Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
RAČUNARSKA GRAFIKA - DR MIOMIR JOVANOVIĆ 1<br />
Generacija 2006/2007<br />
PROJEKTOVANJE RAČUNAROM - <strong>CAD</strong><br />
<strong>Predavanje</strong> – 2<br />
<strong>CAD</strong>/FEA PRAKTIKUM<br />
Autor:<br />
Profesor dr Miomir Jovanović, dipl.inž.<br />
Računarska grafika<br />
1.10 PRIMENA<br />
Rana istraživanja u oblasti računarske grafike pokazala su da se grafičkom interpretacijom<br />
pojmova ubrzava korisnički interfejs nekoliko stotina puta u odnosu na tekstualni interfejs. Tehničke<br />
uslove za razvoj grafičkih interfejsa dalo je povećanje brzine procesora koji su obezbedili potrebne<br />
kapacitete za grafičko interpretiranje sadržaja. Prvi vidovi grafičkih interpretacija bili su u ravni<br />
(dvodimenzioni 2D). Zahtevi za univerzalnom interpretacijom, doveli su do trodimenzione (3D)<br />
interpretacije sadržaja. Iz tih kreacija nastala je primenjena matematička i informaciona disciplina za<br />
grafičku interpretaciju sadržaja - kompjuterska grafika. Ona se oslanja na principe matematičkih nauka,<br />
nacrtnu geometriju, informatiku i primenjenu elektroniku. Kompjuterska grafika je primenjena za<br />
projektovanje primenom računara (Computer Aided Design), skraćeno nazvano <strong>CAD</strong> u okviru koga se<br />
realizuje i izrada tehničke dokumentacije (Computer Aided Design Drafting - <strong>CAD</strong>D). Primena<br />
kompjuterske grafike u mašinstvu realizuje se kroz geometrijsko modeliranje, čime se formiraju modeli<br />
za proračune. Podaci o modelima formirani kao datoteke geometrijskih entiteta, koriste standardne<br />
formate baza podataka. Baze podataka se dalje koriste za projektovanje proizvodnje i tehnologija<br />
(Computer Aided Process Planning - CAPP). Savremena primena kompjuterske grafike je takodje u<br />
mašinskom vidjenju objekata, veštačkoj inteligenciji. Računarska grafika ima primenu izuzetno široku u<br />
drugim oblastima: Medicini za dijagnostiku primenom kompjuterske tomografije, medicinskoj grafici za<br />
interpretaciju hemijskih analiza, video medijima (film, TV), komunikacijama za vizuelnu komunikaciju<br />
(Visual Communication and Interfaces), kartografiji i geologiji (CAGES), umetnosti (Computer Art).<br />
Osnova širenja računarske grafike i prevazilaženja različitosti grafičkog softvera i hardvera ima<br />
pojava računarskih standarda kao što su GKS, GKS-3D, PHIGS, CGM, CGI, IGES. Danas se<br />
kompjuterska grafika standardizuje pod okriljem Komiteta za nacionalnu kompjutersku grafiku (National<br />
Computer Graphics Association - NCGA) i Komiteta za svetsku kompjutersku grafiku (World Computer<br />
Graphics Association - WCGA). ISO standardi definiše računarsku grafiku kao skup metoda i tehnika za<br />
konverziju podataka koji se šalju ka grafičkom ekranu ili sa njega, posredstvom računara. Zavisno od<br />
smera konverzije podataka izmedju računara, ulazno-izlaznog uredjaja i vrste računarskog sistema,<br />
postoje tri osnovne oblasti primene računarske grafike. Prva oblast je Generativna računarska grafika<br />
gde korisnik unosi podatke u računar, izvršava programe za konverziju izlaznih rezultata u linije, tačke,<br />
slova, poligone, čime se generiše slika. Druga oblast primene je analiza slika na bazi informacija unetih<br />
CCD kamerom sa ciljem prepoznavanja predmeta koji čine sliku (primenjeno u savremenoj robotici).<br />
Treća oblast primene je obrada slika (procesiranje) čime se menja sadržaj slike u cilju poboljšanja<br />
kvaliteta.
1.0 RAČUNARSKA GRAFIKA 2<br />
1.20 KONCEPT GRAFIČKE INTERPRETACIJE SADRŽAJA<br />
Kompjuterska grafika zasniva se na tri sistema: aplikativnom sistemu, grafičkom sistemu i<br />
korisniku. Za njihovu medjusobnu vezu su upotrebljena tri interfejsa: aplikativni interfejs, interfejs<br />
uredjaja i interfejs korisnika. Interfejsi su standardizovani prema predlogu istraživača Bono - Enderle<br />
1986. godine. Koncept grafičkog sistema, prema tom predlogu, pokazan je na slici 1.01. Programska<br />
aplikacija korisnika se sastavlja pozivom grafičkih potprograma iz datoteke grafičkih podataka<br />
(struktura). Iz tih programskih navoda sastavlja se program aplikacije koji se kao datoteka smešta na<br />
memorijski medijum računara. Kada se učitava program gotove aplikacije, jezgro obavlja tumačenje<br />
programskih navoda i shodno bazi podataka grafičkih struktura nalazi programske instrukcije za rafičku<br />
formu na uredjaju za prikazivanje. Jezgro grafičkog programa je povezano sa radnom grafičkom<br />
stanicom, preko interfejsa uredjaja, a korisnik preko interfejsa korisnika. Interfejs korisnika zasniva se na<br />
našem iskustvu sa okolnim prostorom, prepoznavanjem geometrijskih formi, medjusobnim odnosima<br />
grafičkih sadržaja. Korisnik za grafički prikaz koristi grafički uredjaj za prikaz koji može biti monitor,<br />
ploter. Rutinske procedure u računarskoj grafici su najvećim delom standardizovane da bi se koristile<br />
nezavisno od opreme. Prenosivost grafičkih sadržaja zasniva se na unificiranosti programskih naredbi<br />
koje definišu grafičke primitive.<br />
PODACI<br />
APLIKACIJE<br />
PODACI<br />
GRAFICKIH<br />
STRUKTURA<br />
ULAZ<br />
IZLAZ<br />
Korisnik 1<br />
PROGRAM<br />
APLIKACIJE<br />
JEZGRO<br />
GRAFICKOG<br />
PROGRAMA<br />
ULAZ<br />
IZLAZ<br />
ULAZ<br />
IZLAZ<br />
Korisnik 2<br />
Korisnik n<br />
INTERFEJS<br />
APLIKACIJE<br />
INTERFEJS<br />
UREDJAJA<br />
INTERFEJS<br />
KORISNIKA<br />
APLIKACIJA GRAFICKI SISTEM KORISNIK<br />
Slika 1.01 Koncept grafičke interpretacije sadržaja<br />
Slika 1.02 pokazuje integrisani <strong>CAD</strong> sistem sa pripadajućim standardima, formatima grafičkih<br />
datoteka i potrebnim interfejsima. Korisnik upotrebljava grafičke standarde GKS, GKS-3D, PHIGS, za<br />
kreaciju, dok za transfer podataka ka drugim grafičkim uredjajima, koristi CGM i GKSM standardne<br />
datoteke poznate pod imenom - metafajl. Sredjeni podaci o grafičkom modelu mogu se uputiti ka drugim<br />
sistemima posredstvom IGES, PDES, STEP i drugih formata datoteka. Transfer podataka iz grafičkog<br />
sistema ka grafičkoj stanici obavlja se u CGI grafičkom standardu.
RAČUNARSKA GRAFIKA - DR MIOMIR JOVANOVIĆ 3<br />
PROGRAMSKI INTERFEJS<br />
MODELIRANJE<br />
DISPLEJ<br />
PRORACUN<br />
DIJALOG<br />
<strong>CAD</strong><br />
BAZA<br />
TRANSFER <strong>CAD</strong><br />
FORMATA:<br />
IGES<br />
PDES<br />
STEP<br />
DRUGI<br />
<strong>CAD</strong><br />
SISTEMI<br />
GRAFICKI SISTEMI<br />
GKS, GKS-3D, PHIGS<br />
CGI<br />
GRAFICKA<br />
STANICA<br />
FUNKCIONALNI INTERFEJS<br />
KORISNICKI<br />
INTERFEJS<br />
TRANSFER<br />
FORMATA SLIKE:<br />
CGM, GKSM<br />
KORISNIK<br />
DRUGI<br />
GRAFICKI<br />
SISTEMI<br />
Slika 1.02 Osnovni koncept <strong>CAD</strong> sistema sa pripadajućim grafičkim standardima<br />
1.30 PRIKAZIVANJE OBJEKATA U RAČUNARSKOJ GRAFICI<br />
U računarskoj grafici se primenjuju dva načina prikazivanja objekata: dvodimenzionalan (2D) i<br />
trodimenzionalan (3D). Trodimenzionalno prikazivanje može biti centralno i paralelno. Centralno<br />
prikazivanje vodi u tri osnovne vrste perspektiva (frontalnu, ugaonu i kosu). Paralelno prikazivanje 3D<br />
objekata može biti ortogonalno i kosougaono. Osnovnu šemu različitih tipova perspektiva pokazuje<br />
detaljnije slika 1.03, a skice uz nju pokazuju oblike i tipove tih perspektiva [28]. U mašinstvu je najčešće<br />
u upotrebi ortogonalna projekcija.<br />
Tehnika operisanja objektima, likovima i telima, posebno je obradjena kroz disciplinu poznatu<br />
pod imenom Geometrijsko modeliranje. Geometrijsko modeliranje koristi matematičke funkcije za<br />
prostorni opis ili interpolaciju geometrije.<br />
PRIKAZIVANJE 3D OBJEKATA<br />
CENTRALNO<br />
PARALELNO<br />
FRONTALNA<br />
PERSPEKTIVA<br />
PERSPEKTIVA<br />
SA UGLA<br />
KOSA<br />
PERSPEKTIVA<br />
ORTOGONALNO<br />
AKSONOMETRIJA<br />
KOSOUGAONO<br />
KAVALJERSKA<br />
PERSPEKTIVA<br />
VOJNA<br />
PERSPEKTIVA<br />
IZOMETRIJA DIMETRIJA TRIMETRIJA<br />
30 O<br />
30 O<br />
7 O 42 O<br />
Slika 1.03 Klasifikacija načina prikazivanja 3D objekata
1.0 RAČUNARSKA GRAFIKA 4<br />
Prikaz grafičkih sadržaja vrši se na dva moguća načina: Sistemom baziranim na slici 1 (slika je formirana<br />
iz tačaka-bitmapa) i sistemom baziranim na geometriji (vektorski sistem). Osim osnovnih tehnika prikaza<br />
grafičkih sadržaja, računarska grafika koristi različite tehnike za poboljšanje vizuelne forme:<br />
trodimenzionu interpretaciju i perspektivu, vizuelno odredjivanje (skrivene linije i površine), podešavanje<br />
intenziteta svetla (po dubini objekta) i svetlosnih sadržaja, tehnike senčenja, tehnike bojenja<br />
(transparentnost, refleksija), tehnike simulacije i animacije (dinamička perspektiva).<br />
1.40 OSNOVNI GRAFIČKI ELEMENTI<br />
PRIMITIVE: Primitive su osnovni elementi za prikaz grafičkih sadržaja. Sastavljanjem primitiva u<br />
celinu, formira se slika. Zavisno od standarda koji se primenjuje, koriste se grafičke primitive kao što su<br />
polilinija (niz povezanih linija), polimarker (simbol odredjene vrste), tekst, ispunjena oblast - poligon,<br />
ćelijski raspored (matrica piksela odredjene boje), kao i specijalne primitive samih radnih stanica, slika<br />
1.04. Primitive omogućuju vizuelnu interpretaciju elementarnih grafičkih formi po položaju i obliku.<br />
Definisanje primitiva zahteva dopunske podatke o obliku grafičke forme i oni se odredjuju atributima.<br />
Tako, na primer, atributi teksta su: veličina, font, orijentacija i boja. Tipove raspoloživih primitiva<br />
definiše izabran grafički standard. U 3D grafici dodatne primitive mogu biti: prizme, sfere, cilindri,<br />
konusi, torusi, isečci i druge forme (MicroStation’95, prema slici 1.05).<br />
Slika 1.04 Osnovni grafički elementi: polimarker, poligon, matrica ćelija, tekst i polilinije<br />
Slika 1.05 3D primitive: Prizma, lopta, cilindar, konus, torus, isečak<br />
1 Bitmapiran sistem razvila je kompanija Xerox, Palo Alto Research Center 1974.
RAČUNARSKA GRAFIKA - DR MIOMIR JOVANOVIĆ 5<br />
SEGMENTI: Segment je skup osnovnih grafičkih elemenata ili deo slike kojim se može manipulisati kao<br />
celinom. Korisnik definiše segment. Segment se čuva u segmentnoj memoriji aktivne radne stanice i ima<br />
svoj identifikacioni broj. Nad segmentom se obavljaju klasične geometrijske operacije: kreiranje,<br />
translacija, rotacija, skaliranje, kopiranje.<br />
OBJEKTI: Objekti u računarskoj grafici su složeni sadržaji mašinskih elemenata i sklopova. Objekti<br />
mogu biti vidljivi i nevidljivi, što je odredjeno postojanjem medjuobjekta-prepreke izmedju objekta i<br />
posmatrača. 3D objekti se mogu prikazati sa svim linijama nezavisno od vidljivosti pa se takvi modeli<br />
nazivaju žičani modeli. 3D objekti mogu koristiti različIte tehnike za vizuelno poboljšanje prikaza. Prema<br />
tome, površine objekata mogu biti senčene, što naročito dolazi do izražaja kod oblih površina. Slika 1.06<br />
pokazuju geometrijski modeliran 3D objekat u vidu vratilo sa dva venca za ozubljenje i krajem sa<br />
ekscentrom i prelazima za ugradnju ležajeva. Prikazana je forma žičanog i senčanog modela.<br />
Slika 1.06 3D objekat-složena geometrijska forma izometrijski prikazan kao<br />
žičani model sa skrivenim linijama i glatko senčani model<br />
1.50 PROSTORNE TRANSFORMACIJE RAČUNARSKE GRAFIKE<br />
Prikazivanje objekata u računarskoj grafici organizovano je korišćenjem barem dva koordinatna<br />
sistema: koordinatnog sistema objekta i koordinatnog sistema uredjaja za grafički prikaz sadržaja.<br />
Koordinatni sistem objekta je svetski, merni koordinatni sistem (engl. world coordinate system – WCS)<br />
kojim su definisane realne koordinate objekata u prirodi. Koordinatni sistem uredjaja za prikazivanje je<br />
prilagodjen veličini prostora na kome se prikazuje objekat. Taj prostor je definisan koordinatnim<br />
sistemom uredjaja (Device Coordinate Space) - DC-sistem.<br />
Da bi se obezbedila prenosivost grafičkog sadržaja nezavisno od uredjaja za prikazivanje, koriste<br />
se normalizovani koordinatni sistemi i normalizovani prostori. Normalizovani prostori su apstraktni i u<br />
njima su dimenzije objekata u intervalu 0÷1. U GKS standardu normalizovan prostor je označen sa<br />
Normalized Device Coordinate, NDC - sistem.<br />
Prenos slika iz jednog u drugi koordinatni prostor vrši se matematičkim transformacijama<br />
preslikavanja. Tako se transformacijom normalizacije (Normalization transformation - NT<br />
transformacija), vrši preslikavanje iz stvarnog - realnog prostora (WC prostora) u normalizovan prostor<br />
uredjaja (NDC prostor). Izvršenje ove transformacije, postiže se pozivom odgovarajućeg potprograma<br />
primenjenog standarda za rad. Preslikavanje sadržaja iz normalizovanog prostora (NDC prostora) u<br />
prostor za prikazivanje radne stanice (DC prostor), izvodi se prema dimenzijama radne stanice.<br />
Ta operacija se naziva transformacijom radne stanice (workstation transformation - WT transformacija).
1.0 RAČUNARSKA GRAFIKA 6<br />
SPOLJASNJI FIZICKI ROSTOR<br />
100<br />
NORMALIZOVAN ROSTOR<br />
1.0<br />
TRANSFORMACIJ<br />
0.0<br />
TRANSFORMACIJ<br />
56. 42. (cm)<br />
0. (cm<br />
50.<br />
PROSTOR<br />
UREDJAJA<br />
0.0<br />
Slika 1.07 Transformacije prikaza objekta kod grafičkih radnih stanica<br />
Preslikani pravougaoni prostor NDC sistema na prostor za prikazivanje radne stanice (DC prostor),<br />
naziva se pogled radne stanice (Workstation Viewport - WV). Preslikani normalizovani prostor naziva se<br />
prozor radne stanice (Workstation Window - WW).<br />
Analogno, deo prostora stvarnog - realnog koordinatnog sistema (WC) koji se preslikava u NDC prostor<br />
naziva se prozor normalizacijske transformacije NT - prozor ili prozor realnog sistema (World Window -<br />
WW). Pravougaoni prostor NDC sistema u koji je preslikan sadržaj prozora realnog sistema<br />
normalizacijskom transformacijom, naziva se pogled realnog sistema (World Viewport).<br />
Slika 1.08 interpretira ove transformacije na kutijastom nosaču dizalice sa pogonskim točkom na šini.<br />
PROSTOR<br />
PROZOR NA REALNOM OBJEKTU<br />
PROSTOR<br />
PRIKAZ REALNOG PROZORA<br />
PROSTOR<br />
PROZOR RADNE STANICE<br />
PRIKAZ PROZORA RADNE STANICE<br />
Slika 1.08 Koncept prozora i prikaza realnog objekta i radne stanice
RAČUNARSKA GRAFIKA - DR MIOMIR JOVANOVIĆ 7<br />
Ovako postavljen koncept omogućava otvaranje više prozora u prikazivanju jednog objekta i više<br />
otvorenih pogleda u DC prostoru radne stanice. Otvaranje više prozora u grafičkom sistemu radne stanice<br />
izvodi se sa više normalizacijskih transformacija pri čemu je u jednom trenutku samo jedan prozor<br />
aktivan (izvršava se samo jedna normalizacijska transformacija). Ovaj koncept daje izvanredne<br />
mogućnosti primeni računara za projektovanje: njime se formiraju meniji na prostoru za prikazivanje<br />
grafičke radne stanice, radi sa više otvorenih dokumenata, analizira - izdvaja deo realnog objekta. Taj<br />
koncept omogućava formiranje složenog dokumenta (za sklopanje proizvoda) iz više različitih realnih<br />
prostora (WC 1 , WC 2 , WC 3 ).<br />
KORISNIČKI INTERFEJS<br />
DEFINICIJA: Korisnički interfejs 2 je program koji omogućava dijalog izmedju korisnika i<br />
računara [61]. U osnovi to je odnos čoveka sa računarom pa se on naziva interfejs čovek-računar (Human<br />
Computer Interface – HCI). Korisnički interfejs ima zadatak da na jednostavan način obezbedi dijalog<br />
korisnika sa računarom bez obzira na jezičku barijeru.<br />
TIPOVI INTERFEJSA: grafički, govorni, kombinovani. Grafički interfejsi koriste grafičke<br />
simbole za predstavljanje različitih sadržaja kao što su datoteke, direktorijumi, parametri za podešavanje,<br />
alati za obavljanje različitih operacija. U tu svrhu razvijeni su operativni sistemi Windows, Windows-NT,<br />
X-Windows, Unix. Sve programske aplikacije koje rade pod Windows operativnim sistemima imaju<br />
razvijene grafičke interfejse (Program Manager, File Manager, Windows Explorer, Internet Explorer)<br />
često podržane i audio sekvencama. Slika 1.09 - korisnički interfejs aplikacije u programu COREL.<br />
Slika 1.09 Primer Windows prozora otvorene aplikacije COREL sa grafičkim sadržajem<br />
korisničkog interfejsa i aktiviranim padajućim i kaskadnim menijem<br />
2 Korisnički interfejs, engl. Graphical User Interface - GUI
1.0 RAČUNARSKA GRAFIKA 8<br />
Interfejs na ovoj slici raspolaže u grafičkom obliku sledećim sadržajima za interaktivan rad:<br />
• alate za unošenje grafičkog sadržaja poredjanih levom ivicom Windows prozora,<br />
• komande za rad sa datotekama (File, Edit, View, Export, Import), gore u zaglavlju,<br />
• alate za geometrijske transformacije i podešavanja (Layout, Arrange, Effects),<br />
• alate za različite druge operacije (Bitmaps, Text, Tools),<br />
• paletu alata podešavanja argumenata (format, boja, debljine linija primitiva),<br />
• lenjire sa mernim jedinicama ivicom prostora za crtanje,<br />
• mehanizam potvrde (redo) i otkaza neželjene operacije (undo),<br />
• proporcionalan klizač horizontalnog i vertikalnog skrolbara, sa strelicama,<br />
• dugmad za rad sa windows prozorom (meni prozora: min, max, zatvoren prozor),<br />
• paletu poslova (taskbar), ispod donje ivice prozora,<br />
• traka naslova, u zaglavlju gore - ime datoteke apikacije,<br />
• ikone koje daju elemente tekućih stanja ili setovanja (monitor, vreme, štampa),<br />
• paletu raspoloživih boja (vertikalno, desno),<br />
• hijerarhijske menije (na slici 1.09 je padajući i kaskadni meni).<br />
OSNOVNI GRAFIČKI ELEMENT: koji ilustruje namenu unutar korisničkog interfejsa je sličica –<br />
ikona. Ona slikovito i asocijativno deluje na korisnika: Jasno označava funkciju, lako se pamti i dobro se<br />
razlikuje od ostalih ikona. Ikona označava datoteku. Selektovanjem ikone pokreće se program ili otvara<br />
datoteka preko putanje do sadržaja na memorijskom medijumu gde je datoteka smeštena.<br />
Slika 1.10 pokazuje radni prostor na kome su rasporedjene ikone datoteka različitih aplikativnih<br />
programa. Korisnički interfejs nudi mogućnost direktnog postavljanja, uklanjanja i premeštanja ikona na<br />
radnoj površini grafičkog uredjaja. Preko ovih operacija vrši se direktna manipulacija programima, kao<br />
tipična kategorija operisanja korisničkim interfejsom.<br />
Slika 1.10 Primer Windows radnog prostora sa ikonama datoteka aplikativnih programa
RAČUNARSKA GRAFIKA - DR MIOMIR JOVANOVIĆ 9<br />
Na slici 1.09 pokazane su još tri interaktivne tehnike funkcionisanja korisničkog interfejsa. Naime može<br />
se uočiti da su padajući meniji na mestu izbora tražene opcije, zatamnjeni. Opcija je odredjena jednom od<br />
tri raspoložive tehnike: pozicioniranjem (preko tastature, recimo upotrebom tastera ALT), selektovanjem<br />
posredstvom izbornog skupa (to je neki atribut, recimo zadebljano ili podvučeno slovo komande) i<br />
pokazivanjem opcije (recimo dvostrukim klikom preko miša).<br />
MENIJI: su osnovni način otvaranja sadržaja korisniku. Postoje tri osnovne kategorija menija:<br />
Hijerarhijski, hodajući i skrolovani meni. Hijerarhijski meniji pokazuju putanju otvaranja shodno<br />
hijerarhijskom nivoi opcije. Na grafičkom displeju se otvara kaskada opcija a preglednost putanje je<br />
maksimalna. Na slici 1.11 je pokazana kaskada.<br />
Slika 1.11 Primer menija sa hijerarhijskom kaskadom<br />
Metoda tekuće selekcije se koristi kod opcija koje se medjusobno isključuju pri izboru. To je pokazano<br />
na slici 1.12, na primeru izbora opcije položaja papira za štampu (portrait / landscape).<br />
Slika 1.12 Primer menija tekuće selekcije (opcije koje se medjusobno isključuju)
1.0 RAČUNARSKA GRAFIKA 10<br />
SKROLOVANI MENIJI se otvaraju pomeranjem skrol dugmeta niz traku uz koju su poredjane opcije,<br />
Slika 1.13 pokazuje jedan Windows prozor programa COREL u okviru koga je otvoren skrol meni opcije<br />
izbora fonta. Obzirom na veliki sadržaj menija fontova, skrol dugme omogućava skrolovanje sadržaja<br />
menija. Nekim drugim uredjajem (ENTER) se odabere font.<br />
Slika 1.13 Primer menija tekuće selekcije (opcije koje se medjusobno isključuju)<br />
DRUGE TEHNIKE korisničkih interfejsa. To su tehnike rada sa dijalog boksovima, kada se za izabranu<br />
kategoriju otvara poseban boks unutar koga se bira više opcija. To su recimo meniji definisanja svojstava<br />
materijala, kada se unosi više karakteristika. Neposredna grafička konstrukcija koristi tehniku elastičnog<br />
projektovanja bilo nad primitivom bilo nad grafičkim segmentom. Ovom tehnikom linija se dobija<br />
izmedju polazne i krajnje tačke. Tehnika modifikacije elementa koristi koncept držača (handles) za<br />
uvećanje, umanjenje ili razvlačenje objekta u ravni. Široko je primenjena i u 2D i u 3D konstrukciji.<br />
1.61 UNOS GRAFIČKIH PODATAKA<br />
AKTIVIRANJE: Grafičke funkcije programa mogu se aktivirati različitim fizičkim sredstvima računara.<br />
Ta fizička sredstva ulaza mogu imati različite namene pa se prema njima definišu logičke funkcije ulaza.<br />
LOGIČKE FUNKCIJE zavise od stanja grafičke stanice i mogu se aktivirati samo pri odgovarajućim<br />
uslovima. GKS standard definiše 6 klasa logičkih ulaznih uredjaja:<br />
• lokator (lokator) - definiše položaj tačke na slici,<br />
• stroke (potez) - definiše sekvencijalne tačke objekta za izvršenje transformacija,<br />
• valuator (ocenjivač)- definiše realne brojeve,<br />
• birač (izbor) - potvrda pozitivnog ili negativnog izbora iz prethodnog pitanja,<br />
• pik (odabirač) - potvrda posredstvom strelice miša, odredjenog segmenta slike i<br />
• string (tekst) - ulaz grupom - setom karaktera, najčešće sa tastature.<br />
IZBOR se obavlja prema "string" menijima (sa tekstom) ili simboličkim menijima prema "ikonama"<br />
(sličicama). Meniji mogu biti stalno vidljivi ili aktivirani (padajući) prema traženim funkcijama za<br />
izvršenje 3 . Shodno unetim podacima i trenutnom radnom stanju grafičke radne stanice, definiše se status<br />
uredjaja primenom datoteka stanja (definiše listu stanja). Liste stanja daju grafičku kontrolu uredjaja,<br />
3 Prva interaktivna grafička forma napravljena je 1950. na MIT (USA).
RAČUNARSKA GRAFIKA - DR MIOMIR JOVANOVIĆ 11<br />
definišu stanje grafičkih funkcija, moguće greške (čime se aktiviraju funkcije za korekciju), operativno<br />
stanje radne stanice (aktivna, neaktivna, otvorena, zatvorena), odredjuju raspoložive mogućnosti softvera.<br />
U operativnom smislu, ispitivanjem lista stanja (provera dovoljnosti uslova), radna stanica se stavlja u<br />
stanje "ulaza" čime se aktivira upravljačka logika uredjaja za unos podataka.<br />
SPECIJALNE DATOTEKE: Datoteke grafičkih podataka - METADATOTEKE. Metadatoteke su<br />
sekvencijalne grafičke datoteke koje sadrže sliku (podatke o formiranju slike) u apstraktnom obliku,<br />
nezavisnom od grafičkog uredjaja za prikazivanje i aplikacije. Prema tome, metafajlovi su prenosivi. U<br />
GKS sistemu metadatoteka je definisana GKSM standardom kao sekvencijalna datoteka. ISO standardi<br />
definisali su metadatoteke 1987. godine. Skraćenica CGM (Computer Graphics Metafile) obeležava<br />
standardne metadatoteke.<br />
1.70 STANDARDI RAČUNARSKE GRAFIKE<br />
GKS standard je dobio internacionalan status 1982. a publikovan je kao ISO 7942 standard<br />
za računarsku grafiku 1985. Napisan je u nezavisnoj verziji od programskog jezika i formulisan najpre u<br />
dve varijante: sopstvenoj (GKS) i fortranskoj korišćenjem FORTRANA 77. Danas su njegove funkcije<br />
napisane u jeziku za programiranje C, ADA, Pascal, a razvijeno je i više softverskih varijanti za PC<br />
računare [3]. Iz osnovnog GKS standarda razvijen je grafički standard GKS-3D (ISO 8805). Razvoj ovog<br />
standarda uslovio je standardizaciju drugih sadržaja u računarskoj grafici, kao što je standard za grafičke<br />
metafajlove (CGM ISO 1987), standard za grafičke interfejse (CGI ISO 1991). Danas GKS standard<br />
podržava preko 90 % aplikacija računarske grafike [3]. GKS je napisan za tri vrste korisnika računarske<br />
grafike. Prvu grupu čine implementatori koji se bave razvojem osnovnog grafičkog softvera. Ovo znači<br />
da GKS može da se dogradjuje. Drugu grupu korisnika čine programeri aplikacija koji koriste osnovni<br />
grafički sistem za pisanje aplikativnih programa. To je, recimo, posao za vodeće industrijske programere<br />
ili profesionalne softverske proizvodjače. Treću grupu korisnika čine operatori koji koriste - izvršavaju<br />
gotove aplikativne programe, što ne zahteva čak ni znanje programiranja.<br />
GKS grafički sistem sadrži biblioteku od oko 200 potprograma čijim pozivom se ostvaruju<br />
odgovarajuće grafičke funkcije. Koncept GKS sistema definiše vezu operativnog sistema računara i<br />
aplikativnog programa preko jezičkih slojeva (layer-a) koji koriste grafičko jezgro (kernel) standarda.<br />
Prema perifernim grafičkim uredjajima, GKS koristi upravljačke programe uredjaja (device<br />
drivers), skraćeno "drajvere". Drajveri definišu upravljačke komande za uredjaje (ploter, printer, CRT) i<br />
aktiviraju se samo programskim navodjenjem zahteva (poziva) iz aplikativnog programa. Generisanje<br />
slika vrši se povezivanjem osnovnih grafičkih elemenata - grafičkih primitiva. U GKS-u to su linije,<br />
markeri, tekstovi, poligoni, matrice ćelija i generalisani grafički elementi. Generalisani grafički elementi<br />
su gotove složene primitive (krugovi, elipse, odsečci i isečci kruga, odnosno u 3D prostoru to su odsečci<br />
lopti, isečci valjaka i drugo). Grafičke primitive su opisane atributima kojima se definišu karakteristike<br />
primitiva. Atributi teksta su vrsta fonta, veličina, orijentacija, boja.<br />
RADNA STANICA u GKS sistemu je mesto za prikaz jedne slike (monitor, ploter, kopirni<br />
uredjaj). Kad grafički terminal ima mogućnost prikazivanja više nezavisnih prozora na istom monitoru,<br />
onda svaki prozor predstavlja posebnu radnu stanicu GKS sistema. Ovo znači da jedna fizička radna<br />
stanica može da sadrži više GKS radnih stanica. GKS deli opremu za unos podataka (tastature,<br />
digitalizatori, miševi) na 6 klasa logičkih ulaznih jedinica: lokator, potez (stroke), ocenjivač (valuator),<br />
izbor (choice), odabirač (pick) i tekst (string).<br />
SGMENT: Osnova radnog procesa je rad sa segmentima. GKS koristi nezavisnu segmentnu<br />
memoriju (Workstation Independent Segment Storage - WISS memorija) [6]. Osim geometrijskih<br />
transformacija (translacija, rotacija, uvećanje i umanjenje), nad segmentom se mogu izvršavati i<br />
transformacije promene prioriteta prikazivanja, kopiranja u druge segmente i radne stanice, promena<br />
oznake segmenta itd. Segmenti imaju svoje zajedničke atribute kojima se definišu opšta stanja kao što je,<br />
recimo, treperenje, vidljivost, prioritet.
1.0 RAČUNARSKA GRAFIKA 12<br />
Grafičke podatke GKS memoriše radi njihovog arhiviranja ili prenošenja na druge sisteme, na<br />
način nezavisan od računarskog sistema. GKS je standardizovao metadatoteke u smislu pristupa,<br />
korišćenja i rasporeda podataka. Za rad sa metadatotekama, GKS je razvio odgovarajuće programe<br />
definisane GKS funkcijama. Kontrolu radnog stanja aplikacije, GKS definiše listama stanja. Radno,<br />
operaciono stanje, definiše status pojedinih uredjaja i status izvršenja aplikacije. Stanje definisano listama<br />
stanja prati se funkcijama upita GKS sistema, čime se izvode zaključci o dovoljnosti uslova za naredna<br />
izvršenja i vrši izveštavanje o greškama.<br />
GKS omogućava grafičke izlaze vektorskom i raster grafikom. Tipičan vektorski uredjaj za izlaz<br />
je ploter, a rasterski uredjaj je grafički monitor. Hardverski zahtevi opreme za računarsku grafiku su<br />
visoki i zahtevaju ne samo brze, već specijalizovane procesore sa velikom paletom boja, specijalnim<br />
efektima i hardverski izvedenim grafičkim transformacijama.<br />
PHIGS standard je definisan propisima ISO 9592, 1985. godine. PHIGS je akronim<br />
engleskog naziva Programmer's Hierarchical Interactive Graphics System. Njime je pored rada u 3D<br />
prostoru, moguć i rad sa hijerarhijski povezanim segmentima, koji se mogu i naknadno menjati. Dok<br />
GKS služi za generisanje grafičkog prikaza geometrijskog modela formiranog u aplikativnom programu,<br />
PHIGS omogućava formiranje geometrijskog modela na jedinstven, standardizovan način. Primena<br />
PHIGS sistema je pogodna za <strong>CAD</strong> sisteme u kojima se vrši prostorno geometrijsko modeliranje<br />
predmeta sa simulacijama njegovog kretanja. Koristi se u molekularnom modeliranju, kartografiji,<br />
prepoznavanju oblika i procesiranju slika.<br />
CGM standard je nastao iz potreba za prenosom i razmenom grafičkih podataka. Kao<br />
medjunarodni ISO 8632 standard, registrovan je 1987. Datoteke za smeštaj grafičkih podataka, poznate<br />
kao metadatoteke, nose ekstenziju CGM (Computer Graphics Metafile CGM). CGM metadatoteke su<br />
neutralne datoteke, sadrže podatke o elementima koji čine sliku, a slika nije namenjena daljoj promeni<br />
(tzv. statička slika). Prednost GKS metadatoteka je što one sadrže i podatke o strukturi slike (segmente)<br />
što omogućava dalju obradu slike (dinamičku sliku). Korišćenje CGM standarda očuvano je zahvaljujući<br />
njegovoj rasprostranjenosti. Kodiranje metadatoteke definiše ISO 646 i ISO 2022 na bazi ASCII koda.<br />
CGI standard se koristi za upravljanje grafičkim uredjajima. Upravljanje se izvodi<br />
upravljačkim programima prilagodjenim za svaki grafički uredjaj posebno (device drivers - "drajveri").<br />
CGI standard prevodi odgovarajuću grafičku funkciju u komandu uredjaja. Kako broj "drajvera" brzo<br />
narasta (zbog unapredjenja opreme), ISO je 1988. doneo standard za upravljanje grafičkim uredjajima<br />
poznat pod nazivom Computer Graphics Interface (CGI). Standard definiše jedinstvene komande za<br />
upravljanje grafičkim uredjajima bez obzira na vrstu ili proizvodjača opreme. I pored standarda, još uvek<br />
se proizvode "drajveri" zavisni od uredjaja što ukazuje da proces standardizacije nije okončan i da je u<br />
toku. CGI standard podržava GKS standard. CGI standard koristi ispitne funkcije koje su opisane<br />
klasama: izlaza, atributa, boja, raster operacijama, ulazom i segmentacijom.<br />
IGES standard: Sistemi za projektovanje pomoću računara sadrže mnoštvo informacija o<br />
proizvodu, tehnologijama i korisnicima <strong>CAD</strong> sistema. Za bolje korišćenje i prenos ovih podataka, ANSI<br />
je 1981. definisao standard pod nazivom Initial Graphics Exchange Specification (IGES). Standard je<br />
naročito pogodan za mašinske <strong>CAD</strong>/CAM sisteme. Korišćenje IGES datoteke zahteva odgovarajuće<br />
generatore i interpretatore podataka da bi bili preneti u druge <strong>CAD</strong>/CAM sisteme. Ove datoteke<br />
zahtevaju značajan memorijski prostor.