Grafika

Język C++ umożliwia graficzną prezentację danych za pomocą standardowych funkcji graficznych znajdujących się w pliku graphics.h. Funkcje te (jest ich ponad 80) pozwalają m.in. rysować na ekranie pracującym w trybie graficznym krzywe różnych kształtów i kolorów, wypełniać kontury określonym kolorem i deseniem, wyświetlać na ekranie napisy (poziomo i pionowo) w różnych krojach pisma, z możliwością skalowania kroju oraz justowania napisu.

Mikrokomputery klasy IBM PC mogą być wyposażone w różne karty graficzne, np. EGA, VGA, SVGA, VESA, obsługujące ekrany monitorów o różnej rozdzielczości. Rozdzielczość ekranu, czyli liczba wyświetlanych w poziomie i pionie punktów, jest ściśle związana z procedurami i funkcjami graficznymi. W celu uniezależnienia systemu C++ od kart graficznych komputerów, przewidziano dla najczęściej stosowanych kart sterowniki, tj. programy obsługujące związek funkcji graficznych z tymi kartami. Sterowniki są plikami z rozszerzeniem .BGI. Oprócz sterowników, programy graficzne korzystające z innych niż standardowy krojów pisma powinny mieć dostęp do plików zawierających definicje tych krojów. Są to pliki z rozszerzeniem .CHR.

Wykorzystanie funkcji graficznych z pliku graphics.h wymaga jego deklaracji w dyrektywie #include. Ponadto, przed wywołaniem pierwszej funkcji graficznej, tryb graficzny powinien być zainicjalizowany przez wywołanie funkcji detectgraph i initgraph. Na zakończenie wykonywania operacji graficznych należy zamknąć tryb graficzny za pomocą funkcji closegraph, która powoduje usunięcie z pamięci sterownika graficznego i powrót do trybu tekstowego.

Podczas pracy w trybie graficznym istnieje także możliwość przełączania trybu graficznego na tekstowy i odwrotnie (funkcje restorecrtmode i setgraphmode).

Ekran w trybie graficznym posiada inny układ współrzędnych niż w trybie tekstowym. Każdy punkt tego ekranu ma swoje współrzędne, przy czym punkt znajdujący się w lewym górnym narożniku ma współrzędne (0, 0), a punkt w dolnym prawym narożniku ma współrzędne zależne od karty graficznej , które mogą być określone za pomocą funkcji standardowych getmaxx i getmaxy. Przykładowo, dla karty graficznej VGA współrzędne ekranu graficznego ilustruje poniższy rysunek:

Karty graficzne, w zależności od trybu pracy, mogą mieć od jednej do kilku stron graficznych. Zwiększenie stron graficznych odbywa się kosztem pogorszenia rozdzielczości karty. Poniżej podano parametry graficzne karty VGA dla różnych trybów:

VGALO - 640×200 pkt., 16 kolorów, 4 strony graficzne;

VGAMed - 640×350 pkt., 16 kolorów, 2 strony graficzne;

VGAHI - 640×480 pkt., 16 kolorów, 1 strona graficzna.

Większa liczba stron graficznych może być wykorzystana do tworzenia animacji za pomocą manipulowania stronami aktywnymi i widocznymi.

Kursor w trybie graficznym, w odróżnieniu od trybu tekstowego, jest niewidoczny, ale w każdej chwili można określić jego współrzędne za pomocą funkcji getx i gety.

1. Predefiniowane stałe graficzne

Stałe są wykorzystywane przez standardowe funkcji z pliku graphics.h. Służą one do definiowania sterowników kart graficznych i trybów ekranu, oznaczania kolorów i wzorów wypełnień, określenia rodzaju i grubości linii, oznaczania krojów pisma, kierunku wyprowadzania napisów i sposobu ich justowania itd. Poniżej przytoczono najczęściej używane w programach stałe predefiniowane i ich wartości domyślne (kody).

Stałe oznaczania kolorów

nazwa kod

BLACK = 0; { czarny }

BLUE = 1; { niebieski }

GREEN = 2; { zielony }

CYAN = 3; { turkusowy }

RED = 4; { czerwony }

MAGENTA = 5; { karmazynowy }

BROWN = 6; { brązowy }

LIGHTGRAY = 7; { jasnoszary }

DARKGRAY = 8; {ciemnoszary }

LIGHTBLUE = 9; { jasnoniebieski }

LIGHTGREEN= 10; { jasnozielony }

LIGHTCYAN = 11; { jasnoturkusowy }

LIGHTRED = 12; { jasnoczerwony }

LIGHTMAGENTA = 13; { jasnokarmazynowy }

YELLOW = 14; { żółty }

WHITE = 15; { biały }

Stałe te mogą być wykorzystane np. w procedurach ustalających kolor pierwszoplanowy i kolor tła:

setcolor(YELLOW); (* kolor pierwszoplanowy - żółty *)

setbkcolor(BLUE); (* kolor tła - niebieski *)

Stałe określania rodzaju i grubości linii

Stałe predefiniowane należące do tej grupy służą do oznaczania rodzajów linii oraz ich grubości. Są one wykorzystywane w procedurze setlinestyle określającej sposób rysowania linii, a ich definicja jest następująca:

nazwa kod

SOLID_LINE = 0; (* linia ciągła *)

DOTTED_LINE = 1; (* linia kropkowana *)

CENTER_LINE = 2; (* linia symetrii *)

DASHED_LINE = 3; (* linia przerywana *)

USERBIT_LINE = 4; (* linia definiowana przez programistę *)

NORM_WIDTH = 1; (* linia o normalnej grubości

(pojedyncza) *)

THICK_WIDTH = 3; (* linia pogrubiona (potrójna grubość) *)

Stała USERBIT_LINE oznacza rodzaj linii definiowanej przez programistę za pomocą procedury setlinestyle.

Stałe wzorów wypełniających kontury

Stałe te służą do określania sposobu wypełniania konturów. Są one wykorzystywane w procedurze setfillstyle, a ich definicja jest następująca:

nazwa kod

EMPTY_FILL = 0; (* wypełnianie w kolorze tła *)

SOLID_FILL = 1; (* wypełnianie w kolorze pierwszoplanowym *)

LINE_FILL = 2; (* wzór - linie poziome *)

LTSLASH_FILL= 3; (* wzór - linie ukośne cienkie *)

SLASH_FILL = 4; (* wzór - linie ukośne pogrubione *)

BKSLASH_FILL= 5; (* wzór - linie ukośne prawostronne pogrub. *)

LTBKSLASH_FILL= 6; (* wzór - linie ukośne prawe; ciemne tło *)

HATCH_FILL = 7; (* wzór - siatka prostokątna *)

XHATCH_FILL = 8; (* wzór - siatka ukośna *);

INTERLEAVE_FILL = 9; (* wzór - linie pionowe; ciemne tło *)

WIDE_DOT_FILL = 10; (* wzór - kropki rzadkie *)

CLOSE_DOT_FILL = 11; (* wzór - kropki gęste *)

USER_FILL = 12; (* wzór definiowany przez programistę *)

Stała USER_FILL oznacza wypełnienie konturów wzorem definiowanym przez programistę za pomocą procedury setfillpattern.

Stałe krojów pisma, kierunku wyprowadzania tekstów i rozmiaru liter

W trybie graficznym dostępnych jest 11 różnych krojów pisma: standardowe, „triplex”, małe, bezszeryfowe, gotyckie i sześć innych krojów ponumerowanych od 5 do 10 o rozmiarach od 1 do 10, przy czym poza pierwszym krojem, którego matryca wynosi 8×8 bitów (pikseli), wszystkie pozostałe są krojami wektorowymi. Do określania krojów pisma służą następujące stałe predefiniowane:

nazwa kod

DEFAULF_FONT = 0;

TRIPLEX_FONT = 1;

SMALL_FONT = 2;

SANSSERIF_FONT = 3;

GOTHIC_FONT = 4;

SCRIPT_FONT = 5;

SIMPLEX_FONT = 6;

TRIPLEX_SCR_FONT = 7;

COMPLEX_FONT = 8;

EUROPEAN_FONT = 9;

BOLD_FONT = 10;

Podane stałe są wykorzystywane w procedurze settextstyle.

Z pismem wyprowadzanym na ekran związane są także stałe określające kierunek wyprowadzania tekstu:

nazwa kod

HORIZ_DIR = 0; (* wyprow. poziome od strony lewej do prawej *)

VERT_DIR = 1; (* wyprow. pionowe z góry na dół *)

Stałe justowania tekstu w poziomie i pionie

Do określenia sposobu justowania tekstu w poziomie i pionie służą stałe zdefiniowane następująco:

nazwa kod

CENTER_TEXT = 1; (* centrowanie tekstu *)

LEFT_TEXT = 0; (* wyrównanie w poziomie do lewej *)

RIGTH_TEXT = 2; (* wyrównanie w poziomie do prawej *)

BOTTOM_TEXT = 0; (* wyrównanie w pionie do dołu *)

TOP_TEXT = 2; (* wyrównanie w pionie do góry *)

Stałe te są wykorzystywane w procedurze settextstyle. Domyślnie wyprowadzany tekst jest wyrównywany w poziomie do lewej i w pionie do dołu.

2. Wybrane funkcje pliku graphics.h.

2.1. Rozdzielczość karty graficznej

getmaxx - funkcja zwraca rozdzielczość karty graficznej względem osi X;

getmaxy - funkcja zwraca rozdzielczość karty graficznej względem osi Y.

Przykładowo, dla karty graficznej VGA funkcja getmaxx zwraca wartość 640.

2.2. Kursor graficzny

getx - funkcja zwraca aktualną współrzędną X kursora;

gety - funkcja zwraca aktualną współrzędną Y kursora;

moveto(X,Y) - procedura przesuwa kursor do punktu ekranu o współrzędnych (X,Y);

moverel(dX, dY) - procedura przesuwa kursor graficzny do punktu ekranu

o współrzędnych zmienionych w stosunku do aktualnych

odpowiednio o dX i dY.

Przykład:

moveto(50, 130); (* ustawienie kursora graficznego w punkcie *)

(* o współrzędnych (50, 130) *)

moverel(60, 25); (* przesunięcie kursora graficznego z punktu *)

(* o współrzędnych (50, 130) do punktu *)

(* o współrzędnych (110, 155) *)

2.3. Teksty w trybie graficznym.

settextstyle(czcionka, kierunek_wyprowadzania, rozmiar_czcionki)

Procedura określa styl wyprowadzanego tekstu. Przykładowo:

settextstyle(SANS_SERIF_FONT, HORIZ_DIR, 5) - procedura ustala, że wyprowadzany na ekran monitora tekst będzie pisany czcionką SANS_SERIF_FONT, poziomo i będzie miał rozmiar 5.

Jeżeli nie określimy stylu za pomocą procedury settextstyle, to tekst będzie pisany czcionką domyślną, poziomo.

Sposób justowania tekstu względem aktualnej pozycji kursora określamy za pomocą procedury:

settextjustify (poziom, pion )

Przykładowo, procedura settextjustify (CENTER_TEXT, TOP_TEXT) spowoduje wyśrodkowanie tekstu w poziomie i wyrównanie do góry w pionie. Domyślny sposób justowania - wyrównanie do lewej w poziomie i do dołu w pionie.

Do wyprowadzania tekstów służą dwie procedury:

outtext(łańcuch_znaków) - wyprowadzenie podanego

łańcucha znaków poczynając

od aktualnej pozycji kursora;

outtextxy(X, Y, łańcuchz_znaków) - wyprowadzenie podanego

łańcucha znaków poczynając

od punktu (X, Y).

Przykłady:

outtextxy(320, 160, ″Ala ma kota″);

settextjustify (RIGHT_TEXT, TOP_TEXT);

outtextxy (320, 160, ″Ala ma kota″);

settextjustify(CENTER_TEXT, CENTER_TEXT);

outtextxy(320, 160, ″Ala ma kota″);

2.4. Struktura linii

setlinestyle(rodzaj_linii, wzór, grubość)

Procedura określa rodzaj linii i jej grubość. Wszystkie parametry muszą być typu całkowitego. Parametr wzór jest istotny tylko w przypadku, gdy rozdaj linii jest określony przez stałą USERBIT_LINE. W przeciwnym przypadku może przyjmować dowolną wartość typu całkowitego. Jeżeli linia jest definiowana przez programistę (parametr wzór jest równy stałej USERBIT_LINE), to na ekranie będą wyświetlone tylko te punkty linii, które odpowiadają bitom o wartości 1.

2.5. Kreślenie figur

a). Linia prosta

line(x1, y1, x2, y2) (* kreślenie linii prostej łączącej punkty *)

(* o współrzędnych (x1, y1) i (x2, y2) *)

lineto(x, y); (* kreślenie linii prostej łączącej punkt o aktualnych *)

(* współrzędnych z punktem (x, y) *)

linerel(dX, dY); (* kreślenie linii prostej łączącej punkt o aktualnych *)

(* współrzędnych z punktem , którego współrzędne *)

(* różnią się od aktualnych o dX i dY *)

b). Prostokąt

rectangle(x1, y1, x2, y2); (* (x1, y1) - współrzędne lewego górnego *)

(* narożnika prostokąta, natomiast (x2, y2) *)

(* są to współrzędne prawego dolnego *)

(* narożnika prostokąta *)

c). Wielobok

drawpoly(liczba_punktów, współrzędne_punktów);

(* liczba punktów musi być o 1 większa *)

(* od liczby wierzchołków wieloboku *)

Współrzędne punktów muszą być sekwencją par liczb całkowitych odpowiadających współrzędnym x oraz y kolejnych wierzchołków wieloboku.

d). Okrąg

circle(x, y, r); (* rysowanie okręgu o promieniu r, którego *)

(* środek znajduje się w punkcie (x,y) *)

e). Łuk okręgu

arc (x, y, α, β, r); (* rysowanie łuku okręgu o promieniu r, którego *)

(* środek znajduje się w punkcie (x, y); *)

(* α - kąt początkowy łuku; *)

(* β - kąt końcowy łuku. *)

f). Wypełnianie konturów zamkniętych

setfillstyle(wzór, kolor) (* określenie wzoru wypełniającego kontur *)

(* kolor - jest kolorem konturu *)

C++ oferuje 12 wzorów standardowych (patrz stałe wypełnień) oraz wzór programisty USER_FILL. Użycie wzoru USER_FILL wymaga zdefiniowania wzoru za pomocą procedury:

setfillpattern(wzór_definiowany, kolor_wzoru);

(* wzór definiowany jest wzorcem 8×8 piks. *)

Wyspecyfikowanym wzorem wypełnia się figury zamknięte:

bar(x1, y1, x2, y2) (* prostokąt wypełniony; *)

(* x1, y1 - współrzędne lewego górnego *)

(* narożnika; x2, y2 - współrzędne *)

(* prawego dolnego narożnika *)

bar3d(x1, y1, x2, y2, h, góra)

(* słupek trójwymiarowy; *)

(* x1, y1 - współrzędne lewego górnego *)

(* narożnika płaszczyzny czołowej słupka; *)

(* x2, y2 - współrzędne prawego dolnego *)

(* narożnika płaszczyzny czołowej słupka; *)

(* h - głębokość; góra - parametr typu *)

(* int; wartość niezerowa powoduje *)

(* zaznaczenie płaszczyzny górnej *)

fillpoly(liczba_pinktów, współrzędne_punktów)

(* wielobok wypełniony *)

pieslice(x, y, α, β, r) (* wypełniony wycinek kołowy *)

fillellipse(x, y, półośX, półośY) (* wypełniona elipsa ze środkiem *)

(* w punkcie x,y; *)

2.6. Okna w trybie graficznym

setviewport(x1, y1, x2, y2, obcięcie)

(* otwarcie okna graficznego; *)

(* x1, y1 - współrzędne lewego górnego *)

(* narożnika okna; x2, y2 - współrzędne *)

(* prawego dolnego narożnika okna; *)

(* obcięcie - parametr typu int - jeśli jest *)

(* niezerowe, to rysunek jest przycinany *)

(* do rozmiarów okna *)

clearviewport (* czyszczenie aktualnego okna graficznego *)

cleardevice (* czyszczenie urządzenia graficznego *)

2.7. Przełączanie stron graficznych

setactivepage(strona) (* uczynienie strony podanej jako parametr *)

(* stroną aktywną *)

setvisualpage(strona) (* uczynienie strony podanej jako parametr *)

(* stroną widoczną; *)

(* parametr strona jest typu int *)

2.8. Przełączanie trybów pracy monitora

restorecrtmode (* przełączenie się z trybu graficznego *)

(* na tryb tekstowy *)

setgraphmode(tryb) (* powrót do podanego trybu graficznego *)

2.9. Działania na obrazach

a). Określenie rozmiarów obrazu:

imagesize(x1, y1, x2, y2)

(* określenie rozmiarów obrazu *)

(* prostokątnego; x1,y1 - współrzędne *)

(* lewego górnego narożnika; *)

(* x2, y2 - współrzędne prawego dolnego *)

(* narożnika *)

b). Zapamiętanie obrazu:

getimage(x1, y1, x2, y2, *obraz)

(* x1, y1, x2, y2 - parametry muszą być *)

(* takie same jak w imagesize; *)

(* obraz - wskaźnik do obszaru pamięci, *)

(* w którym przechowywany jest obraz *)

c). Wywołanie obrazu na ekranie

putimage(x, y, obraz, operacja)

(* x, y - współrzędne lewego górnego *)

(* narożnika obrazu na ekranie; *) (* obraz - definicja obrazu; *)

(* operacja - działanie wykonywane na *)

(* odpowiadających sobie punktach *) (* ekranu oraz wyprowadzanego na ten *) (* ekran obrazu *)

Parametr operacja może przyjmować wartość jednej ze stałych:

nazwa kod

COPY_PUT (0)

XOR_PUT (1)

OR_PUT (2)

AND_PUT (3)

NOT_PUT (4)

2.10. Otwieranie i zamykanie trybu graficznego

detectgraph(sterownik, tryb)

(* określenie sterownika karty graficznej *) (* i trybu pracy tej karty; *)

(* sterownik i tryb - zmienne typu int *)

initgraph(sterownik, tryb, ścieżka)

(* zainicjowanie trybu graficznego; *)

(* ścieżka - jest łańcuchem znaków, , *)

(* który określa ścieżkę dostępu do *)

(* sterownika karty graficznej (plik typu *)

(* .BGI *)

closegraph (* zamknięcie trybu graficznego *)

(0, 0)

(640, 480)

Ala ma kota

320

160

Ala ma kota

320

160

Ala ma kota

320

160

---