7.4.3 Аппаратно-независимые графические протоколы

Аппаратно-независимый графический протокол или метафайл представляют собой процедурное описание изображения в функциях виртуального графического устройства. Он обеспечивает возможность запоминать графическую информацию единым образом, передавать ее между различными графическими системами (в том числе работающими на различных ЭВМ) и интерпретировать информацию для вывода на различные графические устройства. Для интерпретации метафайла требуется локальная ЭВМ, выполняющая эмуляцию не реализованных в аппаратуре функций и кодирование в команды конкретных устройств.

В настоящее время в мировой практике наиболее активно поддерживаются стандартизованные аппаратно-независимые протоколы NAPLPS, GKSM, CGM и WMF - стандарт де-факто фирмы Microsoft на метафайл.

NAPLPS - North American Presentation Level Protocol Syntax

Это американский стандарт на представление графических данных в сетях VIDEOTEX (имеется также европейский аналог этого стандарта - SET). Основными требованиями при разработке этого протокола были следующие:

• возможность передачи графической информации в потоке буквенно-цифровых данных,

• минимальность объема передаваемых графических данных,

• минимальность усилий для интерпретации и возможность вывода изображений на простейшие графические устройства.

Обеспечение этих требований привело к тому, что был разработан эффективный способ упаковки графической информации в 7-ми или 8-битные коды ASCII. Эти же требования привели к ограничению функциональных возможностей протокола, что не позволяет получить высокое качество изображений при использовании современных графических устройств.

GKSM - Graphical Kernel System Metafile

Это de-facto стандарт на графический метафайл в рамках базисной графической системы GKS (приложение Е к стандарту GKS). По функциональным возможностям этот протокол полностью соответствует системе GKS со всеми ее достоинствами и недостатками. Поэтому, он легко интерпретируется в системах, соответствующих стандарту GKS.

Недостатком GKSM-протокола (равно как и системы GKS) является, например, минимальный набор стандартизованных графических примитивов (их всего 5), что не дает возможности эффективного использования современных интеллектуальных графических устройств и увеличивает объем передаваемой информации. Возможность же использования обобщенного графического примитива или ESCAPE-механизма (предназначенных для нестандартных функций) не обеспечивает однозначность интерпретации графических данных при передаче их между различными системами.

Кодирование в GKSM текстовое, что позволяет читать (просматривать, редактировать) метафайл но требует большего объема чем символьное кодирование применяемое в NAPLPS или CGM.

CGM - Computer Graphics Metafile

Это стандарт ISO на графический метафайл. Функционально этот протокол соответствует стандарту на интерфейс виртуального устройства CGI (Computer Graphics Interface), предназначенного для обеспечения связи различных графических систем с различным графическим оборудованием и являющегося обобщением текущего уровня развития графического программного и аппаратного обеспечения. По этой причине протокол CGM может совмещаться с различными программными системами и позволяет наиболее эффективно использовать возможности имеющихся графических устройств.

В CGM предусмотрены три способа кодирования - символьное, двоичное и текстовое. Символьное кодирование (по идеологии близкое к принятому в NAPLPS) достаточно компактно и предназначено для хранения и транспортировки графической информации. Двоичное кодирование требует минимальных усилий по генерации и интерпретации и предназначено для внутрисистемного использования. Текстовое кодирование наиболее наглядно и обеспечивает возможность визуального просмотра и редактирования графических файлов. При необходимости в рамках графической системы могут быть предусмотрены соответствующие перекодировщики.

DXF

Это формат графических файлов с которыми работает система AutoCad. Его следовало бы отнести к категории аппаратно-зависимых протоколов, но (в настоящее время) нет ни одного устройства понимающего этот формат. Использование этого формата целесообразно в том случае, когда есть необходимость использования графических возможностей системы Autocad.

WMF - Windows Metafile Format

В системе Windows фирмы Microsoft для сохранения и последующего использования цветных изображений используется свой формат метафайла. В WMF используется единственный способ кодирования - двоичный, который, как это отмечалось выше, наиболее компактен и обеспечивает наибольшие скорости упаковки и воспроизведения, но неудобен для просмотра и анализа человеком. Метафайл содержит заголовок и собственно описание изображения в виде записей GDI (Graphical Device Interface) функций. Всего предусмотрено три варианта метафайла - стандартный, размещаемый (placeable) и буферный (clipboard). Отличия вариантов состоят только в разных структурах заголовков. В составе Windows предусмотрены функции для создания и проигрывания метафайлов и манипулирования ими.

Перечисленные аппаратно-независимые графические протоколы ограничиваются 2-мерными графическими примитивами, что не позволяет использовать ресурсы локальной ЭВМ для сокращения объема передаваемой информации при работе с 3D изображениями. Поэтому, представляется целесообразной разработка двухуровневого графического протокола согласованного с CGM и обеспечивающего возможность передачи 3D объектов. Сокращение нагрузки на линию связи будет происходить в данном случае не только за счет повышения семантической насыщенности передаваемой информации, но и за счет возможности получения на локальной ЭВМ множества изображений с различными параметрами визуализации (например, множество изображений пространственного объекта с различных точек зрения).