Учебное пособие Воронеж 2005 А. С. Кольцов Е. Д. Федорков Геометрическое моделирование в сапр

15.2. ГРАФИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ КЛАССА 3D

Core System - первый проект (ANSI) по стандартизации базисной графической сиетемы. Функциональное описание было опубликовано в 1977 году. На этот проект были замкнуты усилия многих разработчиков графических средств в течение последующих 5 лет. Построен на концепции рисующего элемента (2D и 3D) и обеспечивает работу только с линиями, маркерами и текстами. Для управлениями параметрами проектирования используется аналогия с камерой. Поддерживается сегментация. После появления стандартов GKS-3D и PHIGS проект Core System потерял свою актуальность.

GKS-3D - расширенный вариант GKS (ISO, 1987), позволяющий работать с трехмерными графическими объектами. В этот проект включены следующие дополнительные (по отношению к GKS) возможности:
- Функции вывода дополнены семью 30-примитивами - те же, что в GKS с приставкой 3D и набор заполняемых областей 3D. Для последнего примитива введены атрибуты контура, аналогичные атрибутам линий. Введен атрибут для управления алгоритмами удаления скрытых линий и граней. Введены ЗО-преобразования, ЗО-нормализация, видовое преобразование, ЗО-преобразование рабочей станции. Видовое преобразование позволяет производить параллельное и центральное проецирование.
- Функции сегментации расширены возможностью работы с ЗО-сегментами. Введено преобразование ЗО-сегментов.
- Функции ввода дополнены двумя логическими устройствами для ввода координат 3D и линий 3D.
XGKS, GEX - проекты объединения систем X Window и GKS/GKS-3D. Обсуждались в литературе по стандартизации, но не получили дальнейшего развития.
PHIGS - альтернативный по отношению к GKS-3D стандарт (ANSI-1986, ISO-1989), обеспечивающий возможность интерактивных манипуляций с иерархически структурированными графическими объектами. Получил дальнейшее развитие в проектах PHIGS+ и РЕХ. Сравнительные с GKS-3D характеристики следующие:
- Набор примитивов и атрибутов аналогичен имеющемся в GKS-3D. Поддерживается несколько цветовых моделей - RGB, CIE (Commission Internationale de I'Eclairage), HSV (Hue-Saturation-Value), HLS (Hue-Lightness-Saturation). Вместо 3D преобразования нормализации введено модельное преобразование.
- Вместо сегментов введены иерархические структуры данных. Структуры могут включать в себя примитивы, атрибуты, преобразования, неграфические данные, а также ссылки на другие структуры. Средства редактирования позволяют удалять и копировать элементы структур. Включен механизм фильтрации, осуществляющий выборочное отображение элементов, их выделение и пр.
РНЮЗ+(или PHIGS-PLUS) - проект расширения PHIGS (ISO/ANSI Draft 1990), направленный на обеспечение основных требований прикладных программ в области -освещения, полутоновой закраски и эффективного описания сложных поверхностей.
Для этих целей в PHIGS+ включен следующий набор примитивов:
- набор полилиний с данными;
- кривая нерационального В-сплайна;
- кривая нерационального В-сплайна с данными;
- полигональная область с данными, набор полигональных областей с данными;
- набор треугольников с данными;
- полоса треугольников с данными, набор четырехугольных ячеек с данными;
- поверхность нерационального В-сплайна;
- поверхность нерационального В-сплайна с данными.
Примитивы, имеющие суффикс "с данными", позволяют включить дополнительную информацию, являющуюся частью определения примитива. Например, в случае набора треугольников для каждой грани и/или вершины можно задать комбинации цвета, нормаль и прикладные данные. Далее, существует механизм управления, позволяющий определить, какие данные следует использовать, а какие пропустить во время отображения. PHIGS+ различает переднюю и заднюю поверхности грани на основе геометрической нормали. Различные значения цвета и другие атрибуты могут быть определены для передней и задней граней. Для вычисления освещенности кроме геометрических характеристик задаются отражательные свойства поверхности, а также расположение источников цвета и их характеристики.
РЕХ (MIT X Consortium) - проект расширения системы X Window для поддержки PHIGS+. Первоначальная версия XPHIGS 1.0 - 1987 год, последняя версия РЕХ 6.0 -1992 год. Одна из двух систем (другая - OpenGL), обеспечивающих наиболее развитые на сегодняшний день инструментальные средства для построения реалистичных изображений. Суть проекта РЕХ состоит в описании механизма расширения X-протокола и Х-сервера для обеспечения функций PHIGS+, что в первую очередь предназначено для системных программистов. С точки зрения прикладного программиста, функциональные возможности РЕХ в части изображения пространственных объектов соответствуют системе PHIGS+. Однако, начиная с версии 5.2, в РЕХ появились новые возможности, обеспечивающие устранение ступенчатости (antialiasing) и текстурирование поверхностей. Средства работы с растровыми изображениями поддерживаются с помощью X Window и дополнительных расширений. OpenGL - стандарт, предложенный компанией Silicon Graphics в 1993 году, регламентирующий интерфейс прикладного программиста. Предшественником этого проекта является IRIS GL (SGI 1988 г.). Изначально ориентирован на работу в системе X Window. О поддержке OpenGL сообщали почти все ведущие фирмы-производители, в частности, ОС Windows NT имеет этот стандарт в своем комплекте. По функциональным возможностям OpenGL примерно соответствует системе РЕХ последних версий, но несколько отличается по стилю программирования. Кроме того, в отличие от РЕХ имеет собственные развитые средства для работы с растровыми изображениями.