Главная > Mathematica 8 > Работа с графическими и звуковыми возможностями


Работа с графическими и звуковыми возможностями

Работа с графическими и звуковыми возможностями
Система Mathematica обладает превосходными графическими возможностями — от построения двумерных и трехмерных графиков до синтеза сложных изображений (например цветных карт) и динамически изменяющихся поверхностей. Эти возможности задаются встроенными в ядро графическими функциями и дополняются средствами пакетов расширения.
Например, графическая функция
Plot[f[х],{х,xmin,xmax}]
строит, график произвольной математической функции f [ х ] одной переменной х при ее изменении от минимального значения xmin до максимального хтах.
Другая графическая функция,
Plot3D[f[x,y] , { {х, xmin, хтах}, {у, ymin, углах} } ]
строит график трехмерной поверхности для математической функции f [х,у] двух переменных, изменяющихся в указанных пределах. Примеры применения этих функций приводились ранее.
Каждая графическая функция в ответ на обращение к ней возвращает графический объект — тот или иной рисунок. Именно поэтому в системе Mathematica для построения графиков используются функции, а не операторы, как в большинстве языков программирования. Это говорит о том, что понятие функции в данной системе существенно расширено.
Возвращаемый графической функцией объект представлен ячейкой с соответствующим графиком. Ряд параметров такого объекта, такие как размеры графика, используемые цвета, толщина линий и т. д., задаются по умолчанию. Помимо указанных параметров в их список могут включаться специальные опции и директивы, расширяющие возможности графики. С их помощью можно управлять выводом координатных осей и текстовых надписей, менять размеры графика, строить графики типовых геометрических фигур и т. д. Эти возможности мы рассмотрим позднее.
В меню Cell можно найти ряд команд, относящихся только к ячейкам вывода с графическими и звуковыми объектами (см.) — ранее, в версиях ниже Mathematica 3.0, они были расположены в меню Graph.
В общих чертах назначение этих команд очевидно. Например, исполнение команды анимации для документа, содержащего подготовленный для анимации график, вызывает появление внизу окна анимационного проигрывателя.
Демонстрация на уроках математики или физики демонстрационных анимационных картинок в среде Mathematica 3/4 производит не изгладимое впечатление. Однако при их описании в обычных книгах эффект от созерцания таких картинок исчезает, поскольку анимация при этом невозможна. Тем не менее, показ отдельных фаз анимации позволяет улучшить восприятие материала и в данном случае.
Мы рассмотрим эти команды более детально после описания графических и звуковых возможностей систем Mathematica.
Операции форматирования ячеек
Mathematica обладает обширными возможностями форматирования ячеек ввода и вывода. К этим возможностям относятся изменение размеров и цвета символов, выбор шрифтов, задание цвета фона и т. д.
Команды меню Format
Средства форматирования сосредоточены в меню Format.
В системах Mathematica 3/4 это меню содержит множество позиций, дающих практически неограниченные средства форматирования документов. Большинство из них обычному пользователю может никогда и не понадобиться — вполне достаточно установок, используемых по умолчанию. Однако при решении специфических задач, например при подготовке документов к полиграфическому изданию, наличие многочисленных средств форматирования становится далеко не лишним.
Изменение стиля документов
Команда Style открывает подменю стандартных стилей ячеек. Стилем ячеек называют совокупность параметров, задающих вид ячеек. Прежде всего это используемые наборы шрифтов, размеры символов, различные виды выделений и т. д.
На представлена серия ячеек ввода, отформатированная под все возможные стандартные стили. Стили существенно отличаются друг от друга, что позволяет легко распознавать их визуально. Самые распространенные из них — это текстовые ячейки разного стиля и ячейки ввода и вывода.
Следующие две команды меню Format — это ScreenStyleEnvironment и PrintStyle-Environment Данные подменю служат для изменения текущего формата ячеек документа при его наблюдении на экране дисплея и при печати. Возможны следующие установки:

  • Working — рабочий стиль (типичный);
  • Presentation — презентационный (увеличенные размеры символов);
  • Condensed — сжатый (уменьшенный размер символов);
  • Ptintout — принтерный (оптимальный для печати).

Смысл глобальной замены стиля довольно очевиден. Можно порекомендовать читателю самостоятельно просмотреть различные документы после их форматирования тем или иным стилем.
Опции стилей и программ и их изменение
Команда-ShowExpression служит для управления показом выражений в стандартном и развернутом видах. Например, введем и исполним простое выражение при отключенном режиме ShowExpression:
2*Log[3]/Exp[5]
2Log[3]/Е5
Здесь вид ячеек стандартный. А теперь, выделив эти ячейки и исполнив команду ShowExpression (Shift+Ctrl+E), получим представление в развернутом формате:
Cell["2*Log[3]/Exp[5]", "Input",
CellLabel->"In[53]:="]
Cell[BoxData[
FractionBox[
RowBox["2", " ",
RowBox["Log", "[", "3", "]"]],
SuperscriptBox["E", "5"]]], "Output",
CellLabel->"Out[53]="]
Такой формат является внутренним в том смысле, что он характерен для внутреннего представления вывода на экран дисплея, принятого в языке программирования системы Mathematica. Словом, это типичная программа для вывода указанных выражений. Чем сложнее выражение, тем длиннее и непонятнее для непосвященных выглядит его развернутое представление во внутреннем формате.
Читатель, вероятно, догадался, что наглядность представления информации на экране дисплея и при печати в системе Mathematica достигается дорогой ценой — каждую «приятную мелочь» приходится программировать, используя при этом функции и команды встроенного языка системы. При этом часто используются опции — специальные указания, задающие объектам системы особые свойства. Опции обычно записываются в виде
Имя_0пции->3начение_0пции
Даже в приведенном простом примере программы используются две опции.
Поспешим успокоить рядового пользователя системы Mathematica — опции задаются по умолчанию настолько удачно, что можно вообще не вспоминать о них, работая с системой без программирования. Тем не менее, система позволяет контролировать и изменять опции, используемые в программах. Для этого служит специальный инспектор опций, запускаемый командой меню Format -> Option Inspector (Shift+Ctrl+0). Эта команда выводит окно инспектора опций.
Фактически, инспектор опций обеспечивает визуально-ориентированное изменение программ в части, касающейся установок опций. Окно инспектора не только дает представление о многочисленных опциях в программах, но и обеспечивает возможность их удобного изменения с целью решения особых задач представления информации. Еще раз отметим, что это нужно достаточно опытным пользователям и может не учитываться в начале работы с системой.

Команда Remove Options убирает все опции, введенные пользователем, и восстанавливает исходное состояние системы — то, с которым и целесообразно работать в большинстве случаев.

Статьи по теме

Комментарии запрещены.