Стандартизация в компьютерной графике

Размещено на http://www.allbest.ru/

СТАНДАРТИЗАЦИЯ В КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКЕ

Работы по протоколам послужили отправной точкой по развитию стандартизации в машинной графике. В 1974 г. в США был создан комитет по стандартизации машинной графики.

В 1975 г. в ФРГ в Институте стандартов был создан подкомитет по машинной графике - DIN-NI/UA-5.9.

В 1977 г. в международной организации по стандартизации (ISO) была создана рабочая группа TC97/SC5/WG2 "машинная графика".

Важную роль в разработке методологии стандартизации машинной графики сыграла конференция в Сейлаке (Франция), организованная графическим подкомитетом WG 5.2 IFIP в 1976 г. На конференции были сформулированы и обсуждены основные условия и проблемы стандартизации. Было установлено, что основная цель стандартизации - переносимость графических систем, которая достигается стандартизацией интерфейса между графическим ядром системы (базовой графической системой), реализующим собственно графические функции, и моделирующей системой - проблемно-ориентированной прикладной программой, использующей функции графического ядра.

Базовая система должна обладать:

* независимостью от вычислительных систем;

* независимостью от языков программирования;

* независимостью от области применения;

* независимостью от графических устройств.

Процесс преобразования информации при выполнении вывода может быть представлен состоящим из следующих этапов:

1. Модельные преобразования. Проблемно-ориентированный уровень из геометрических моделей отдельных объектов, задаваемых в собственных локальных системах координат, формирует описание совокупного объекта в некоторой единой (мировой) системе координат. Описание совокупного объекта подается в графическую систему.

2. Нормализующие преобразования. Графическая система переводит описание из мировой, вообще говоря произвольной, системы координат в т.н. нормализованные координаты устройства, имеющие фиксированные пределы изменения координат, например, от 0.0 до 1.0.

3. Преобразования сегментов. Если графическая система предоставляет средства манипулирования отдельными подкартинами изображения (часто именуемыми сегментами), например, для независимого размещения отдельных самостоятельных частей изображения, то могут потребоваться такие преобразования.

4. Видовые преобразования. В случае 3D описания изображения и 2D устройства вывода необходимо выполнить проецирование изображения на заданную картинную плоскость. Наоборот, при 2D сцене и 3D устройстве вывода необходимо выполнить преобразование, связанное с размещением изображения. При выполнении этих преобразований, естественно, может потребоваться выполнение отсечения частей изображения. После этого этапа по сути дела готово описание изображения в некоторой аппаратно-независимой форме, пригодной для вывода на любое устройство.

5. Преобразование рабочей станции. Для выполнения вывода на конкретное устройство необходимо преобразование данных из аппаратно-независимой формы в координаты устройства.

Процесс преобразования координатной информации при вводе от координатных устройств обратен вышеописанному преобразованию при выводе. стандартизация машинная графика компьютерная

Верхний уровень стандартизации - IGES предназначен для обеспечения мобильности компонент САПР.

Средний уровень стандартизации - уровень базового графического пакета (GKS) определяется выбором базовых функций системы. Этот интерфейс делает базовую графическую систему независимой от области применения.

Нижний уровень стандартизации - уровень связи с виртуальным графическим устройством (CGI) зависит от выбора примитивов ввода/вывода, являющихся абстракцией возможностей устройств. Этот интерфейс делает базовую графическую систему аппаратно-независимой. Независимость от вычислительных систем и языков программирования обеспечивается соответствующей дисциплиной программирования и взаимодействия с системами программирования.

Главными организациями, формирующими международные стандарты в области информационной технологии, являются ISO (International Organization for Standardization), и IEC (International Electrotechnical Commission). В конце 1987 г. был сформирован первый совместный технический комитет (JTC1) ISO/TEC с целью стандартизации в области информационной технологии.

Стандартизацией в машинной графике занимается 24-й подкомитет (ISO/IEC JTC1/SC24). В 1988 г. была создана постоянная советская часть этого подкомитета. Основными стандартами являются:

1. GKS (Graphical Kernel System) - набор базовых функций для 2D аппаратно-независимой машинной графики;

2. GKS-3D (Graphical Kernel System for 3 Dimensions) - расширение GKS для поддержки базовых функций в 3D;

3. PHIGS (Programmer's Hierarchical Interactive Graphics System) - набор базовых функций 3D графики, аналогичный GKS-3D, но в отличие от GKS-3D, ориентированной на непосредственный вывод графических примитивов, группируемых в сегменты, графическая информация накапливается в иерархической структуре данных. В целом PHIGS ориентирован на приложения, требующие быстрой модификации графических данных, описывающих геометрию объектов;

4. Языковые интерфейсы (Language bindings) - представление функций и типов данных функциональных графических стандартов в стандартизованных языках программирования;

5. CGM (Computer Graphics Metafile) - аппаратно-независимый формат обмена графической информацией. Используется для передачи и запоминания информации, описывающей изображения;

6. CGI (Computer Graphics Interface) - набор базовых элементов для управления и обмена данными между аппаратно-независимым и аппаратно-зависимым уровнями графической системы;

7. CGRM (Computer Graphics Reference Model) - модель стандартов в машинной графике, которая определяет концепции" и взаимоотношения применительно к будущим стандартам в машинной графике;

8. Регистрация - механизм регистрации стандартизуемых аспектов примитивов вывода, обобщенных примитивов, escape-функций (для доступа к аппаратным возможностям устройств) и других графических элементов;

9. Тестирование реализаций на соответствие графическим стандартам - основные цели этого проекта: специфицирование характеристик стандартизованных тестов, используемых для определения соответствия реализаций графическим стандартам, и выработка предписаний разработчикам функциональных стандартов относительно правил соответствия.

В составе 24-го подкомитета имеется 5 рабочих групп (WG):

§ WG1: Архитектура. Цель этой группы - развитие CGRM - модели стандартов машинной графики;

§ WG2: Интерфейсы прикладных программ. Стандартизация функциональных спецификаций для интерфейсов прикладных программ;

§ WG3: Метафайлы и интерфейсы с устройствами. Стандартизация обмена графической информацией, включая метафайл и интерфейс с устройствами;

§ WG4: Языковые интерфейсы. Стандартизация языковых интерфейсов для функциональных стандартов машинной графики;

§ WG5: Верификация, тестирование и регистрация. Разрабатывает методы и процедуры проверки соответствия и тестирования реализации функциональных стандартов машинной графики и методов и процедур регистрации графических примитивов.

Для обеспечения мобильности программного обеспечения требуется стандартизовать:

- базовую графическую систему, т.е. стандартизовать графический интерфейс (набор базовых графических функций) - Core System, GKS, GKS-3D, PMIG, PHIGS, PHIGS+ и т.д.;

- графический протокол (порядок и правила обмена информацией) -IGES, CGM и др.

В машинной графике широко распространилось понимание необходимости стандартизации, которая позволяет обеспечить переносимость пакетов прикладных программ, унифицировать графические методы работы, углубить их понимание и практическое использование, ставить задачи перед разработчиками аппаратуры.

В настоящее время работы по стандартизации, в основном сосредоточены на узком фронте специфицирования некоторого минимального набора "базисных" функций с одновременным стремлением к многофункциональности пакетов графических подпрограмм. Следует ожидать, что дальнейшее продвижение стандартизации будет идти по пути повышения ее функционального уровня в определенных, сформировавшихся областях приложений.

В целом, текущее состояние работ по стандартизации машинной графики - необходимый, но пока первый шаг в этой части, создающейся на наших глазах индустрии программного обеспечения.

Наряду с положительными аспектами стандартизации следует отметить и определенные минусы, имеющие общий характер.

1. Стандартизация всегда означает фиксирование некоторого определенного уровня достижений и понимания, тем самым в определенной степени тормозится развитие новых, нестандартных технических средств и программного обеспечения.

2. Стремление покрыть широкий спектр применений, начиная от пассивного вывода до высокоинтерактивных приложений, несмотря на наличие уровней, все-таки приводит к громоздкости и набора средств, и структуры данных и, естественно, программного кода.

3. Стремление к легкой адаптируемости влечет за собой чрезвычайно большое количество средств запроса к обстановке (в GKS - 75 функций из общего числа 185, т.е. более 40 %). Такое количество несомненно избыточно для многих конкретных приложений. Не случайно поэтому, например, еще в 1987 г. темой одной из дискуссий на Всесоюзной школе-семинаре по "Информатике и интерактивной компьютерной графике" (Цахкадзор, 16-20 марта 1987 г.) было: "Стандартизация - закон или методология, тормоз или ускорение?".

Важно отметить, что в предложениях по стандартизации наряду со стремлением к многофункциональности пакетов очевидно и стремление к минимизации набора стандартизованных примитивных функций, что, вообще говоря, неверно для конкретной области приложений. В последнем случае повышение функционального уровня стандартизации обеспечит как легкость изучения, так и легкость адаптации, которая важна ведь не вообще, а в каждом случае в некотором конкретном классе приложений. Практика написания прикладных систем показывает, что для повышения эффективности прикладных программ требуется набор различных функциональных возможностей из различных, предлагаемых стандартами уровней.

В этой связи, интересным представляется решение, положенное в основу графпакета АТОМ. Система машинной графики представляется в виде совокупности пяти сравнительно слабо связанных подмножеств:

* средств формирования изображений;

* средств промежуточного хранения информации;

* средств ввода;

* средств преобразований изображений;

* средств управления графическими устройствами.

Требуемая конфигурация графической системы собирается из отдельных модулей, объединяемых в конвейер. Конвейер собирается либо статически - на этапе проектирования программы, либо динамически, в процессе ее исполнения: Передача данных в конвейере осуществляется через единый межмодульный интерфейс.

Вопросы для самопроверки

1. Перечислите основные объекты стандартизации в рамках компьютерной графики.

2. Какие организации разрабатывают стандарты в области компьютерной графики.

3. Перечислите основные виды стандартов.

Размещено на Allbest.ru