На большинстве специальностей, связанных с IT, преподается дисциплина «Компьютерная графика» либо «Алгоритмы и методы представления графической информации», которые являются дисциплинами общепрофессиональной подготовки. Основная задача которых - приобретение обучающимися знаний теоретического и прикладного характера, что помогает понять, каким образом строится изображение на мониторе компьютера, осуществлять разработку и осваивать современные графические системы.
Для наглядности и лучшего усвоения материала необходимо демонстрировать работу алгоритмов. В настоящее время нет единого комплекса примеров алгоритмов, существуют лишь отдельные файлы, написанные на различных языках программирования, для разных операционных систем. Данные файлы необходимо искать, скачивать, на это тратится время, причем не гарантируется безопасность файлов, корректность алгоритмов, а также файлы могут оказаться и вовсе неработоспособными.
Этими обстоятельствами обоснована необходимость разработки демонстрационного комплекса программ для изучения алгоритмов представления графической информации. Так как в современном мире люди постоянно сталкиваются с растровой графикой, целесообразно разработать программный комплекс по растровым алгоритмам.
В проект кроме визуализации алгоритмов входит теоретический материал по ним, блок-схемы, исходные коды алгоритмов. Теоретический материал взят из учебно-методического пособия Методы и средства представления графической информации автора к.т.н. Ярош Е.С., алгоритмы написаны по этому же пособию.
Обозначим цель и задачи работы. Цель: разработать демонстрационный комплекс программ для изучения алгоритмов растеризации.
В рамках выпускной квалификационной работы было разработано оконное приложение - «Демонстрационный комплекс программ для изучения алгоритмов растеризации» для Windows 7 x32 SP1.
В ходе выполнения работы решены такие задачи, как:
1) обоснована актуальность разработки;
2) определены требования к системе.
3) проведен обзор аналогов приложения;
4) выбраны инструменты разработки;
5) спроектирована программная система;
6) реализовано само приложение.
В приложение были включены наиболее распространенные растровые алгоритмы:
• алгоритм построения прямой по ее уравнению, вариант 4-связности и 8-связности,
• алгоритм Брезенхема, вариант 4-связности и 8-связности,
• алгоритм ЦДА,
• алгоритм Ву,
• алгоритм средней точки для эллипса;
• алгоритм средней точки для окружности;
А также исправлены такие недостатки найденных аналогов, как:
• отсутствие настроек визуализации,
• отсутствие пояснений,
• отсутствие наглядности построения,
• недостоверность алгоритмов.
На основании учебно-методического пособия Ярош Е.С «Методы и средства представления графической информации» разработаны исходные коды перечисленных выше алгоритмов. Для каждого алгоритма была реализована анимация построения с выводом выполняемого кода за счёт многопоточного программирования.
Предусмотрено задание и сохранение настроек визуализации (скорость, разрешение сетки), которые в последующем запуске программы восстанавливаются. Реализован ввод исходных данных. При некорректных данных обрабатывается исключение, пользователь получает информационное окно с указанием ошибки. Для алгоритмов построения прямых сделана отрисовка «идеальной» линии.
Кроме модуля визуализации разработаны модули:
• теоретический материал;
• графический материал - блок-схемы.
Модули используют данные из учебного методического пособия Ярош Е.С «Методы и средства представления графической информации». Организована навигация по всему приложению и создан эргономичный интерфейс.
Демонстрационный комплекс программ написан на языке программирования C#. Для работы с графикой использовались внешние библиотеки - OpenTK (OpenGL 4.0) и Tao Framework. Разработка приложения закончена и передана заказчику.
Некоторые перспективы развития: данный продукт можно доработать до универсального учебного пособия по машинной графике, добавив многие другие темы для изучения и визуализации (например, закрашивание, отсечение отрезков, удаление невидимых линии и т.д.).
