Машина графикасындағы стандарттау

Теміртау, 2020 ж.

Компьютерлердің дамуының бастапқы кезеңі ақпаратты көрсетудің интерактивті құрылғыларының болмауымен сипатталады. Содан кейін есептеу нәтижелері картадағы тесіктер немесе қағазға басып шығару түрінде алынды. 1951 жылы американдық whirlwind компьютері әлемде алғаш рет интерактивті ақпарат шығару құрылғысын алды — "жарық зеңбірегі", яғни операторға деректерді тікелей экраннан оқуға мүмкіндік беретін катодты сәулелік түтік. Содан бері компьютердің графикалық жүйесі революциялық өзгерістерге ұшырады, олардың негізгілері:

• 
  нақты уақыт режимінде үш өлшемді графиканы өңдеу;
  
• 
  үлкен экранды сандық мониторларға сурет шығару;
  
• 
  екі немесе одан да көп мониторларды, сондай-ақ теледидарлар мен бейне проекторларды қосу мүмкіндігі.
  

1.2. Графикалық жүйелердің түрлері

2D класты графикалық жүйелер

GKS-негізгі графикалық жүйеге арналған ISO стандарты. Алғаш рет 1982 жылы жарық көрді. 1985 жылы халықаралық стандарт ретінде қабылданды. C, Fortran, Pascal, Ada тілдеріне арналған GKS сипаттамалары жасалды. GKS стандартына сәйкес немесе ескере отырып, GKS-3D және PHIGS сияқты көптеген графикалық жүйелер жасалды.

- Басқару функциялары бірнеше логикалық енгізу/шығару станцияларымен жұмыс істеуді қамтамасыз етеді. Жұмыс станцияларының санаттарының бірі-метафайл. Жүйенің күй кестесіне, сондай-ақ жұмыс станцияларының конфигурация және күй кестелеріне қолдау көрсетіледі. Жүйенің мүмкіндіктері мен ағымдағы жай-күйін сұраудың 100-ден астам функциясы бар.

- Шығару функцияларын алты примитив қолдайды-сынған сызық, маркерлер жиынтығы, толтырылған аймақ, мәтін, ұяшықтар массиві және жалпыланған графикалық примитив. Атрибуттарды басқарудың 30-дан астам функциясы (сызықтар, маркерлер, толтыру және мәтін) атрибуттарды жеке өзгертуді және оларды жұмыс станцияларымен байланысты топтарға біріктіруді қамтамасыз етеді. Екі сатылы координаталық түрлендіру-жұмыс станциясын қалыпқа келтіру және түрлендіру.

- Сегментацияға қолдау көрсетіледі. Сегменттердің атрибуттары-көріну, орналасу, бөлектеу, басымдық, түрлендіру. Сегменттерді жұмыс станциясына көшіруге, алып тастауға, басқа сегменттерге қосуға болады.

- Растрлық функциялар жоқ. Пайдаланылған түс моделі-RGB индекстелген кестесі (қызыл-жасыл-көк).

- Енгізу функциялары координаталарды, сызықтарды, сандарды, мәтіндік жолдарды, сондай-ақ таңдау және бағыттау құрылғыларын логикалық енгізу құрылғыларына қолдау көрсетеді. Кіріс құрылғылары сұрау, сұрау және оқиғаларды өңдеу режимдерінде жұмыс істей алады.

MGKS немесе MiniGKS - сегменттеусіз және сауалнама мүмкіндіктерінің ең аз санымен GKS-тің қысқартылған нұсқалары. Бұл жобалар стандартты әзірлеушілердің назарынан тыс қалды, бірақ нақты графикалық жүйелердің көптеген әзірлеушілері қолдады.

CGI-виртуалды құрылғы интерфейсіндегі стандарт жобасы (ISO, 1986). Талқылау кезеңінде бұл жоба VDI деп аталатын басылымдарда пайда болды. CGI қолданбалы емес, графикалық жүйелерді жасаумен айналысатын жүйелік бағдарламашыларға бағытталған. CGI функционалдық мүмкіндіктері бұрын әзірленген GKS және CGM (Computer Graphics Metafile) жобаларын ескере отырып қалыптастырылған. PostScript және X Window System жобаларының әсері байқалады.

- Шығару функциялары сызықтармен, көпбұрыштармен, тіктөртбұрыштармен, маркерлермен, мәтіндермен, доғалармен, шеңберлер мен эллипстің сегменттерімен, сондай-ақ осы примитивтерден тұратын жабық фигуралармен жұмыс істеуді қолдайды. Жабық нысандарды бояуға, көлеңкелеуге немесе растрлық үлгімен толтыруға болады. CGI атрибуттар жиынтығы GKS атрибуттар жиынтығына ұқсас. Трансформация құбыры жұмыс станциясын түрлендірумен шектеледі.

- Сегменттеу функциялары GKS-тегі функцияларға ұқсас.

- Растрлық функциялар көрсетілетін және виртуалды бит карталарымен жұмыс істеуді қолдайды. Алғашқы бөлігі болып табылады жады бар құрылғы. Екіншісі толық түсті немесе екі тондық пиксель матрицалары болуы мүмкін. Екі тондық виртуалды бит карталары аймақтарды толтыру операциясына, сондай-ақ таңбаларды, маркерлерді, курсорларды және т.б. орнатуға арналған маска ретінде қызмет ете алады. Пикселдерді шығару кезінде түрлі түсті араластыру режимдері енгізілді (and, or, xor,...).

- Енгізу функциялары кейбір толықтырулармен GKS - ке ұқсас. Белгілі бір оқиғаға байланысты жеке құрылғылардың жұмыс режимін орнатуға мүмкіндік беретін триггер ұғымы енгізілді. Неғұрлым нақты, анықтама, Эхо және растау ұғымдары анықталған. Екі жаңа логикалық енгізу құрылғысы енгізілді-растрлық аймақ және жалпыланған енгізу құрылғысы.

- Шығару функциялары нүктелердің, сызықтардың, доғалардың, шеңберлердің, тіктөртбұрыштардың бейнесін, сонымен қатар көпбұрыштарды, секторларды, сегменттерді және тіктөртбұрыштарды толтыруды қамтамасыз етеді. PostScript тіліне ұқсас, сынған сызықтарды дөңгелектеу әдісін және толтыру ережесін анықтайтын атрибуттар бар. Мәтін шығару мүмкіндіктерін бай қаріп кітапханасы қолдайды. Координаталық түрлендіру құбыры жоқ.

- Деректерді құрылымдауға немесе сегментациялауға қолдау көрсетілмейді.

- Растрлық функциялар бит және пиксель матрицаларын (Bitmap, Pixmap) басқаруға кең мүмкіндіктер береді. Сонымен қатар, пиксель матрицаларын толтыру үлгісі ретінде, ал бит матрицаларын кесу маскасы ретінде пайдалануға болады. Пайдаланылған түс моделі-RGB.

- Негізгі деңгейдегі енгізу функциялары тінтуір мен пернетақтадан оқиғаларды өңдеудің дамыған механизмін қамтамасыз етеді. Жоғары деңгейдегі функциялар (x Toolkit және виджеттер кітапханасы) мәзірмен, диалогтық панельдермен, көру жолақтарымен және т. б. жұмыс істеуді қамтамасыз етеді.

Microsoft Windows-IBM MS DOS амалдық жүйесінің үстіндегі көп терезелі қондырма. Windows NT нұсқасы толыққанды операциялық жүйеге айналды. Көп функциялы режимді қамтамасыз етеді. Жүйенің графикалық функциялары X Window-та бар функцияларға ұқсас, бірақ функция параметрлерінде дисплей идентификаторы жоқ. Метафайл қолдайды.

NeWs (Sun Microsystems,1987) және Display Postscript (Adobe Systems, 1990) - PostScript-ке негізделген көп функциялы графикалық жүйелер. PostScript тілінен мұраға қалған тиімді графикалық мүмкіндіктерге ие болыңыз. NeWS жүйесінде 3D траекториясы пайда болды.

3D класты графикалық жүйелер

- Шығару функциялары жеті 3D примитивтерімен толықтырылған-3D префиксі бар GKS және 3D толтырылған аймақтар жиынтығымен бірдей. соңғы қарабайыр үшін сызық атрибуттарына ұқсас контур атрибуттары енгізілген. Жасырын сызықтар мен беттерді жою алгоритмдерін басқару үшін атрибут енгізілді. 3D-түрлендірулер 3D-қалыпқа келтіру, түрлік түрлендіру, 3d-жұмыс станциясын түрлендіру енгізілді. Түрлік түрлендіру параллель және Орталық проекция жасауға мүмкіндік береді.

- Сегменттеу функциялары 3D сегменттерімен жұмыс істеу мүмкіндігімен кеңейтілді. 3D сегменттерін түрлендіру енгізілді.

- Енгізу функциялары 3D координаттары мен 3D сызықтарын енгізуге арналған екі логикалық құрылғымен толықтырылған.

Xgks, Gex-X Window және GKS/GKS-3D жүйелерін біріктіру жобалары. стандарттау әдебиетінде талқыланды, бірақ одан әрі дами алмады.

PHIGS-иерархиялық құрылымдалған графикалық нысандармен интерактивті манипуляция мүмкіндігін қамтамасыз ететін GKS-3D стандартына (ANSI-1986, ISO-1989) балама. PHIGS+ және РЕХ жобаларында одан әрі дамыды. GKS-3D салыстырмалы сипаттамалары келесідей:

Бірнеше түсті модельдерге қолдау көрсетіледі - RGB, CIE (Commission Internationale de l ' Eclairage), HSV (Hue-Saturation-Value), HLS (Hue-Lightness-Saturation). 3D қалыпқа келтіруді түрлендірудің орнына модельдік түрлендіру енгізілді.

- Сегменттердің орнына иерархиялық деректер құрылымы енгізілді. Құрылымдарға примитивтер, атрибуттар, түрлендірулер, графикалық емес мәліметтер, сонымен қатар басқа құрылымдарға сілтемелер кіруі мүмкін. Өңдеу құралдары құрылым элементтерін жоюға және көшіруге мүмкіндік береді. Элементтерді іріктеп көрсетуді, оларды таңдауды және т. б. жүзеге асыратын сүзу механизмі қосылған.

PHIGS + (немесе PHIGS-PLUS) - жарықтандыру, жартылай реңкті бояу және күрделі беттерді тиімді сипаттау саласындағы қолданбалы бағдарламалардың негізгі талаптарын қамтамасыз етуге бағытталған PHIGS (ISO/ANSI Draft 1990) кеңейту жобасы. Осы мақсаттар үшін phigs+ - те келесі примитивтер жиынтығы бар:

- деректері бар полилиний жиынтығы,

- қисынсыз в-сплайн қисығы,

- қисынсыз в-сплайнның деректермен қисығы,

- деректері бар үшбұрыштар жолағы, деректері бар төрт бұрышты ұяшықтар жиынтығы,

- иррационалды в-сплайнның беті,

- деректермен иррационалды в-сплайнның беті.

"Деректермен" жұрнағы бар қарабайырлар қарабайырдың анықтамасының бөлігі болып табылатын қосымша ақпаратты қосуға мүмкіндік береді. Мысалы, әр бетке және/немесе шыңға арналған үшбұрыштар жиынтығы жағдайында түс комбинациясын, қалыпты және қолданбалы деректерді орнатуға болады. Әрі қарай, дисплей кезінде қандай деректерді пайдалану керектігін және қайсысын өткізіп жіберуді анықтайтын басқару механизмі бар. PHIGS + беттің алдыңғы және артқы беттерін геометриялық нормаль негізінде ажыратады. Алдыңғы және артқы беттер үшін түрлі түсті мәндер мен басқа атрибуттарды анықтауға болады. Жарықты есептеу үшін геометриялық сипаттамалардан басқа, бетінің шағылысу қасиеттері, сондай-ақ түс көздерінің орналасуы және олардың сипаттамалары берілген.

Reh (MIT x Consortium) - PHIGS+қолдау үшін X Window жүйесін кеңейту жобасы. XPHIGS - тің бастапқы нұсқасы 1.0 - 1987, PEX-тің соңғы нұсқасы 6.0-1992. Екі жүйенің бірі (екіншісі - OpenGL) қазіргі таңда шынайы бейнелерді жасау үшін ең дамыған аспаптық құралдарды қамтамасыз етеді. Reh жобасының мәні-PHIGS+ функцияларын қамтамасыз ету үшін X протоколы мен x серверін кеңейту механизмін сипаттау, бұл ең алдымен жүйелік бағдарламашыларға арналған. Қолданбалы бағдарламашының көзқарасы бойынша кеңістіктік нысандарды бейнелеу бөлігіндегі rech функционалдығы PHIGS + жүйесіне сәйкес келеді. Алайда, 5.2 нұсқасынан бастап, қадамдардың жойылуын (antialiasing) және Беттерді текстуралауды қамтамасыз ететін жаңа мүмкіндіктер пайда болды. Растрлық кескіндермен жұмыс істеу құралдарына X Window және қосымша кеңейтімдер көмегімен қолдау көрсетіледі.

OpenGL-1993 жылы Silicon Graphics компаниясы ұсынған, қолданбалы бағдарламашының интерфейсін реттейтін стандарт. Бұл жобаның негізін қалаушы-IRIS GL (SGI 1988). Бастапқыда X Window жүйесінде жұмыс істеуге бағытталған. OpenGL-ді барлық дерлік жетекші өндірушілер қолдады, атап айтқанда Windows NT ОЖ-де осы стандарт бар. Функционалдығы бойынша OpenGL соңғы нұсқалардың РЕХ жүйесіне сәйкес келеді, бірақ бағдарламалау стилінде біршама ерекшеленеді. Сонымен қатар, rech-тен айырмашылығы, растрлық суреттермен жұмыс істеудің өзіндік дамыған құралдары бар. Графикалық деректермен алмасу стандарттарын шартты түрде қосалқы топтарға бөлуге болады:

- графикалық метафайлдар,

- проблемалық-бағытталған хаттамалар,

- растрлық графикалық файлдар.

Метафайл әдетте кез-келген графикалық жүйенің ажырамас бөлігі ретінде жасалады. Сонымен қатар, оның функционалдығы осы жүйенің мүмкіндіктеріне сәйкес келеді. Кодтау әдісі келесі критерийлердің бірімен бағдарламалық жасақтамада таңдалады:

- кодталған ақпарат көлемінің минималдылығы,

- кодтау және декодтау үшін ең аз уақыт,

- көрнекілік (оқу және редакциялау мүмкіндігі).

Таңдалған кодтау әдісіне байланысты метафайлды суреттерді сақтау және беру құралы, жеке ішкі жүйелердің өзара әрекеттесу протоколы, кескіндерді сипаттау тілі ретінде пайдалануға болады.

GKSM - GKS Metafile

CGM - Computer Graphics Metafile

NAPLPS - North American Presentation Level Protocol Syntax

HPG - Hewlett Packard Graphics Language

PostScript - Adobe Systems' Language

WMF - Microsoft Windows MetaFile

GEM - GEM Draw File Format

PIC - Lotus Graphics File Format

SLD - AutoCad Slide File Format

GKSM - GKS жүйесі шеңберіндегі графикалық метафайлға арналған de-facto стандарты (GKS стандартына "Е" қосымшасы). Функционалдығы бойынша GKSM GKS жүйесіне толығымен сәйкес келеді, сондықтан оны стандартты GKS жүйелерінде оңай түсіндіруге болады. Gksm-де кодтау GKS метафайлын көруге және өңдеуге мүмкіндік беретін мәтіндік болып табылады.

CGM-графикалық метафайлға арналған ISO стандарты. Функционалды түрде CGM CGI стандартына сәйкес келеді. CGM - де кодтаудың үш әдісі бар-символдық, екілік және мәтіндік. Символдық кодтау ең ықшам және ақпаратты сақтауға және тасымалдауға арналған. Екілік кодтау кодтау/декодтау үшін аз күш жұмсауды қажет етеді және жүйелік пайдалануға арналған. Мәтіндік кодтау ең айқын және графикалық файлдарды визуалды түрде қарауға және өңдеуге мүмкіндік береді.

NAPLPS-VIDEOTEX желілерінде графикалық деректерді ұсыну стандарты. Осы Хаттаманы әзірлеудегі негізгі талаптар мыналар болды: алфавиттік-цифрлық деректер ағынында графикалық ақпаратты беру мүмкіндігі, берілетін деректер көлемінің минималдылығы, түсіндіру үшін күш-жігердің минималдылығы және суреттерді қарапайым құрылғыларға шығару мүмкіндігі. Осы талаптарды қамтамасыз ету жеті немесе сегіз биттік ASCII кодтарына графикалық ақпаратты жинаудың тиімді әдісін жасауға әкелді. Дәл осындай талаптар хаттаманың функционалдығын шектеуге әкелді, бұл пайдалану кезінде суреттердің жоғары сапасын алуға мүмкіндік бермейді. заманауи графикалық құрылғылар.

HPG-Hewlett-Packard компаниясының осы фирма шығаратын графикалық құрылғылармен (ең алдымен графопостроителями) өзара әрекеттесу хаттамасына арналған стандарты. Онда графикалық функциялардың аз саны бар, оқуға және түсіндіруге оңай. Жеке компьютерлердегі кейбір графикалық жүйелерде HPGL графикалық метафайл ретінде қолданылады.

PostScript-бұл электронды басып шығару құрылғыларына, ең алдымен лазерлік принтерлерге арналған беттерді сипаттау тілі. Ол әртүрлі ажыратымдылықтағы құрылғыларда жоғары сапалы құжаттарды алу мүмкіндігін қамтамасыз етеді. PostScript-тің күрделі суреттерді сипаттау үшін кең мүмкіндіктері бар. Әрине, PostScript-тің көрінуіне байланысты, басқа бағдарламалау тілдері сияқты, ақпаратты кодтаудың минималдылығы тұрғысынан оңтайлы емес. Сондықтан оны графикалық метафайл ретінде пайдалану іс жүзінде мүмкін емес болып көрінеді. Алайда, ол жоғары ажыратымдылықтағы басып шығару құрылғыларында ойнауға арналған мәтіндік және графикалық құжаттарды беру кезінде қажет болады.

IGES - Initial Graphics Exchange Specification

SET - Standard d'Exchange et de Transfert

PDDI - Product Data Definition Interface

МАР-Manufacturing Automation Protocol

VDAFS - Verband der Deutschen Automobilindustrie-Flachen-Schnittstelle

PDES - Product Data Exchange Standard

STEP - Standard for Exchange Product Model Data

EDIF - Electronic Design Interchange Format

DXF - Autocad Data eXchange Format

Басқа салаларда әзірге тек бір немесе бірнеше ұйымда қолданылатын жергілікті стандарттар бар.

Растрлық графикалық файлдар графикалық ақпаратты сақтау және тасымалдау үшін, деректерді өңдеу жүйелерінде және дербес компьютерлерді, сондай-ақ лазерлік және сиялы басып шығару құрылғыларын пайдаланатын ғылыми-техникалық құжаттаманы дайындауда белсенді қолданыла бастады. Растрлық файлдардың негізгі сипаттамалары-ақпаратты орау (қысу) әдісі және қолдау көрсетілетін түс моделінің түрі. Бастапқыда растрлық файлдарда тек статикалық кескіндер болды.- Жақында динамикалық (анимациялық) кескін форматтарын стандарттау бойынша жобалар пайда болды. Бүгінгі таңда растрлық файлдардың көптеген форматтары қолданылады. Олардың кейбіреулері (мысалы, GIF, TIFF, RLC) кең таралған және қолдау тапты.. басқалары көпшіліктің мойындауын күтуде, ал басқаларын тек әзірлеушілер қолдайды.

GIF - Compuserve Graphics Interchange Format

TIFF - Aldus & Microsoft Tag Image File Format

РСХ-ZSoft РС Paintbrush format

RLE - Compuserve & Teletext Run Length Encoded

VMR-Microsoft Windows BitMaP

LBM - Deluxe Paint format

PIC - Pictor/PC Paint forma

МАС-MacPaint format

IMG - Gem Paint format

CUT - Dr. Halo Cut files

JPEG - Joint Photographic Experts Group

MEPG - Moving Pictures Experts Group

FLC - AutodeskAnimator

MPEG-динамикалық кескіндерді және олармен байланысты дыбыстық ақпаратты кодтауға арналған ISO стандарты.

VMR, LBM, PIC, IMG, CUT, FLC және басқа да көптеген форматтар-тиісті бағдарламалық жүйелерде растрлық кескіндерді ұсынудың жергілікті стандарттары.

2. Графикалық жүйелерді дамыту саласындағы стандарттары

Сур. 1.1. Желідегі жұмысты ұйымдастыру моделі

Жұмыс сеансының басында пайдаланушы терминалдық ЭЕМ-ге қосылған дисплейдің алдында орналасады, терминалдық бағдарламаны бастайды және оған қажетті қызмет көрсетілетін желі ЭЕМ-мен байланыс орнатады. Негізгі Компьютердің қолданбалы бағдарламасы, қажет болған жағдайда, енгізу/шығаруды орындау үшін, желілік графикалық протоколы бар қолданбалы бағдарламаның интерфейсі болып табылатын қызмет көрсету бағдарламасын қолданады.

Терминал бағдарламасы хаттаманы тиісті аппараттық-тәуелді формада түсіндіру үшін және қоршаған ортаға енгізу және сұрау функцияларын орындау үшін қолданылады.

Желідегі деректер тек стандартты түрде беріледі, сондықтан тарату жағында кодтау, ал қабылдау бөлмесінде ақпаратты декодтау жүзеге асырылады. Шығару протоколының екі деңгейі бар: сегменттелген және құрылымдалған форматтар. Сегменттелген форматта кескін графикалық примитивтердің (нүктелер, сызықтар, мәтін жолдары) тізімі болып табылатын жеке сегменттерден жасалады. ТП тек кодтауды орындайды және қарапайым болуы мүмкін. Құрылымдық форматта кескін примитивтер мен басқа ішкі карталардың қоңырауларынан тұратын жеке ішкі карталардың қоңырауларынан тұрады. Берілетін деректердің көлемі азаяды, бірақ ТМ-де, әдетте, түрлендірудің бағдарламалық жасақтамасы қажет.

Орналастыру, скалярлық мәнді енгізу, батырманың күйін енгізу (қосу/өшіру), таңбалар жолын енгізу, уақытты енгізу үшін қолданылатын виртуалды енгізу құрылғыларымен жұмыс істеу үшін екі әдіс қолданылады: 1) енгізу құрылғысының күйін сұрау және алу, мысалы, таңбалар жолы; 2) пайдаланушыға енгізу оқиғасының туындауына әкелетін әрекеттерді жасауға және бас ЭЕМ-де оқиғаның "хабарламасын" алуға рұқсат беру.

Аппараттық Тәуелсіздік пайдаланылатын құрылғылардың конфигурациясы мен мүмкіндіктерін анықтауға мүмкіндік беретін сауалнама арқылы қамтамасыз етіледі. Мүмкіндіктерге бейімделу қолданбалы және сервистік бағдарламалардың қажетті параметрлерімен жүзеге асырылады.

Машина графикасындағы стандарттау жөніндегі халықаралық қызмет

Тұжырымдалған талаптарды қанағаттандыратын қолданбалы графикалық жүйенің құрылымы алты деңгейлі модель түрінде ұсынылуы мүмкін (сурет. 1.2).

Сур. 1.2. Қолданбалы графикалық жүйенің деңгейлік моделі

Шығару кезінде ақпаратты түрлендіру процесі келесі кезеңдерден тұрады (сурет. 1.2):

• 1. Модельдік түрлендіру. Жергілікті координаттар жүйесінде орнатылған жеке объектілердің геометриялық модельдерінің проблемалық бағдарланған деңгейі кейбір бірыңғай (әлемдік) координаттар жүйесінде жиынтық объектінің сипаттамасын құрайды. Жиынтық объектінің сипаттамасы графикалық жүйеге беріледі.

• 2. Қалыпты түрлендіру. Графикалық жүйе сипаттаманы әлемдік, әдетте еркін, координаталар жүйесінен деп аталатын жүйеге аударады.координаталардың өзгеруінің белгіленген шектері бар құрылғының қалыпқа келтірілген координаттары, мысалы, (0, 0) - ден (1, 0) - ге дейін.

• 3. Сегменттерді түрлендіру. Егер графикалық жүйе кескіннің жеке бөліктерін (көбінесе сегменттер деп аталады), мысалы, кескіннің жеке бөліктерін тәуелсіз орналастыру үшін манипуляциялау құралдарын ұсынса, онда мұндай түрлендірулер қажет болуы мүмкін.

• 4. Түрлік түрлендіру. 3D кескін сипаттамасы және 2D шығыс құрылғысы жағдайында суретті берілген сурет жазықтығына проекциялау қажет. Керісінше, 2D көрінісімен және 3D Шығыс құрылғысымен суретті орналастыруға байланысты түрлендіруді орындау керек. Бұл түрлендірулерді орындау кезінде, әрине, кескіннің бөліктерін кесу қажет болуы мүмкін. Осы кезеңнен кейін кескіннің сипаттамасы кез-келген құрылғыға шығаруға жарамды кейбір аппараттық тәуелсіз түрде дайын болады.

• 5. Жұмыс станциясын түрлендіру. Белгілі бір құрылғыға шығу үшін деректерді аппараттық тәуелсіз формадан құрылғының координаттарына түрлендіру қажет.

Сур. 1.3. Графикалық жүйеде координаталық ақпаратты түрлендіру схемасы

Портативті графикалық жүйенің тұжырымдамалық моделі суретте көрсетілген. 1.4. Ондағы сызықтар стандарттау кезінде портативті қамтамасыз етілуі мүмкін интерфейстерді білдіреді.

Стандарттаудың жоғарғы деңгейі-IGES АЖЖ компоненттерінің қозғалғыштығын қамтамасыз етуге арналған.

Сур. 1.4. Портативті графикалық жүйенің архитектурасы

Есептеу жүйелері мен бағдарламалау тілдерінен Тәуелсіздік тиісті бағдарламалау пәнімен және бағдарламалау жүйелерімен өзара әрекеттесумен қамтамасыз етіледі.

Машина графикасындағы стандарттау бойынша ISO, IEC қызметі

Ақпараттық технологиялар саласында халықаралық стандарттарды қалыптастыратын басты ұйымдар ISO (International Organization for Standartization) және IEC (International Electrotechnical Commission) болып табылады. 1987 жылдың соңында ақпараттық технологиялар саласындағы стандарттау мақсатында алғашқы бірлескен техникалық комитет (JTC1) ISO/IEC құрылды. Машина графикасындағы стандарттаумен 24-ші кіші комитет айналысады (ISO/IEC JTC1/SC24). 1988 жылы осы кіші комитеттің тұрақты кеңестік бөлігі құрылды. Негізгі стандарттар [4]:

• 1. GKS (Graphical Kernel System) - 2D аппараттық-тәуелсіз машина графикасына арналған негізгі функциялар жиынтығы.

• 2. GKS - 3d (Graphical Kernel system for 3 Dimensions) - 3D-де негізгі функцияларды қолдау үшін GKS кеңейтімі.

• 3. PHIGS (Programmer ' s Hierarchical Interactive Graphics System) - GKS - 3D-ге ұқсас 3D графикасының негізгі функцияларының жиынтығы, бірақ GKS-3D-ден айырмашылығы, сегменттерге топтастырылған графикалық примитивтерді тікелей шығаруға бағытталған, Графикалық ақпарат деректердің иерархиялық құрылымында жинақталады. Жалпы, PHIGS объектілердің геометриясын сипаттайтын графикалық деректерді тез өзгертуді қажет ететін қосымшаларға бағытталған.

А. тілдік интерфейстер (Language bindings) - стандартталған бағдарламалау тілдерінде функционалдық графикалық стандарттардың функциялары мен деректер түрлерін ұсыну.

• 5. CGM (Computer Graphics Metafile) - Графикалық ақпарат алмасудың аппараттық-тәуелсіз форматы. Суреттерді сипаттайтын ақпаратты беру және есте сақтау үшін қолданылады.

• 6. CGI (Computer Graphics Interafce) - графикалық жүйенің аппараттық-тәуелді және аппараттық-тәуелді деңгейлері арасындағы деректерді басқару және алмасуға арналған негізгі элементтер жиынтығы.

• 7. CGRM (Computer Graphics Reference Model) - машина графикасындағы болашақ стандарттарға қатысты ұғымдар мен қатынастарды анықтайтын машина графикасындағы стандарттар моделі.

• 8. Тіркеу - Шығыс примитивтерінің, жалпыланған примитивтердің, escape-функциялардың (құрылғылардың аппараттық мүмкіндіктеріне қол жеткізу үшін) және басқа графикалық элементтердің стандартталған аспектілерін тіркеу механизмі.

• 9. Іске асыруды графикалық стандарттарға сәйкестікке тестілеу - бұл жобаның негізгі мақсаттары: іске асырудың графикалық стандарттарға сәйкестігін анықтау үшін қолданылатын стандартталған тесттердің сипаттамаларын нақтылау және сәйкестік ережелеріне қатысты функционалды стандарттарды әзірлеушілерге нұсқаулар жасау.

24-ші кіші комитеттің құрамында 5 жұмыс тобы бар (WG):

WG1: сәулет. Бұл топтың мақсаты-машиналық графика стандарттарының CGRM моделін дамыту.

WG2: қолданбалы Интерфейстер. Қолданбалы интерфейстер үшін функционалдық сипаттамаларды стандарттау.

WG3: метафайлдар және құрылғылармен интерфейстер. Метафайлды және құрылғылармен интерфейсті қоса алғанда, Графикалық ақпарат алмасуды стандарттау.

WG5: тексеру, тестілеу және тіркеу. Машиналық графиканың функционалдық стандарттарының және графикалық қарабайырларды тіркеу әдістері мен рәсімдерінің сәйкестігін тексеру және іске асырылуын тестілеу әдістері мен рәсімдерін әзірлейді.

Стандарттарды жіктеу

Бірі-күріш. 9.4 бағдарламалық жасақтаманың ұтқырлығын қамтамасыз ету үшін стандарттау қажет екенін көруге болады:

• - негізгі графикалық жүйе, яғни графикалық интерфейсті стандарттау (негізгі графикалық функциялардың жиынтығы)-Core System, GKS, GKS-3D, PMIG, PHIGS, PHIGS+ және т. б.;

* - графикалық хаттама (ақпарат алмасу тәртібі мен ережелері) - IGES, CGM және т. б.

Бұдан әрі халықаралық графикалық стандарттар болып табылатын графикалық интерфейстер, содан кейін графикалық хаттамалар қарастырылады, олардың көпшілігі де - факто стандарттары және тек біреуі - CGM-халықаралық стандарт.

Core-System

Жүйеде келесі функциялар топтары ерекшеленеді: шығару; дисплей файлын сегментациялау; примитивтердің атрибуттарын (түсі, жарықтығы, сызық ені және т.б.) және сегмент атрибуттарын (түрі, көрінуі, көрінуі және т. б.) орнату және сұрау; визуализация; көрсеткіш, пернетақта, батырма, локатор, сенсор сияқты виртуалды кіріс құрылғыларынан енгізуді орындау; арнайы аппараттық мүмкіндіктерді басқару және қол жеткізу.

Сур. 1.5. Core-SYSTEM негізіне алынған графикалық жүйенің моделі

Шығару деңгейінің тобы мыналарды қамтиды:

* - Шығыс примитивтерінің, олардың атрибуттарының және визуализация операцияларының толық жиынтығын қолдайтын және суреттерді іріктеп өңдеуді қажет етпейтін қосымшаларға арналған негізгі Шығыс;

* - буферленген Шығыс алдыңғы деңгейге қосымша сақталған сегменттерді кескін түрлендірусіз пайдалануға мүмкіндік береді-Шығыс кезінде сегменттегі графикалық ақпаратты түрлендіру.

Кіріс деңгейлері тобына мыналар кіреді:

* - енгізу жоқ, яғни пассивті қосымшалар үшін қолданылады;

* - синхронды енгізу-енгізу қолданбалы бағдарламаның жұмысымен синхронды түрде жүргізіледі, яғни енгізу аяқталғанға дейін оның орындалуы тоқтатылады;

* - асинхронды енгізу-енгізу қолданбалы бағдарламаның жұмысына қарамастан жүргізіледі, ал оператор енгізген деректер өңделетін қолданбалы бағдарламада енгізу кезегіне жинақталады.

Соңғы екі деңгейде локатор, штрих, сенсор, таңдау, көрсеткіш және пернетақта виртуалды класс енгізу құрылғыларына қолдау көрсетіледі.

Өлшем деңгейлері тобына мыналар кіреді:

• - 2D-тек 2D операцияларына қолдау көрсетіледі;

• - 3D-2D-ге қосымша қолдау көрсетіледі және 3D операциялары.

GSPC ұсыныстары негізгі жүйенің көптеген нұсқаларын енгізу түрінде кең жауап алды [4].

GKS (Graphical Kernel System)

Германиядағы жұмыстардың нәтижесі GKS жүйесін құру болды. Оның негізіне салынған графикалық жүйенің моделі суретте көрсетілген.

GKS примитивтерінің жиынтығы core прмитивтерінің жиынтығына ұқсас, бірақ растрлық графика үшін кішірек және біршама бейімделген (сынған; полимаркер; мәтін; бір түсті "толтыруға" болатын көпбұрыш, көлеңкеленген, өрнекпен жабылған немесе шекаралардан басқа боялмауы мүмкін; бір түспен боялған тікбұрышты ұяшықтардың массиві; құрылғылардың арнайы геометриялық және графикалық мүмкіндіктеріне қол жеткізуге мүмкіндік беретін жалпыланған сызу примитиві).

CORE-дан айырмашылығы, GKS-те қазіргі позиция туралы түсінік жоқ, сондықтан қарабайырдың құрылысы сызбаның артқы тарихына байланысты емес. GKS-те примитивтердің атрибуттарын орнатудың 2 әдісі бар. Біріншісі-жеке әдіс CORE-да қолданылатын әдіске ұқсас, жұмыс станциясына тәуелді емес және қолданбалы бағдарлама өз мағынасын өзгертпейінше сақтайтын атрибуттардың жеке тапсырмасына негізделген. Екінші-топтық әдіс жұмыс станциясына байланысты және төлсипат мәндерінің тәуелсіз топтарын анықтауға негізделген. Қажетті атрибуттар тобын пайдалану үшін оның нөмірі орнатылады, ол қайта орнатылғанға дейін оның мәнін сақтайды.

Кіріс (әлемдік) координаттардан құрылғының физикалық координаттарына ауысуды анықтайтын түрлік операциялар да ұқсас, бірақ GKS-та, CORE-ға қарағанда, бір емес, бірнеше жұп терезе/Шығыс өрісінің болуына жол беріледі.

GKS-тегі нақты қосымшалардың тиімділігін арттыру үшін, CORE-ға ұқсас, деңгейлерге бөлу қарастырылған. Үш шығыс деңгейі және барлық басқа функциялардың үш деңгейі ұсынылады.

Шығару деңгейлері:

0: минималды шығару. Барлық примитивтер қол жетімді. Тек қарабайырлардың топтық, өзгертілмейтін атрибуттары қолданылады. Уақыттың әр сәтінде тек бір жұмыс станциясы жұмыс істейді. Жүйе параметрлерін зерттеу тек негізгі болып табылады. Пиксельдерді оқу қол жетімді-растрлық құрылғылардан жеке кескін нүктелері.

Сур. 1.6. GKS негізіндегі графикалық жүйенің моделі

• 1: толық тұжырыммен негізгі сегментация. Барлық мүмкіндіктер 0. Жұмыс станциясын толық басқару. Толық шығу мүмкіндіктері. Топтық атрибуттар кестесінің толық мүмкіндіктері. Бір уақытта бірнеше жұмыс станциялары белсенді бола алады. Суреттерді сақтау / ойнату үшін метафайл типіндегі жұмыс станциялары бар. Терезе/Шығыс өрісінің жұптарының қажетті санын пайдалануға болады. Негізгі сегментация бар (ПМХС жоқ). Қажетті сауалнамалар қол жетімді.

Құрылғының тәуелсіз сегменттер қоймасы. 1-деңгейдің барлық мүмкіндіктері. ПМХС бар.

Кіріс деңгейлері:

А: кіріс жоқ.

С: синхронды енгізу. Синхронды енгізу режимінде (request) жұмыс істейтін әр сыныптың виртуалды енгізу құрылғылары бар.

С: толық енгізу. Сауалнама бойынша (event және sample) асинхронды енгізу және енгізу режимдері қарастырылған.

1985 жылы GKS халықаралық стандарт ретінде қабылданды. 1988 жылы стандартталған бағдарламалау тілдері үшін Fortran, Pascal, Ada, С тілдерімен GKS интерфейсіне халықаралық стандарттар қабылданды [21].

GKS-3D (Graphical Kernel System for Three Dimensions)

* - қарабайырлар 3D шығару;

* - Шығыс атрибуттарын орнату (2 функция);

* - 3D түрлендіруді қолдау (9 функция);

• - 3D сегменттерімен жұмыс және 2D сегменттерін 3D және керісінше түрлендіру (4 функция);

* - 3D координаталық құрылғылардан енгізу (10 функция);

* - 3D түрлендіру матрицаларымен жұмыс істеу утилиталары (2 функция).

Жалпы, GKS-ті GKS жиынтығы ретінде қарастыруға болады-

3D, яғни GKS-те жазылған 2D қосымшалары 3D ортада ешқандай өзгеріссіз орындалуға кепілдік береді.

1988 жылы GKS-3D халықаралық стандарт ретінде қабылданды. 1988-1990 жылдар аралығында бағдарламалау тілдері бар GKS-3D интерфейстеріне ISO 8806 стандарттарының жобалары пысықталды. 1991 жылы оларды халықаралық стандарттар ретінде қабылдау аяқталды.

PHIGS (Programmer's Hierarchical Interactive Graphics System)

Көптеген қосымшаларда үш өлшемді денелерді геометриялық модельдеу қажет (инженерлік, құрылыс, сәулет және басқа бағыттар бойынша АЖЖ, ғылыми зерттеулерді Автоматтандыру жүйесі, визуализация жүйесі және т.б.).

Модельдеу нәтижелерін көрсету үшін GKS немесе GKS-3D қолдану қолданбалы бағдарлама модельдеуді толығымен орындауы керек деп болжайды, өйткені бұл жүйелер тікелей енгізу/шығаруға бағытталған және сегменттерде жинақталудан басқа графикалық деректерді басқаша басқару қарастырылмаған.

PHIGS сонымен қатар графиканы модельдеу техникасымен біріктіреді және объектілердің геометриялық арақатынасын сипаттайтын графикалық деректерді жылдам өзгертуді қолдайтын графикалық бағдарламалау функцияларының жиынтығы болып табылады.

Құрылым графикалық және графикалық емес элементтерден тұрады. CSS-те құрылымдарды құру және өңдеу мүмкіндіктеріне қолдау көрсетіледі. Құрылым басқа құрылымдарды тудыруы мүмкін, соның арқасында иерархиялар құрылады. Құрылымдық элементтердің 9 класы бар

* - шығару қарабайырлары;

* - атрибуттың сипаттамасы;

* - жергілікті модельдеу түрлендіру;

* - редакциялау;

* - жалпыланған құрылымдық элемент;

* - қолданбалы деректер;

* - жаһандық модельдеу түрлендіру;

• басқармасы;

• - отсечение.

Графикалық шығыс деп аталатын жерде берілген. модельдік координаттар. "Жергілікті модельдеу түрлендіруі" элементі кейінгі шығыс примитивтеріне қолданылатын түрлендіруді орнатады.Өңдеу элементі өңдеу кезінде пайдаланылатын және көрсету кезінде маңызды емес белгіні анықтайды. Белгіні іздеу және оған меңзерді орнату мүмкіндігі бар."Жалпыланған құрылымдық элемент" стандартты емес әрекеттерді анықтауға мүмкіндік береді."Қолданбалы деректер" элементі көрсету кезінде маңызды емес. Әдетте бұл қолданбалы мәліметтер базасының көрсеткіші.

PHIGS және GKS-3D жүйелерінің басты айырмашылығы - "құрылымды орындау" (Execute Structure) элементінің болуы, Ол көрсету кезінде құрылымды басқа бөлік ретінде орындауға мүмкіндік береді. Мұндай элементті аудармашы қабылдаған кезде, ағымдағы күй жасырылады және басқару элементте көрсетілген құрылымға ауысады. Шақырылған құрылымды түсіндіру аяқталғаннан кейін бастапқы күй қалпына келеді және түсіндіру "құрылымды орындау"элементінен кейінгі элементтен жалғасады.Құрылым шақырылған кезде, ол туындаған құрылымның Ғаламдық модельдік түрленуін мұра етеді. Егер шақырылған құрылымды орындау кезінде ғаламдық модельдік түрлендіру тиісті функцияларды қолдана отырып өзгертілсе де, қайтару үшін бастапқы жаһандық түрлендіру қалпына келтіріледі.Жергілікті модельдік түрлендіру жаһандық түрлендірумен біріктіріліп, қазіргі модельдік түрлендіруді құрайды.

PHIGS-те құрылымның жеке графикалық элементі өңделуі мүмкін, бұл GKS-пен салыстырғанда кескінді өзгертудің жоғары жылдамдығын қамтамасыз етеді, ол, кем дегенде, өзгеретін примитивтен тұратын сегментті қайта өңдеуді қажет етеді.

Бірқатар ұқсас жүйелерден айырмашылығы, PHIGS - тегі барлық координаталық жүйелер бақылаушыға қарай жылжу кезінде Z осі бойынша координатаның өсуімен оң жақ координаталық жүйелер болып табылады.

Құрылымды оның элементтерінен түсіндіру кезінде ағымдағы модельдік түрлендіруді қолдана отырып, Шығыс қарабайырлары жасалады. Шығарылған Шығыс примитивтерінің координаттары әлемдік координаттар жүйесінде берілген (World Coordinates-WC).

PHIGS-те КӨРСЕТУ екі кезеңде жүзеге асырылады. View Orientation (дисплей бағыты) деп аталатын біріншісінде координаталық жүйе көрсетілген нысанды көрсету үшін қажет болады. View Mapping (дисплей түрлендіруі) деп аталатын екінші кезеңде объект әр ашық жұмыс станциясында шығаруға дайын құрылғының аппараттық-тәуелсіз қалыпқа келтірілген координаттарына айналады. Проекциялау осы кезеңде жүзеге асырылады.

View Orientaion әлемдік координаттар жүйесін бақылау нүктесінің координаттар жүйесіне өзгертеді (view Reference coordinate system - VRC). Мәні-шығу тегі объектіні нақты бақылау нүктесіне және қажетті проекцияға сәйкес осьтердің бағытына көшіру.View Mapping неғұрлым күрделі және таңдалған проекция түріне байланысты - "параллель" немесе "перспективалы". Параллель проекция кезінде көріну көлемі параллелепипед ретінде анықталады проекция портына түрлендіріледі, ол параллель осьтердің жиектері бар нормаланған проекция координаттарындағы тікбұрышты параллелепипед болып табылады. Перспективалық проекция кезінде көріну көлемі - конус.

Проекцияның әр түрі үшін проекция жазықтығы - x - параллелепипедтің немесе конустың өлшемдерімен анықталған терезе. Проекция жазықтығы Z осіне перпендикуляр. Параллель проекциялар үшін проекция жазықтығы бар проекторларды құрайтын бұрыш проекция орталығының нүктесімен анықталады (Project Reference Point - PRP). Проекторлар PRP-ден проекция жазықтығындағы терезенің ортасына параллель. Перспективалық проекциямен барлық проекторлар PRP арқылы өтеді.

PHIGS+ - жарықтандыруды, бояуларды (түс бетіндегі интерполяцияны), сондай-ақ күрделі беттерді тиімді сипаттауды қолдау үшін Дисплейді басқарудың қосымша мүмкіндіктері мен жаңа примитивтерді қажет ететін қосымшалар үшін қосымша функционалдығы бар PHIGS кеңейтімі. Бұл кеңейтімдер PHIGS стандартының қолданыстағы 1-3 бөліктеріне түзету ретінде және Стандарттың 4 - ші жаңа бөлігін енгізу арқылы жасалды.Жарықтандыру мен бояуды қолдау жарық көзінің позициясын анықтауға және қалыпты векторлар мен шыңдардың түстерін анықтайтын "мәліметтермен" қарабайырлардың болуына негізделген. "Шектеуші бокс" құрылымында тапсырма беру мүмкіндігі берілген. Ол өңделген кезде кесу жалаулары орнатылады (егер шектеуші бокс шығару аймағынан тыс болса) және қабылдамау (егер шектеуші бокс белгіленген мөлшерден аз болса). Бұл қосымша құрылым элементі құрылымның орындалуын өткізіп жіберуді басқаруға арналған, кескін шығыс аймағынан тыс орналасқан және дисплей жылдамдығын арттыруға мүмкіндік береді.

CGI (Computer Graphics Interface) бұл графикалық бағдарламалық жасақтаманың аппараттық-тәуелсіз бөлігі (негізгі графикалық жүйе) мен аппараттық-тәуелді (драйверлер) арасындағы интерфейске арналған ISO стандарты. Бұл интерфейс бұрын (ANSI аясында) виртуалды құрылғы интерфейсі деп аталды.

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер:

6. Дик Мак Клеланд Photoshop 6 для WINDOWS. М.: Вильямс, 2001.- 992с0

8. Гудман С., Хидетниени С. Введение в разработку и анализ алгоритмов. -М.: Мир, 1982.

9. Зиглер К. Методы проектирования программных систем. - М.: Мир, 1985. 10. Иванова Г. С. Технология программирования: Учебник для вузов.- М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003- 320 с. /Серия: Информатика в техническом университете/

11. Крэг Ларман. Применение UML 2.0 и шаблонов проектирования. Введение в объектно-ориентированный анализ, проектирование и итеративную разработку. М.:Вильямс, 07 – 736с.

12. Лайза Криспин, Джанет Грегори. Гибкое тестирование: практическое руководство для тестировщиков ПО и гибких команд = Agile Testing: A Practical Guide for Testers and Agile Teams. - М.: «Вильямс», 2010. - 464 с.

13. Лингер Р. и др. Теория и практика структурного программирования. - М.:Мир, 1982.

14. Мейер Б. , Бодуэн К. Методы программирования. Т. I и 2. - М.: Мир,1984. 15. Молчанов А. Ю. Системное программное обепечение. Лабораторный практикум. - СПб.: Питер, 2005.- 284 с.

16. Мұқашева М. Ӛ. Программалау /С++ Builder 6/. Оқулық. Астана, ЕҰУ -2011 ж.- 375 б.

17. Нурманбетова Д.Н., Нефедова Л.В. Силлабустар әзірлеу бойынша әдістемелік нұсқаулар. – Астана, 2008. – 42 б.

18. Нұрманбетова Ж.Н., Нефедова Л.В., Сарекенова Қ.Қ. Оқу-әдістемелік құралдар әзірлеу бойынша әдістемелік нұсқаулар: Екінші басылым, ӛңделіп, толықтырылған. – Астана: Л.Н. Гумилев атындағы ЕҰУ. – 2011. – 48 б.

19. Оқытудың кредиттік технологиясы бойынша оқу үдерісін ұйымдастыру ережелері. ҚР БҒМ Министрінің 2011 жылғы 20 сәуірдегі № 152 бұйрығымен бекітілген.

20. Свердлов С. З. Языки программирования и методы трансляции: Учебное пособие. – СПб.: Питер,2007-638 с.

21. Синицын С. В., Налютин Н. Ю. Верификация программного обеспечения. - М.: БИНОМ, 2008. — 368 с.

22. Тяпичев Г. А. Быстрое программирование на С++.– .: СОЛОН-Пресс, 2004-384 с.