розовый.

– Ага. Розовый, светло-розовый, светло-светло розовый, потом ещё розоватый, розовенький и так далее.

Правильно, Петя. Списками с цветами не разберешься.

Я потому и решил рассказать вам о хранении картинок, что здесь есть один очень любопытный момент. Вы, наверное, знаете, что, смешивая краски двух цветов, можно получить какой-то совсем новый третий оттенок?

– Да, красный и жёлтый вместе дают оранжевый.

– А если смешать синий с красным, то получится фиолетовый.

А если нарисовать большую каляку-маляку, перемешав все-все краски, то получится большое чёрное пятно.

– Ага. У меня часто так выходит.

И всё это происходит в соответствии с законами цветовосприятия, то есть с законами физики.

– Надо будет рассказать об этом учительнице рисования!

Я думаю, она знает.

Все-все-все оттенки цветового спектра можно выразить, задавая количество всего трёх цветов – красного, зелёного и синего. Это называется цветовой моделью RGB, от «Red» – красного, «Green» – зелёного и «Blue» – синего.

Чтобы задать цвет, указывают, сколько в нем каждого из этих трёх основных компонентов. При этом обычно 255 является максимально возможным числом, что позволяет передавать шестнадцать миллионов различных оттенков. Например, R:100, G: 50, B: 80 – это тёмно-фиолетовый. Красный – это R: 255, G: 0, B: 0, то есть полное наличие красного и отсутствие остальных. Зелёный – R: 0, G: 255, B: 0.

Может, вы скажете мне, как записать в модели RGB синий цвет?

– Видимо R: 0, G: 0, B: 255.

Правильно.

Белый цвет выражается как R: 255, G: 255, B: 255, то есть наличие всех цветов, а чёрный R: 0, G: 0, B: 0, то есть полное отсутствие цветов – пустота.

– А ведь Вы говорили, что наличие всех цветов это как раз получится чёрный.

Это потому что когда вы рисуете, то наносите все цвета на белую бумагу. То есть белый уже присутствует в вашей мешанине как изначальный цвет фона. Для экрана монитора, наоборот, изначальным цветом фона является чёрный.

Кстати, есть другая цветовая модель, как раз более удобная в случаях, когда изображение готовят для печати на бумагу. Это модель CMYK. В ней все цвета задаются соотношением голубого (Cyan – буква «C»), пурпурного (Magenta – буква «M»), жёлтого (Yellow – буква «Y») и чёрного (blacK – буква «K»).

– А почему от черного буква «K», а не «B»?

В слове «black» выбрали букву «k», чтобы не путать с «Blue» – синим.

– И здесь всё по-разному! То так, то этак.

Да, тема-то очень сложная. Художники хотят, чтобы их картины были напечатаны как можно качественнее. Чтобы ни один оттенок цвета не пропал. Так что приходится поломать голову, как этого добиться.

Я, кстати, хочу здесь обратить ваше внимание, что информатика – это не какая-то отдельная наука. Посмотрите, как в случае с хранением изображений она связана и с рисованием и с физикой. Почему вы видите радугу на небе и почему она состоит из семи основных цветов, вы будете проходить на физике, когда дойдете до её раздела, под названием оптика. Цветовой круг, в котором все цвета плавно-плавно переходят из одного в другой, замыкаясь в единое кольцо, вам покажут на рисовании. И научат смешивать цвета. А информатика на основе этих знаний придумала как хранить картинки в компьютере.

Для программистов всегда существует какая-то «предметная область». Нужно знать что-то ещё, кроме самого компьютера. Поэтому в школе нет ненужных предметов. Вы не знаете, что вам потом когда-нибудь пригодится.

– И физкультура?

Физкультура, я думаю, вам уже пригождается.

Ладно, вернемся к нашим картинкам.

Рисуют или изменяют изображения, как мы уже говорили, в специальных программах – графических редакторах. Их, как и для текстов, существует довольно много. Все возможности этих редакторов придётся изучать отдельно, когда они вам понадобятся. Я уверен, что вы с этим прекрасно справитесь.

– Ага. Маша, а давай возьмём фотографию нашего класса и всем чего-нибудь смешное пририсуем.

– Давай. Только придётся себе тоже что-нибудь пририсовать, чтобы отвести подозрения. Мне, например, корону.

– А мне генеральские погоны.

– А всем остальным рожки и лохматые причёски!

Ну что ж, ради ерунды чему-то полезному научитесь. И то хлеб. Принесите потом результат показать. Только вам сначала надо отсканировать фотографию, чтобы получить файл с изображением, а потом уже изменять его в графическом редакторе.

– Мы придем к вам и будем обо всём спрашивать.

Хорошо, договорились. У меня на компьютере установлен графический редактор, который называется Photoshop.

– А вы ещё обещали рассказать про компьютерный карандаш.

Да, действительно обещал. Сейчас расскажу. И не только про карандаш, а ещё про кисточки, стирательные резинки и многое другое. Это компьютерная имитация настоящих инструментов художника. Все они собраны на специальной «панели инструментов». Вам остаётся только выбрать нужный. Тыкаешь мышкой в нарисованный карандашик или кисточку, и они сами рисовать начинают.

– Сами?

Ты мышкой водишь, а они рисуют.

– А что, карандаши всех цветов имеются?

– И к кисточкам ещё нужны краски!

Для выбранного инструмента, будь то карандаш или кисточка, можно указать цвет, толщину рисуемой линии, степень размытости и, при желании, множество других свойств. Так что получается, один компьютерный карандаш заменит вам целый набор цветных карандашей, а одна кисточка – целый арсенал художника.

– А фломастеры есть?

Неожиданный вопрос. Даже не знаю. Думаю, что в данном случае карандаш и фломастер – это одно и то же.

– А золотая краска есть? Это моя любимая.

Ну и вопросы вы задаёте. Не знаю, Маша, точно, но думаю, что можно подобрать и золотую.

– Кажется, что рисовать на компьютере очень просто.

Да. Теперь вообще можно рисовать на планшете как на бумаге. Привычно и удобно.

Конечно, для профессиональной работы дизайнеры и художники должны знать массу возможностей графических редакторов и уметь ими пользоваться. Но пририсовать рожки у вас получится и без длительной подготовки. Садитесь, попробуйте. Вот на панели инструментов карандаш, вот стирательная резинка, вот палитра, в которой можно выбирать цвет. Каждое сделанное действие можно отменить, если что-то вдруг не получилось. Просто вернуться на предыдущий шаг.

– Здорово. А то на бумаге бывает стираешь-стираешь резинкой так что дырка в бумаге получается.

– Ага. А я на рисовании как-то поставил кляксу и так мечтал о команде «Отменить»! Компьютеры всё-таки удобная штука!

Я тогда оставлю вас одних, пойду проверять контрольные работы. А завтра поговорим о форматах всяких других файлов. Ведь на компьютере хранятся и песни и фильмы и, наверное, самое интересное для вас – игры.

– Ура! Наконец-то игры! Скорее бы следующее занятие.

Урок 4: Исполняемые файлы

– Здравствуйте. Вы хотели сегодня с нами про игры поговорить.

Поговорим, не волнуйтесь. Как ваша картинка? Получилась в прошлый раз?

– Да, все очень смеялись.

Молодцы. Я вами горжусь.

А сегодня, для начала, я хочу уделить немного внимания звуковым или, как их ещё называют, аудио файлам. Такие файлы записаны, например, на музыкальных дисках. Здесь первый раз мы сталкиваемся с тем, что для них нет понятия «открыть», такого как для файлов с текстами или картинками. Как по вашему можно открыть файл с песней?

– Просто нужно, чтобы компьютер сыграл эту песню.

Правильно. Обычно по двойному щелчку мыши на аудиофайле запускается программа-проигрыватель, и начинает звучать музыка, речь или какие угодно, записанные в нём, звуки. И в контекстном меню для таких файлов первый пункт называется уже не «Открыть», а «Сыграть».

– Логично.

Да. Форматы звуковых файлов, что вам должно быть уже не удивительно, бывают разные. И программ-проигрывателей тоже очень много. Один из самых популярных аудио форматов называется «mp3», а программу, и иногда даже отдельное устройство, мини-компьютер с наушниками, называют «mp3-плеер».

Есть и другие файлы, которые надо «играть». Например видео: фильмы и различные ролики. В них записан не только звук, но и изображение. Для них тоже нужны специальные проигрыватели.

– А игры?! Ведь это их в первую очередь надо играть!

Про компьютерные игры уместнее как раз сказать не «играть», а «запускать».

Мы, наконец, подошли к самому главному, к исполняемым файлам – файлам, содержащим программы. Ведь игры – это тоже программы.

Что, по-вашему, значило бы открыть такой файл?

– Может быть, посмотреть текст программы?

Нет. Хотя вы, разумеется, можете запустить текстовый редактор и посмотреть содержимое исполняемого файла. В каком-то смысле это действительно текст программы. Только этот текст предназначен для компьютера и для вас будет выглядеть абракадаброй.

– Всё равно посмотрим, мы ведь любопытные.

Да, пожалуйста, смотрите, конечно. Мне, как учителю, любопытство учеников только в радость.

Исполняемые файлы чаще всего имеют расширение «exe» от английского глагола «execute» – исполнять.

Если до сих пор мы говорили о том, что для просмотра текстовых или прослушивания аудиофайлов нужны дополнительные программы, то для запуска исполняемых файлов уже ничего кроме самой операционной системы не нужно. Кстати, сами программы-редакторы и программы-проигрыватели – это тоже исполняемые файлы.

– «Запуск исполняемого файла». Звучит прямо как «запуск ракеты в космос».

Всё-таки программу на компьютере запустить проще, чем ракету в космос. Хотя для того, чтобы и то и другое стало возможным, умным людям пришлось немало потрудиться.

После того, как вы запускаете программу, то есть исполняемый файл, начинается самое интересное.

– Почему-то когда обещают, что начнётся самое интересное, обычно начинается самое скучное.

Ловко ты меня пристыдил. Я же не виноват, что тебе интересны только игры.

Ладно, не буду пока вдаваться в технические подробности, тем более что их действительно слишком много. Мы потом поговорим об этом отдельно. Сейчас упомяну только, что система Windows – многозадачная. Это значит, что в ней несколько разных заданий-программ может выполняться одновременно. Компьютер может в одно и то же время копировать файлы, проигрывать музыку с диска, показывать на экране картинки и скачивать что-то из Интернета.

– Я слышала, что Юлий Цезарь умел делать несколько дел одновременно.

Вообще-то, если в компьютере только один процессор, то одновременное выполнение программ – это иллюзия. Задания всё же выполняются по очереди, но процессор постоянно переключается между ними. Посчитает немного для одного, потом для другого, и снова к первому возвращается. Только он это делает так быстро, что пользователь ничего не замечает.

– А мне папа всегда говорит, чтобы я закончил одно дело прежде чем хвататься за другое.

Если бы ты работал со скоростью процессора, вряд ли папа стал бы к тебе придираться.

Ну что, про форматы поговорили, про пользовательский интерфейс Windows тоже… Кстати, насчет интерфейса. Я хочу упомянуть ещё два умных английских названия: «Drag & Drop» и «Plug & Play». Вообще-то эти две технологии между собой не связаны. Я произнес их вместе, только потому, что названия чем-то похожи.

– Ух ты! Наверное, что-то очень серьёзное. А по-русски не можете сказать?

Название «Drag & Drop» переводится как «тащи и бросай». Закорючка «&», если вы не знаете, обозначает союз «и». Можно написать «Drag and Drop».

– «Тащи и бросай»? Тяни-толкай какой-то. А что тащить и куда бросать?

Например, тащить ярлык и бросать в мусорную корзину. Или мышкой перетаскивать файлы из одной папки в другую. А ещё можно тащить файлы и бросать на ярлыки программ, и тогда программа запустится, а файл с её помощью откроется. Например, выделяете мышкой файл kolobok.txt, «перетаскиваете» его к иконке Ворда и пожалуйста – читайте на здоровье про Колобка и его друзей.

– Не помню, чтобы у Колобка были друзья. Его, кажется, все съесть хотели. А второе страшное название что значит?

«Plug and Play» переводится как «включай и работай».

– «Play» переводится как «играй». Вы что-то от нас скрываете.

От вас ничего не скроешь. «Play» действительно переводится как «играть», но в данном случае имеется в виду именно «работать».

Суть в том, что при подключении к компьютеру принтера или, например, планшета для рисования, не требуется никаких дополнительных действий. Достаточно воткнуть провод в специальное гнездо на корпусе, как компьютер тут же сообщит вам, что «обнаружено новое устройство». И с этим устройством сразу можно работать.

– Всё для людей.

Именно. Ты совершенно правильно сформулировал современный взгляд на взаимодействие человека и компьютера.

– Бедные компьютеры.

Ты, Маша, добрая душа. Но не надо жалеть компьютеры. Теперь, когда с ними работают не только учёные и программисты, а все-все-все, включая стариков и детей, лучше уж компьютер сам разберётся, что за новое устройство к нему подсоединили, чем какая-нибудь бабушка, подключающая фотопринтер с целью распечатать фотографии любимой внученьки, начнёт что-то менять в настройках операционной системы.

– Представляю себе эту продвинутую старушку.

Я не хотел её обидеть. Просто зачем делать то, чего можно не делать. Ни пользователи, ни теперь даже программисты не должны думать о тонкостях технического устройства компьютера.

– Это хорошо, не будем думать.

Ещё хочу вам рассказать об одном маленьком нюансе, тоже своего рода технологии. Мы говорили о контекстном меню, возникающем по нажатию правой кнопки мыши. Практически всегда в этом меню можно увидеть функции «Копировать» и «Вставить», по-английски «Copy» и «Paste». Так вот, копировать можно в одном окне, а вставлять в другое. Это очень удобно.

При вызове функции «Копировать» внешне ничего не происходит, но Windows запоминает дубликат выделенного объекта. После этого уже можно воспользоваться функцией «Вставить», и тогда запомненная копия будет помещена в новое место.

Этот механизм называется «Clipboard», по-русски «Буфер обмена». С его помощью, например, можно легко и удобно запомнить выделенную часть текста и поместить эту часть в какой-то другой документ, открытый в соседнем окне. Иначе текст пришлось бы печатать заново. Точно так же можно запоминать и копировать картинки, таблицы и многое другое.

Уф. Тема про Windows такая обширная оказалась. Вы хоть что-нибудь запомнили? Можете мне сказать, что такое операционная система?

– Мы же сейчас не на уроке!

– А можно я скажу?

Конечно, Маша, я слушаю.

– Операционная система – это программа-мостик между процессором и всеми остальными программами.