X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

В настоящее время в связи с возрастающим объемом информации, который должен усвоить обучаемый, несомненно, актуальным становится наглядное представление этой информации. Как было указано в [1], в подобном представлении анимация занимает весьма существенное место. Анимационные или анимированные материалы (материалы, включающие в себя анимационные эффекты) обладают свойством высокой наглядности, увлекательности и в силу сказанного – высокой восприимчивости обучаемым. Следует отметить также достаточную автономность подобных материалов, что делает их весьма эффективными при дистанционном обучении.

Данная работа посвящена использованию анимации при изложении весьма важного раздела компьютерной графики, посвящённого растровым алгоритмам рисования примитивов. В качестве примера для демонстрации анимации нами был выбран алгоритм Брезенхэма для построения отрезка прямой.

Для демонстрации использования анимации мы в качестве примера взяли алгоритм Брезенхэма для построения прямой.

Алгоритмы Брезенхэма служат для построения простых элементов растровых изображений – графических примитивов: прямых, окружностей и эллипсов и относятся к так называемым инкрементным алгоритмам. Основой функционирования таких алгоритмов является построение циклов вычисления координат пикселов на основе только целочисленных операций сложения/вычитания без использования умножения и деления. Инкрементные алгоритмы выполняются как последовательное вычисление координат соседних пикселов путем добавления приращений координат, которые рассчитываются на основе анализа функции погрешности [2].

Укрупненная блок-схема алгоритма Брезенхэма представлена на рис. 1.

Рис.1. Укрупненная блок-схема алгоритма Брезенхэма для построения прямой

ПНЗ. В этом блоке задаются начальные значения вспомогательных переменных xerr и yerr и определяются длины проекций отрезка на оси x и y.

ЗИ. Здесь определяются значения инкрементов. Так, если отрезок прямой строится слева на право, то инкремент будет incX = 1, если наоборот, то incX = -1. Для оси 0y – аналогично.

ДП. Эти операторы определяют абсолютные длины проекций отрезка вдоль осей 0x и 0y.

ВОА. Выбирается ось, вдоль которой изменение всегда будет равно 1.

НК. Определяются начальные координаты пикселя отрезка.

ЗП. И этот пиксель закрашивается.

Цикл по d. Выполняется цикл вдоль определенной в 4-м блоке оси. При этом вычисляются новые значения вспомогательных переменных xerr и yerr и в зависимости от их значения определяются координаты нового пикселя.

ВП. Пиксель с новыми координатами закрашивается и цикл повторяется.

Анимация этого алгоритма осуществлялась с помощью пакета Microsoft Power Point, предлагающего достаточно большой набор соответствующих эффектов [3]. Исходный вид слайда, на котором осуществлялась анимация, представлен на рис.2.

В верхней части представлена таблица, где представлены начальные значения. Ниже левее представлен программный код, который будет выполняться в пошаговом режиме. Справа находится участок растра с нанесенной на нем линией, которую алгоритм Брезенхэма преобразует в совокупность пикселей. В центральной части находится таблица профилирования программ, отражающая изменение значений текущих переменных. На рис. 3 представлен результат анализа с помощью алгоритма Брезенхэма первого пикселя.

Рис.2. Начальный вид слайда с анимацией алгоритма Брезенхэма

Рис.3. Закрашивание первого пикселя в анимационном режиме демонстрации

Результат работы алгоритма Брезенхэма после анализа первых четырех пикселей представлен на рис. 4.

Рис. 4. Изображение растра после анализа первых четырех пикселей

Таким образом, мы показали, как можно достаточно простыми средствами достичь наглядности в изложении материала.

В таком виде данная разработка может быть разработана для иллюстрации соответствующего раздела по дисциплине «Компьютерная графика».

Литература:

1. Балкаров Б.Б. Иллюстративные материалы к курсу компьютерной графики. Сб. материалов 1-й Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные технологии XXI века в управлении, информатике и образовании» - Нальчик, Изд-во М.и В. Котляровых, 2008. с.3-6.

2. Порев В. Компьютерная графика. – СПб: BHV, 2002.

3. Балкаров Б.Б. Разработка и дизайн дидактических иллюстративных компьютерных материалов. "Международный журнал экспериментального образования" №8 (Часть 3) 2015.

Код для цитирования: Скопировать