図形処理･計算処理実習2001 No.２　Glibwv.hを使ったグラフィックス(1)

　そのGlib.hを使って、河西は以下の機能を実現している。

1. MoveとTurn
2. ２次元座標変換
3. ジオメトリック・グラフィックス
4. ３次元座標変換
5. 立体モデル
6. 陰線処理
7. リカーシブ・グラフィックス

詳細は、テキストを参照のこと。
　なお、河西は、「Visual　Basicによるはじめてのアルゴリズム入門」（1999年6月、技術評論社刊）8章グラフィックスで、VBでのWindowsグラフィックスを示している。

２．Glibwv.hとSLSによるWindowsグラフィックス

Slsは平林によるWindowsグラフィックス用のライブラリである。（No.1の平林雅著,Windows95プログラムを10倍簡単に作るを参照）。
　Slsの上に、上記の河西のGlib.hを移植したものが、Glibwv.hグラフィクス・ライブラリである。MoveとTurn、２Ｄ、３Ｄなどのグラフィックス・プログラミングが、Windows上で実現できる。

(注）Glibwv.hでのWindowsグラフィックス使用上の注意事項

1. sls\slsにGlibwv.hを追加しているので、そこへのパスが必要。(slsclg.batを使用）
2. view（ビューポート）を使用する際は、その前に、window（ウィンドウ）で領域を定義してから,使うこと。

３．Glibwv.hとSlsによるWindowsプログラミング

３.1 MoveとTurn、２次元座標変換の例題/練習問題

2次元図形処理の基本プログラム例として、以下の例題/練習問題を紹介する。
１）Move とTurnでは、例題５６　正ｎ角形を描く（ｎ＝３〜９）
　　　　　　　練習問題５６　渦巻き模様

２）２次元座標変換では、例題５７　対称図形
例題５７ 対称複写をビューを使って同じ描画を繰り返した例(C言語ソースプログラム） と実行例

練習問題５７　回転・拡大コピーをビューを使って描画を繰り返した例(Ｃ言語ソースプログラム）と実行例

３.２ 実習の課題：MoveとTurn、２次元座標変換のプログラムの解析と改造

例題を参考に、皆さんの描きたい図形データなどを用意して、プログラムを改造し、作品を作りなさい。

３．３　レポートの提出方法

図形処理のＮｏ．２Webページとして、各自のＷｅｂサイトにアップロードしなさい。Ｗｅｂページの内容は、考察、ソースリスト、実行グラフィックス画面(圧縮済み）とします。
　画面の圧縮には、Ｗｏｒｄなどを使うとよい。

注１) 画面のハードコピーとWordへの貼りつけ･圧縮保存の手順は以下のとおり。（窓全体なら、３−４は省略できる）
　 1　作図したグラフの画面をアクティブにします。(窓の選択です。)
　 2 Alt キーを押したまま,PrintＳcreenキーを押して, クリップボードに取り込みます。
　 3　アクセサリのペイントを起動して,カーソルを左上に移します。( 既にある場合は,すべてを選択して, 切り取り( 削除) してから, 上記の 2をすること。カーソルの移動をします)
　 4　ペイントで,編集−貼り付けを実行します。
　 5 次に, このなかの必要部分の図を,選択・コピーします。
　 6 Wordに貼り付ける。大きさや配置などが変更できます。
　 7 Wordで, 「Ｗｅｂページとして保存」で各自のホームドライブの科目のフォルダに保存する。ファイル名.filesフォルダに拡張子jpgのファイルができる。これをＷｅｂページのイメージファイルとして利用すること。

注2）　Ｗｅｂページの作り方については、関谷のＷｅｂページの「個人ホームページの作成と更新」のページを参照のこと。なお、Windows2000での最新の教室環境での扱いについては、数値解析2001のＮｏ．１ページも参照のこと。
(ローカルのホームページフォルダは、c:\でなく、各自のサーバのﾎｰﾑ（H:)ドライブに作ること。）
　作業としては、今回分のＷｅｂページの作成と、index_htmlファイルの変更−今回のページに対するリンクを作る−が必要になる。

４．実習とレポートを見てのコメント、色の反転、２次元座標変換、Glibwv.hとそのビューポート座標系についての補足

４．１　作図プログラムやデータの説明を付けること。

　レポートには、結果の図をどのように作図したかを説明して欲しい。(プログラム名やその内容、実行でのデータなどです）。symbol()関数を使って、図形の上部に表示するのが望ましい。
　そして、作図の元になっている図形の２次元座標変換についての考察をすること。

４．２　色の反転について

　Wordなどに画面のPrintScreen（クリップボード）を貼り付けると、印刷時に背景が真っ黒になってしまう。描画した線などが分かりにくい。そのため、一度ペイントに貼り付けた後で、色の反転をしてそれを再度コピーして、Wordに貼り付けることもできる。
　しかし、これは面倒である。slsの長方形を排他的論理和で塗りつぶす関数rectfillXOR()を最後に呼べば、色の反転をすることが出来る。これについては、No.1実習で解説していたが、Webでも書いた。

４．３　２次元座標変換式をベクトルで考える

　２次元座標変換（対称移動、平行移動、回転移動、拡大・縮小）式は、河西の8.2節に解説がある。
　これらの変換式については、変換前のある点(x0,y0)を原点からのベクトルの成分表示と考えると、変換後の成分（ｘ、ｙ）は、前のそれぞれの成分ごとの回転による座標を加えることで求まる。これは、三角関数の加法定理を使うものよりも分かりやすい。なお、２Ｄでの回転は、３Ｄでのｚ軸回りの回転に相当する。

４．４　２次元座標変換の実装方法-自作かグラフィックライブラリを使うか

　２次元座標変換は、Glibwv.hをもとに、河西の８．２節-Ｃ言語での関数mirror(),rotate(),multi()などを自作する-で実現できた。
これに対して、Java２Ｄでは、AffineTransformクラスとして、準備されており、単にそれらのメソッドを指定するだけで使えるようになっている。 （中山茂著、Java2グラフィックスプログラミング入門、技術評論社、1999.3、pp.228-236）

４．５　Glibwv.hでのビューポート座標系、タートルグラフィックスturtle.h

　小生の移植では、図8.4での仮想物理座標系（原点をスクリーン左下）を使わず、原点は左上隅として、ビューポートの左下隅と右上隅を指定するようにしている。
　ウィンドウ・ビューポート変換をしない単純なタートルグラフィックス機能のみをslsに移植した関数turtle.hをｓｌｓに追加している。これを使った例題５６、練習問題５６のプログラム例をＩドライブのsekiya\図形処理フォルダにコピーしている。

４．６　ビューポートの効果と自作関数類

　ビューポートを変えることで、同じ図形データでの描画処理をしても、表示される大きさを変えることが出来る。（例題５７での実行例を参照のこと。）今回の3次元処理での例のように、違った処理結果の表示も並べて表示できる。
　このように、Glibwv.h自体が、2次元座標変換を利用している。これらの自作関数を準備しておけば、それを使うことで、図形処理が相当に便利になる。
(注）　河西のテキストのglib.hをslsを使ってGlibwv.hに移植したが、slsに移植する際に引数を追加した関数があり、全く互換にはしていない。その点で、テキストのプログラムのままでは、コンパイルエラーになったりして、解りにくくなっている。