GB T 9544-1988 信息处理系统 计算机图形 图形核心系统(GKS)的功能描述.pdf
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1、中华人民共和国国家标准信息处理系统计算机处理图形图形核心系统的功能描述发布实施中华人民共和国电子工业部发布中华人民共和国国家标准信息处理系统计算机处理图形图形核心系统的功能描述中华人民共和国电子工业部批准实施引言图形核心系统提供了一组用于计算机图形程序设计的功能是一个基本的图形系统用于由计算机产生图形的大多数应用中使基本的计算机图形标准化的理由是便于涉及到图形的应用程序在不同装置之间移植帮助应用程序员理解和使用图形的方法用作图形设备制造者的指导使在一个设备上具有多种有用的图形能力的组合为了达到这些主要目标的设计将基于下述要求应该包括从简单的被动式输出到高度交互式应用的全范围图形应用所需的各种实
2、质性能力应能以统一的方式控制各种图形设备包括向量和光栅设备缩微胶片记录器存储管显示器刷新显示器和彩色显示器应该为大多数应用提供所需的全部能力而又不过分地庞大这些要求已用来形成若干条原则以用作评选某些具体设计因此当把注意力集中到某些方面时有可能对整体设计目标作出贡献已经定出了五个设计的方面每个又有一组原则设计目标任何技术设计不应该违反下述原则一致性的必备要求不应该互相矛盾相容性不应该违反其它标准或者实践中普遍接受的规则正交性的功能或模块应该彼此无关或者说其依赖关系应该是结构化的和明确定义的功能性能力下述原则应该用来确定的范围完整性应该包括在一个给定功能层上所要用的全部功能极小性不应该提供对给定功
3、能层上的应用非必需的功能紧凑性一个应用应该能够用一组尽可能少的功能和参数来得到预期的结果丰富性一组丰富的功能能提供超出基本功能且包括高级能力的广泛的便利很明显在这种原则之间存在着一种折衷关系所以功能分为九个级别一个的实现应精确地提供这些级中的某一级功能最低一级的功能只包含最小功能集而较高的级则允许超出基本需要而面向更丰富的功能用户接口的设计下述原则将用来确定用户接口的设计用户友善性应该允许用来设计所希望的用户接口清晰性的概念和功能性能力应该易于理解特别要易于被应用程序员理解出错处理由系统本身或由应用程序造成的系统功能或模块的失效应该用这样的方式处置即出错的反应是明白易懂的并通知了应用程序员同时
4、对系统和应用程序的影响应尽可能小清晰性和健全的出错处理是用户友善性的实质性部分出错处理是是一个组成部分为了有助于清晰性系统和它的状态能以易于理解的方式向用户展示清晰性不仅用于系统设计也用于系统描述在这方面的规格说明分成一般的描述表示系统状态的基本逻辑数据结构的描述以及功能和它对这些数据结构影响的描述图形设备下述原则将和可能涉及到的图形设备的范畴联系起来设备无关性功能应设计成允许应用程序用这些功能去使用大不相同的输出和输入设备而无需修改应用程序的结构设备丰富多样性广泛范围内不同图形输出和输入设备的全部能力都应该能通过功能来得到这些原则引出了作为体系结构基础的一个基本概念和相联结并由驱动的多个独立
5、工作站的概念应用程序能询问每个工作站的能力的设计包括了逸出功能它易于从应用程序中识别出来而又可用来使用特定设备的专有设施实现最后一组原则和的实现有关可实现性应该能用大多数宿主语言在大多数操作系统上用大多数图形设备去支持的功能语言无关性应该能够通过所有标准程序设计语言来使用的标准设施效率应该能够在不要费时的算法的情形下实现健全性应该用尽可能好的方法来保护操作员和应用程序员不受系统硬件或软件失效的影响五组原则是互相联系的例如设计目标和功能性能力都对用户友善性有贡献当在交互环境下考虑响应时间时效率也是重要的某些原则可能有矛盾例如丰富性和极小性综合的出错处理和效率紧凑性和设备多样性为了达到整体的设计目
6、标需要进行折衷应该有一个易于理解的结构和一组功能这组功能能使最大多数计算机图形用户设计出使用各种计算机图形设备的可移植的与设备无关的应用程序本标准等效采用了国际标准信息处理系统计算机图形图形核心系统的功能描述本标准在国际标准允许的范围内定义了汉字字体与汉字的提示和应答类型并将向国际标准化组织进行登记标准中还在正文消息和字符串输入中增加了有关汉字表示方法的注本标准在初始化字符串设备的功能中增加了汉字字符串的输入方式范围和应用领域本标准规定了一组称为图形核心系统的用于计算机图形程序设计的功能是一个为应用程序服务的基本图形系统用它在线划图形输出设备或光栅图形输出设备上产生计算机生成的二维画面它通过提
7、供基本的图形输入和图形分段功能来支持操作员的输入和交互操作它允许贮存和动态地修改画面的一个基本概念是工作站它由数个输入设备和单个输出设备组成几个工作站能同时使用可允许应用程序进行自身的调整以便最好的利用工作站的能力本标准包括了用于贮存和读回外部图形文卷的功能所有功能是按随能力增加而向上兼容的等级来组织的注对某些功能的参数标准规定了留作登记的值的范围这些值的含义将用已建立的程序来定义定义了一个与语言无关的图形系统的内核为了和程序语言集成在一起将嵌入到一个语言依赖层中它遵从该语言的具体约定引用标准信息处理交换用的七位编码字符集信息处理交换用七位编码字符集的扩充方法信息交换用汉字编码字符集基本集信息
8、交换用汉字编码字符集第二辅助集信息交换用汉字编码字符集第四辅助集数据处理词汇部分计算机图形名语术语本章给出图形核心系统重要术语的定义注尽可能采用普遍接受的图形术语承认收悉向逻辑输入设备的操作员发出的输出它指示引发器已被击发宽高比一个用来描述在某一个坐标系中矩形例如工作站窗口工作站视口形状的与的比值图原的外表可以改变图原外观的方法有些外表由图原属性直接控制有些通过束表间接地进行控制图段内的图原有一个通过包含它们的图段进行控制的外表例如醒目图段外的图原不能这样做属性一种能附加到显示元素输出原语或者图段上的特殊性质例如醒目字符高度在中工作站的某些性质称为工作站属性基线字符框内的一条水平线见图对很多字
9、符的定义来说它在外观上是字符外形的下界字符的下伸部分要伸到该线的下面同一字体的所有基线处于字符框内的同一位置束索引特定输出原语束表中的一个索引值它定义了该图原和工作站有关的外表束表一个和工作站有关的并与特定输出原语相关的表表中的各项规定了所有和工作站有关的图原外表在中下述输出原语都有束表折线多点记号正文和填充区字形上线字符框内的一条水平线见图对很多字符的定义来说它在外观上是字符外形的上界字符的上伸部分要伸到该线的上面在某些语言中字符上面的附加记号例如重音记号可以定义在该线的上面同一字体的所有字形上线处于字符框内的同一位置象元阵列一个由大小相同的矩形单元的矩形网格组成的输出原语其中的每个矩形单元
10、具有单一颜色注这些矩形单元不需要一一对应地映射到象素上去中心线平分字符框的一条垂直线见图字符框在字体设计中用以定义字符外形的矩形见图同一种字体的所有字符框有相同的高度选择设备选择器一种的逻辑输入设备它提供了一个用于确定一组选择中某一个的非负整数剪取移去显示元素中处于给定边界外面的部分通常的边界是窗口或视口颜色表一个和工作站有关的表表中各项指定了定义某一颜色的红绿蓝强度值坐标图形线划图形由显示命令和坐标数据来产生图像的计算机图形设备坐标用一个和设备有关的坐标系来表示的坐标在中在那些能够产生精确尺寸图像的设备上的单位是米而在其他设备上则用适当的依赖于工作站的单位设备驱动程序实现中用于支持图形设备的
11、与设备有关的程序部分设备驱动程序产生和设备有关的输出处理和设备有关的交互作用设备空间由显示设备上可寻址的点所定义的空间显示设备图形设备能在上面表示显示图像的设备例如刷新显示器存储管显示器绘图机显示图像图画图片画面任意一个时刻表示在显示面上的一组输出原语或图段显示空间设备空间中对应的用于显示图像的区域诸如数字化仪一类输入设备上的工作空间显示面观察面在显示设备中能在上面显示图像的介质应答在显示控制台上给操作员的一个有关输入设备当前值的即时性通知逸出一种中用于利用依赖于实现或设备特性的功能它不是一种产生图形输出的功能也未在的其他地方提及反馈应用程序解释了逻辑输入值后指给操作员看的输出填充区由多边形封
12、闭边界组成的一个输出原语它可以是空的或用单一颜色图案或阴影线进行填充填充区束表一张把填充区束索引与特定值联系在一起的表这些特定值是为定义填充区图原的所有与工作站有关的外表用的在中这张表包含了由内部样式样式索引值和颜色索引值组成的诸项广义绘图原语一种用来利用诸如曲线绘制等工作站专有几何能力的输出原语级由到和到取值范围中的两个值共同定义的一个功能性能力的集合一个特定的的实现准确地提供了某一级的功能元文卷一个能由读写的顺序文卷它用来长期贮存传输和传送图形信息半高线在字符框内处于字形上线和基线之间的水平线见图对同一字体的一个水平字符串它将出现在垂直方向的正中间同一字体中的所有半高线都处于字符框中的同一
13、位置阴影线填充由填充区图原指定的多边形内部的一种方法它的内部用一组或多组平行线进行填充醒目增辉一种通过改变图段的视觉属性来强调图段的不依赖于设备的方法例如闪烁实现必备需要在所有实现的所有工作站上都同样地实现的特性输入类一组逻辑功能等价的输入设备在中输入类有定位器笔划定值器选择器拣取和字符串询问功能一种目的在于根据的当前状态或者实现的某些固定特性来返回值的功能它们对状态或显示图像没有影响定位设备定位器一种提供用世界坐标表示的位置和规格化变换号的逻辑输入设备逻辑输入设备一个逻辑输入设备是一个或多个物理设备的抽象它把逻辑输入值送给程序中的逻辑输入设备可以是下述类型和逻辑输入值由逻辑输入设备给出的值记
14、号标记用于标识特定位置具有特定外表的小图形量度由一个或多个物理输入设备以及由这些物理设备给出的值的映射所决定与逻辑输入设备相关的值由逻辑输入设备发出的逻辑输入值是该量度的当前值元文卷输入的缩写一个工作站类别元文卷输出的缩写一个工作站类别规格化变换视见变换窗口到视口变换把窗口的边界和内部映射到视口的边界和内部的变换在中该变换把位置的世界坐标映射到规格化设备坐标规格化设备坐标一个规定在独立于设备的中间坐标系中并规格化到某个范围典型的是到之间的坐标在中在中间状态时坐标可能在定义范围之外但是有关的剪取信息将保证输出不超出坐标值域操作员操纵物理输入设备以改变逻辑输入设备的量度和击发引发器的人输出原语图原
15、显示元素能用来构成显示图像的基本图形元素中的输出原语是折线多点记号正文填充区象元阵列和广义绘图原语拣取设备拣取器一种提供附在一个输出原语上的拣取标识符和相关联的图段名的逻辑输入设备拣取标识符一个附在图段内各个输出原语上的并能由拣取设备返回的名字同一个拣取标识符可以赋给不同的输出原语象素图元素显示面上能独立地赋以颜色或亮度的最小元素折线一个由一组相连的线组成的输出原语折线束表一张把折线束索引与特定值联系在一起的表这些特定值是为折线图原的所有与工作站有关的外表用的在中这张表包含了由线型线宽比例因子和颜色索引值组成的诸项多点记号一个由一组用记号标志的位置所组成的输出原语多点记号束表一张把多点记号束索
16、引与特定值联系在一起的表这些特定值是为多点记号图原的所有与工作站有关的外表用的在中这张表包含了由记号类型记号大小比例因子和颜色索引值组成的诸项图原属性输出原语的图原属性值由应用程序以与工作站无关的方式进行选择但能具有与工作站有关的效果提示输出给操作员的用以提示某个逻辑输入设备已可用的信息光栅图形显示图像是由按行和列排列的象素阵列组成的计算机图形旋转把全部或部分显示图像绕一个轴转动在中这种能力只局限于图段定比缩放通过把显示元素的坐标乘一个常数值的方法对全部或部分显示图像进行放大或缩小在中这种能力只限于图段注在两个正交方向取不同的比例时需要用两个常数值图段一组能够作为一个整体进行操纵的显示元素图段
17、属性只能用于图段的属性在中图段属性包括可见性醒目性可检测性图段优先级和图段变换图段优先级一个用来决定几个重叠的图段在图形输出和输入时谁优先的图段属性图段变换使由图段定义的显示元素以不同的位置平移大小比例和或方向旋转出现在显示面上的变换字符串设备一个提供由七位编码字符或汉字组成的字符串作为其结果的逻辑输入设备笔划设备一个提供用世界坐标表示的一系列点和一个规格化变换号的逻辑输入设备正文一个由字符串包括七位编码字符和汉字组成的输出原语正文束表一张把正文束索引和特定值联系在一起的表这些特定值是为定义正文图原的所有与工作站有关的外表用的在中这张表包含了由正文字体和准确度字符扩展因子字符间隔和颜色索引值所
18、组成的诸项正文字体和准确度一个由字体和准确度两个成分组成的中正文的外表它们一起决定了输出到特定工作站上字符的外形和字符集不同字体号还决定了该正文是七位编码字符串还是汉字字符串此外准确度还描述了应用程序所要求的其他正文外表匹配的准确程度按准确性增加的次序准确度分为和平移移动对全部或部分显示图像的位置附加固定的位移在中该能力只限于图段引发器操作员用来指出重要时刻的一个或一组物理输入设备定值设备定值器一个提供实数的逻辑输入设备视口由应用程序指定的规格化设备坐标空间中的一部分空间在中本定义只限于用来定义规格化变换的规格化设备空间中的矩形区域窗口虚拟空间中一个预定义部分在中该定义只限于用来定义规格化变换
19、的世界坐标空间中的矩形区域工作站是基于抽象图形工作站的概念它提供了应用程序用以控制物理设备的逻辑接口依赖于工作站上的图段存储器用于图形输出工作站上的图段存储器图段不能从转送到另一个工作站上独立于工作站的图段存储器一个图段能在上面贮存并在以后能转送到其它工作站上的特殊的工作站类别工作站必备工作站必备描述了在实现的所有工作站上都同样地实现的特性采用说明本标准定义的字符中包括了汉字国际标准中只有七位编码字符的字体本标准中增加了有关汉字字体号的规定本标准还规定了用字体号来区分是七位编码字符还是汉字工作站变换一个把工作站窗口的边界和内部映射到工作站视口显示空间的一部分的边界和内部并保持了宽高比的变换在中
20、本变换把用规格化设备坐标表示的位置映射到设备坐标保持宽高比的结果是工作站窗口的内部可能不映射到工作站视口的全部工作站视口当前选为输出图形用的部分显示空间工作站窗口要呈现在显示空间上的规格化设备坐标系中的一个矩形区域世界坐标一个应用程序用来规定图形输入和输出的独立于设备的笛卡尔坐标系图形核心系统关于本标准称为图形核心系统的功能函数集将在第和章及附录补充件和附录补充件中叙述这些功能将如所述按九个能力逐级递增的向上兼容的级别组织起来一个的实现将准确地实现某一级功能如果一个实现处于两个定义的级之间或者在这些定义的之外都将是非法的在一个实现中所有能够用功能涉及的图形能力将只通过使用注对某些功能的参数标准
21、定义了留作登记用的值的范围这些值的含义将使用已建立的规程加以定义这些规程将不用于定义依赖于工作站或实现的值和值域这些值和值域不被标准化的引言图形核心系统提供了应用程序和一组图形输入和输出设备配制之间的功能性接口该功能接口包括了在各式各样的图形设备上为交互的或非交互的作图所需的全部基本功能该接口抽象到这种程度在应用程序面前屏蔽掉硬件的特殊性其结果得到了统一表示的输出原语和输入类的简化接口在中勾划了基本的输出输入的概念以及输入输出顺序的组织介绍了一个既用于的结构化又用于实现设备无关性的称为工作站的重要概念通过图段设施动态属性和变换引入了画面操纵和改变的设施对所有这些用于改变的方法的总的控制将进一步
22、在关于工作站的中解释多工作站的概念允许同时从不同的显示系统进行输出和输入通过特种工作站以及从用于内部贮存的特种工作站直接向其它工作站传送图形实体的可能性提供了内部和外部贮存图形的设施不是每个的实现都需要支持全部的功能已定义了九个级别去满足不同图形系统的要求每个实现准确地提供了某一级功能这些级都是向上兼容的只定义了与语言无关的图形系统的内核为了集成到一个语言中去要嵌入到遵循该语言约定例如参数和名字的指定的依赖层中在图中表示的分层模型例示了在图形系统中的作用每个层可以调用相邻低层的功能一般说应用程序使用面向应用的层依赖于语言的层其它依赖于应用的层和操作系统资源所有能够通过引用的工作站能力只能通过使
23、用应用程序面向应用的层依赖于语言的层图形核心系统操作系统其他资源图形资源图的分层模型概念产生的图形输出由称为输出原语和图原属性的两组基本元素组成输出原语是输出设备完成的基本动作如画线印字符串的一种抽象而属性控制了输出原语在设备上出现时的外表如线型颜色字符高度拣取标识符等非几何外表诸如颜色而不是字符高度可以由每个工作站分别控制以便最佳地利用其能力作为操作员动作结果而从设备上输入的图形信息由映射到六类输入它们每一个都用一个称为逻辑输入值的数据类型表示输入动作在显示面上的效果诸如提示和应答都由分别对每个逻辑输入设备加以控制两个抽象概念抽象的输出和抽象的输入是所谓抽象工作站的结构单元一个工作站代表了一
24、个由零个或一个显示面零个或多个如键盘图形输入板和光笔输入等输入设备组成的装置工作站把这些设备作为一个抽象设备的配置提交给应用程序借以屏蔽掉硬件特殊性包含在输出原语属性和逻辑输入值位置和笔划中的几何信息坐标可以进行变换这些变换完成下述三种坐标系之间的映射世界坐标由应用程序员使用规格化设备坐标用来定义一个对所有工作站都适用的统一的坐标系设备坐标每个工作站有一个坐标系表示显示空间的坐标输出原语和属性用规格化变换从映射到用图段变换从映射到再用工作站变换从映射到定位器输入用逆工作站变换从映射到再用逆规格化变换中的一个从映射到多个输出原语和图原属性可以组合成一个图段图段是操纵和改变的单元操纵包括建立删除和
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