Modelo de Presentación

1. Modelo de Presentación

2. Contenidos • Arquitectura ‘frame-buffer’ • Modelos de Output • Representación de imágenes • Sistemas de coordenadas • Primitivas gráficas • Textos • ‘Clipping’ • Colores

3. Frame- Buffer Arquitectura ‘Frame-Buffer’ • Arquitectura comunmente utilizada Pantalla Controlador de Pantalla CPU Transforma cada pixel del buffer en acciones físicas sobre el hardware gráfico (pantalla) Sistema gráfico (Scan Conversion) Repositorio de la imagen presentada

4. ‘Scan conversion’ • Proceso de conversión de una forma geométrica en un conjunto de pixels que la representen en el dispositivo de salida • Ej. conversión de una línea (x1,y1, x2,y2) en el conjunto de pixels correspondiente • Efectuado por el sistema gráfico • Transparente para el programador • Debe ser muy rápido

5. Frame- Buffer Buffer2 Buffer1 ‘Double Buffering’ • Guardado de una imagen adicional de la presentación • Beneficios: • Animaciones más “suaves” • Permite guardar las partes ocultas de las ventanas • Utiliza dos ‘buffers’ para efectos especiales • Actualización de presentaciones (‘refresh’) más rápidos Pantalla CPU Controlador de Pantalla

6. Modelo de ‘Output’ • Conjunto de procedimientos provistos por el WS, para efectuar presentaciones en los dispositivos de salida • Base para la interacción entre la aplicación y el WS • Provee procedimientos para construcción de presentaciones • La invocación de los procedimientos es interpretada como comandos al WS • Estos comandos son dirigidos a través del WS para poder ser ‘clipped’ WM Presentación Comandos Output Output Input WS

7. Modelo de ‘Output’ • Primeros sistemas (SunTools): primitivas simples • Dibujo de rectángulos, texto • ‘BitBlt’ (o ‘RasterOp’) • Movimiento de regiones de la pantalla a memoria • Fáciles de implementar • Macintosh, X, etc.: sistemas más sofisticados • Polígonos rellenos, ‘splines’, colores, ‘clipping’ • Objetos 2D • Imágenes más elaboradas • Más sencillo para la aplicación

8. Modelo de ‘Output’ • En general, los modelos de output constan de: • Un modelo para la representación de imágenes • Técnicas para administrar las coordenadas • Un conjunto de primitivas gráficas para realizar las presentaciones • Figuras geométricas • Texto • Propiedades de los dibujos • Manipulación de ventanas • Un modelo para la representación de colores • Operaciones y control del ‘clipping’ de presentaciones

9. Modelos de imágenes • Formas básicas de representar imágenes: • Primitivas ‘stroke’ • ‘plotters’, primitivas gáficas • ej. Line ((4,5) (9,7) thick 1) • Modelos basados en pixels • operaciones para manipulación de regiones de pantalla (ej. scrolling) • ej. BitBlt • Modelos basados en regiones • Primitivas ‘stroke’, con interiores rellenos • ej. PostScript • Los sistemas gráficos combinan las características de estas formas básicas para ofrecer una mejor funcionalidad

10. Sistemas de Coordenadas • Definen la ubicación de los objetos • Coordenadas del dibujo en pantalla • Coordenadas de los objetos definidos en la aplicación • Ambos sistemas de coordenadas pueden ser diferentes • Se utilizan diversos sistemas de coordenadas • Coordenadas de dispositivo • Coordenadas físicas • Coordenadas de la aplicación • Coordenadas interactivas

11. (0,0) x y x Titulo y x Titulo y Coordenadas de dispositivo • Coordenas del dispositivo de dibujo • Area de la ventana utilizada por la aplicación para efectuar sus presentaciones • Generalmente expresadas en pixels • Pueden ser necesarias conversiones entre las coordenadas del dispositivo y las coordenadas de la pantalla • ej. ante eventos del mouse

12. Jerarquías de Ventanas • La organización de las ventanas en una jerarquía permite expresar convenientemente algunas relaciones: • Restricciones en el layout • Las ventanas “hijas” (subventanas) son posicionadas en una forma relativa la posición de su ventana “padre”. • La localización de las subventanas es determinada de acuerdo a la posición de su ventana padre • Una ventana hija oculta la porción de la ventana padre en la cual reside • Las ventanas padre e hijas pueden ser desplazadas en forma conjunta • Los hijos pueden ser movidos libremente dentro de su padre • Una ventana hija es “cortada” (‘clipped’) por su ventana padre

13. Jerarquías de Ventanas • Propagación de eventos: • Los eventos del operador son enviados a la ventana activa. • Si la ventana activa no trata el evento, lo redirecciona a su ventana padre, y así sucesivamente. • El proceso cliente debiera ser responsable del mantenimiento y modificación de la jerarquía. • Las ventanas pertenecientes a una misma jerarquía debieran ser administradas por un mismo cliente

14. x y x Titulo y Titulo Coordenadas en jerarquías de ventanas

15. Otros sistemas de coordenadas • Coordenadas físicas • Expresadas en términos de unidades físicas (centímetros, pulgadas) • Debe considerarse la resolución del hardware gráfico utilizado • Coordenadas de la aplicación • Expresadas en términos de los conceptos manejados por la aplicación • ej. diseños arquitectónicos: metros, pies, etc • Requiere una transformación de escalas entre las coordenadas de la aplicación y las coordenadas de dibujo • Coordenadas interactivas • Coordenadas de los eventos interactivos del usuario • ej. mouse

16. Primitivas gráficas • Tipos • Objetos unidimensionales en un espacio 2D: • Líneas, círculos, elipses, arcos elípticos, ‘splines’ • Formas “cerradas” rellenadas • Un borde define los límites de la región a dibujar • Parámetros de dibujo • Ventana en la que se dibuja • Posiciones de dibujo (X1, Y1, X2, Y2, ...) • Propiedades • ej. ancho y estilo de linea • Colores (‘background’, ‘foreground’, ...) • Máscaras de dibujo • ....

17. Modelos básicos • 1. El paquete gráfico almacena el estado • Cada procedimiento de dibujo sólo especifica la información geométrica • Macintosh, Display PostScript, etc. SetColor(Red) MoveTo(70, 30) DrawTo(70, 200) • Menos parámetros en las invocaciones • No tienen que colocarse las propiedades que no interesan • Las interrupciones, multiprocesamiento, pueden producir configuraciones no deseadas • El programador debe ser muy cuidadoso para evitar propiedades no deseadas.

18. Modelos básicos • 2. Cada operación define completamente una forma geométrica DrawLine (70,30,70,200, Red, ......) • X utiliza un ‘graphics context’ para almacenar todos los parámetros • Amulet utiliza objetos Am_Style

19. Manipulación de ventanas • Algunas operaciones sobre ventanas: • Creación • Redimensionamiento • Destrucción • Iconificación • Maximización

20. Textos • Uno de los aspectos más comunes y complejos de los sistemas gráficos • Gran variedad de representaciones textuales. • Fuentes (‘fonts’) : conjunto de caracteres tipográficos creados con un diseño consistente. • Caracteres con generalmente la misma apariencia general, independientemente de su tamaño y estilo • Identificadas por un nombre (ej. Geneva, Times). • Información para la selección • Familia (espaciado fijo o proporcional, serif) • Estilo (negrita, cursiva, subrayado) • Tamaño • otras características: • ej. ancho y alto de los caracteres

21. Textos • Representaciones de fuentes • Basadas en pixels (‘bitmapped’) • Caracteres definidos como bitmaps o conjuntos de pixels • Eficiencia • Problemas con el redimensionamiento y el espacio requerido por las fuentes de tamaño grande • Basadas en formas (‘outlined’) • Caracteres definidos por figuras cerradas (curvas, líneas), luego convertidos a bitmaps. • ej. Fuentes PostScript, TrueType • Mayor portabilidad • Menor necesidad de espacio • Fácil redimensionamiento • Suele ser dificil leer los textos pequeños

22. ‘Clipping’ • Limitación del espacio de dibujo a un región particular de la pantalla. • Caso más simple: región rectángular • Algunos sistemas de ventanas modernos permiten regiones rectilíneas • Permiten acelerar la performance de las presentaciones • Solamente se redibujan aquellas partes de la presentación que hayan sufrido modificaciones

23. ‘Clipping’: Regiones • La complejidad del clipping depende del tipo de regiones manipuladas. • Tipos de regiones • Rectangulares • Muy simples • Rectilíneas • Simplicidad para calcular intersecciones • Polígonos arbitrarios • Aumenta mucho el costo de calcular intersecciones • Formas complejas • Requiere calculos significativos • Máscaras de pixels • Eficiencia y potencia, pero mucho consumo de espacio y dependencia de la resolución

24. ‘Clipping’: Operaciones sobre regiones • Operaciones requeridas sobre las regiones de clipping • Union • Intersección • Diferencia • Las operaciones deben ser cerradas sobre el conjunto determinado por el tipo de regiones (“Clausura”) • ej. las regiones rectangulares son cerradas bajo la intersección pero no lo son bajo la unión o diferencia.

25. Colores • Modelos para la representación de colores: • RGB (‘Red-Green-Blue’) • Colores “aditivos” • Coinciden con la tecnología actual • HSV (‘Hue-Saturation-Value’) • Permiten especificar más facilmente un color dado • CMY (‘Cyan-Magenta-Yellow’) • Colores “sustractivos” • Basados en la metáfora de pintores profesionales • El número de colores representable depende del número de bits utilizados • 24 bits: ‘true color’

26. Algunos modelos de output • Macintosh: • Quickdraw provee GrafPorts como abstracciones de dibujo (clase View, en MacApp) • PHIGS: • Presentación conformada por una colección jerárquica de estructuras. • MS Windows: ‘Graphical Device Interface’ (GDI) • Asocia los dispositivos gráficos con ‘device contexts’, que traducen los comandos de dibujo en la presentación apropiada. • NeWS, NeXT • Modelo PostScript

27. Ejemplos de modelos de output • MS Windows • Creación de ventanas CreateWindow (windowclassName, displayName, style, x, y, width, height, parentWindow, menu, instanceHandle, data) • La clase establece distintas propiedades de la ventana (icono, cursor, procedimiento de tratamiento de eventos, colores, etc) • Primitivas gráficas LineTo(current-hDC, x, y) • Dibuja una línea desde la posición actual hasta (x,y), utilizando el lapiz (‘pen’) indicado en current-hDC selectObject (current-hDC, backgroudBrush) Rectangle (current-hDC, left, top, right, bottom) • asocia un estilo de dibujo para el fondo (‘backgroundBrush’), al ‘device context’, y luego dibuja un rectangulo con ese estilo

28. Ejemplos de modelos de output • Macintosh • ‘Clipping’ SetPort(aWindow); SetRect(&r, x, y, w, h); ClipRect(&r) • asocia una región válida de dibujo con un ‘port’ dado. • Creación de ventanas GetNewWindow(resourceID, storagePointer, flag); • Crea una ventana, de acuerdo a la especificación dada por el recurso dado

29. Ejemplos de modelos de output • Macintosh • Texto SetPort(aWindow); FontInfo fi; GetFontInfo (&fi); • Recupera la fuente asociada actualmente con el ‘port’ SetPort(aWindow); DrawString(string); • Dibuja el texto string, con la fuente asociada al ‘port’ actual. 0 systemFont (usually Chicago font) 1 applFont (usually Geneva font) 3 geneva 4 monaco 5 venice 20 times 21 helvetica SetFont(4)

30. Ejemplos de modelos de output • X Windows • Primitivas gráficas XDrawLine (Xdisplay,Xwindow,current-GC,x,y,dx,dy) • Texto XDrawString (Xdisplay,Xwindow,current-GC,x,y,str,len) • Funciones provistas por Xlib • disponibles en varios lenguajes

31. Modelos de output OO • Generalmente provistos por una abstracción de una región de dibujo • Implementada como una clase abstracta que define un modelo uniforme para dibujos bidimensionales • ej. ‘Canvas’ • Las subclases implementan los distintos tipos de dispositivos: ventanas, impresoras, imagenes en archivos, etc. • Cada tipo de dispositivo contiene sus propias características (tamaño, cantidad de colores) • La funcionalidad de dibujo está determinada por los métodos y propiedades provistas por el Canvas.

32. Ejemplo modelo de output OO • Clase abstracta ‘Canvas’ • Dibujo de primitivas void Canvas::Rectangle(X1, Y1, X2, Y2) • Atributos de las primitivas void Canvas::SetLineWidth(lw) long Canvas::GetLineWidth() void Canvas::SetLineColor(lc) • Texto void Canvas::SetFont(family, style, size) void Canvas::Text(x, y, string) • Colores void Canvas::SetColor(long RGB) void Canvas::SetRGB(red, green, blue) long Canvas::GetRGB()

33. Ejemplo modelo de output OO • ‘Clipping’ Region Region::Union(Region) Region Region::Intersection(Region) Region Region::Bounds() Region Canvas::BoundingRegion() void Canvas::SetClipRegion(Region) Region Canvas::GetClipRegion() long Canvas::GetRGB()