43
Постотрим на экран
Ю. В. КОТОВ
Пожалуй, самый популярным устройством современных ЭВМ, особенно среди непрофессионалов, стали электронно-лучевые экраны, придающие машина некоТОРое скодство с телевизорами. Дополнительные клавиатурой и такими приспособлениями, как «световые перья», «визиры» и «мышки», они obligают ввод в ЭВМ, чтение и редактирование информации, управление вычислительной процессом. К крупным ЭВМ подключит по несколько таких устройств, что позволяет одновременно работать большому числу пользователей. Далее маленькие настольные ЭВМ (так называемые персональные компьютеры) снабжают экранами, либо подключится к обычным бытовым телевизорам.
К сожалению, знаatokи русского языка не смогли предложить для таких экранов с клавиатурой термина с русским корнем, и их называют английским словом «исппеля», иногда — «терминал». Дисплеи бывают алфавитно-цифровые и графические. Первые могут показать на своих экранах только буквы, цифры, знаки и то, что из них состоит — тексты, программы, числовые данные. Графические же дисплеи универсалы в том смысле, что отображают как графический информация (схемы, графики, чертежи), так и алфавитно-цифровую. Современные графические дисплеи делят на две большие группы — векторные и растровые. Если у векторных электронный луч последовательно вывлечивается запрограммированные элементы изображения — отрезки, символьы и иногда дуги, — то в растровых устройств он, как и в телевизоре, «заштриховывает» экран последовательными строками, изменяя при этом свою яркость. На простейших растровых экранах изображение складывается из множества расположенных по ряду точек, и если этих рядов недостаточно много,— например, 200, 300, качество изображения невысокое. Более совершенные растровые экраны позволяют получить и цветные изображения. Средние них есть и такие, где качество «картинки» заметно лучшие, чем в бытовом телевизоре, поскольку изображение разлагается на 1000 и более строк, к тому же нет неизбежных помех, приходящих с эфира.
Графические экраны делают общение с машиной особенно наглядным и, при наличии соответствующих программ, доступным для всех возрастов. Для повышения спроса на «бытовые» персональные компьютеры на западе развивается целая индустрия «компьютерных игры». Компьютерные игры, конечно, веще неплохая, развивают глазомер, быстроуреакции, сообщатьлность, они полезно для получения с игровыми моментами. Мы не говорим уже об автоматизированной проектировании, научных исследований и других серверных занятий.
Цель этой заметки — показать читатель «Кваンタ», не имеющим доступа к подобному оборудованию, как реализит экран дисплея в учебном процессе.
На фотографиях представлены примеры изображения, получаемых на экране графического терминала «EC-7064», подключенного к ЭВМ серии EC, в Московском архитекторном институте и Московском институте радиотехники, электронники и автоматики.
На первой фотографии видим — в левой части экрана — орнамент, набранный световым пером из типовых элементов, вывлеченных программировой в правой части экрана. В начальной момент в левой части экрана светятся только точки, помещаются узлы квадратной сетки 5×5 ячеек. Учащияся выбирает пером приглянушуюся ему типовую фигуру из «меню» и затем «припашает» ее в нужную ячейку сетки, указав пером два диагонального расположенных узла. При этом можно «припаять» фигуру не только в исходной ориентации, но и с поворотом на угол, кратный прямому. В одну ячейку можно «вытять» две или три различных фигуры, с помощью специальных кнопок терминала можно стирать неправильно введенные
44
фигурки, убирать после формирования орнамента опорные узловые точки, выводить информацию на перфоленту или магнитную ленту для вычерчивания орнамента на графопостроитель. Эта «игра» позволяет освить режим «графический компловки», понятие «графический клавиатуры» или «меню», к тому же повторить понятия перенос и поворота. С этой программирующей развлекаются не только студенты-первокурсники, но и школьники младших классов.
На второй фотографии показана более профессиональная задача — с использованием того же принципи «спроектирования дом». Здесь сочетаются тривировка в работе с ЭВМ и архитектурно-эстетические вопросы.
На третьей фотографии мы видим изображение несложного механизма (подобие робота-манипулятора), захват которого взять или отпустить квадратный предмет. С помощью кнопок клавиатуры управляют движением механизма и работы захвата. При одном нажатии соответствующего кнопки повернуть можно тот или другой рычаг в ту или другую сторону на «большой», «средний» или «малый» шаг. Задча состоит в том, чтобы за возможное меньше число шагов поставить несколько предметов рядом или друг на друга. Чтобы можно было следить за работой учащегося, контрольная точка захвата оставляет на экран след. Интересно, что при оченьной простоте задачи даже профессора, впервые севшие за экран, не сразу овладевают искусством управления роботом. А есть более механизмы, смоделированные в пространстве!
Теперь попробуйте представить себе, как на специальном графическом языке задаить фигуры, показанные на следующих двух фотографиях. Фигура «колеса» состоит из отрезков, окружностей и друг. Но при этом используется также повторения («цикл») и преобразования координат (поворот вокруг заданной точки). Для изображения детали надо числа и спецальными кодами задать размеры и нужное положение составляющих ее частей — таких, как параллелепиды, признаны и конусы, а кроме того — задать и уточнить ракурс, под которым видна деталь (другими словами — задать аксонометрическую или перспективную проекцию).
На шестой фотографии мы видим изображение пересекающихся тел — в данном случае конуса и эллипсона. Построение и исследование линей пересечения поверхности — одна из традиционных тем институкого курса начертательной геометрии. Многие поколения студентов строят такие линии с помощью циркулей и линейек. Здесь же линии строят машина, но размеры тел (поверхности) и их положение студент должен определены числами. Когда тела зада-
45
ны, с помощью ключок клавиатуры объект можно просмотрить в различных ракурсах и с изменением масштаба. Можно также изменять положение или размеры заданных тел. На фотографии мы видим, что линия пересечения состоит из двух овальных частей. Можно ли вы сообщить, каким образом надо перединуть конус, чтобы линия пересечения содержала лишь одну часть?
На седьмой фотографии — графики различных синусид. Каждый синусид задана несколькими числами, среди которых коэффициенты, входящие в ее уравнение. Изменяя тот или иной коэффициент, учащийся может проследить, как он влияет на форму кривой. Конечно, синусид — простейший пример, но даже при небольшем условении аналитического представления функции, математик и то не всегда скажет, как меняется форма графика при изменении различных величины. Здесь новую, измененную линию ЭВМ позволяет получить за несколько секунд!
На восемой фотографии показано изображение проектируемой типовой детали. Ее параметры заданы в виде нескольких чисел в двух строках в нижней части экрана. В процессе автоматизациированного проектирования подобных деталей конструктора проверяют на экране, как будут выглядеть создавемые детали и их рабочие чертежи. Здесь мы видим зубчатое колесо. Если некоторые его параметры получаются в результате расчетов кinemатики машин, прочностных расчетов, то другие (например ширина бобышки) определяются конструктивно. Проектировщик также проверяет, правильно ли программа расставила размеры и обозначения; в случае необходимости он может по предустоттивным в программе правильам вnectи коррективы. Окончательно изображение выводится на графопостроитель.
Наконец, на девятой фотографии — более сложный объект, нарисованный графопостроителем. Между прочим, мощности машин, недавно считываются большими, уже не хватает, чтобы быстро формировать и высвечивать на экране изображения такой сложности. Приходится ждать перед темным экраном минуту, две… и надеяться на дальнейший быстрый протресс электронки. Все же и сейчас ценность таких изображений оченьна. Изменив одно или несколько чисел в описании объекта, можно получить для сравнения варианта, отличующейся композицией, пропорциями. Нетрудно просмотреть объект с разных сторон и расстояний. Выбранные «кадры» с большей точностью и подробностью переносится на бумагу и полученные машинные чертежи могут быть дороготны вручную (раскрашены, детализированы) художниками и архитекторами.