繪圖系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)

1、繪圖系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)目錄一、繪圖系統(tǒng)概述1二、硬件系統(tǒng)組成2（一）主機(jī)2（二）外存儲器2（三）圖形輸入設(shè)備2（四）圖形輸出設(shè)備3三、軟件系統(tǒng)概述4（一）系統(tǒng)軟件4（二）支撐軟件4（三）計算機(jī)繪圖應(yīng)用軟件4四、圖形操作的基本知識介紹5（一）CD和CDC類的介紹5（二）CDI和CGdiobject類5（三）圖形操作中顏色的變化7五、圖形繪畫程序的具體實現(xiàn)11（一）畫筆操作實現(xiàn)11（二）填充的實現(xiàn)11（三）直線繪制的實現(xiàn)12（四）圓形繪制的實現(xiàn)12（五）矩形繪制的實現(xiàn)13（六）圓角矩形的繪制實現(xiàn)13（七）多邊形繪制實現(xiàn)13（八）噴槍的實現(xiàn)14（九）運(yùn)行程序界面15六、系統(tǒng)測試16七、結(jié)束語17參考文獻(xiàn)

2、18繪圖系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)摘要自從上世紀(jì)計算機(jī)系統(tǒng)向繪畫界的延伸以來，繪圖技術(shù)已成為計算機(jī)系統(tǒng)不可分割的一部分。而圖形編輯器又是圖形編輯軟件的基礎(chǔ)，幾乎所有的圖形編輯軟件，都是在擁有基本圖形編輯功能的基礎(chǔ)上實現(xiàn)更復(fù)雜功能的。故在圖形應(yīng)用非常廣泛的今天，研究開發(fā)繪圖系統(tǒng)是非常有意義的。本文主要經(jīng)過對繪圖系統(tǒng)軟硬件配置的分析，就繪圖系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn)進(jìn)行了合理的闡述。在基于MFC的操作環(huán)境中，通過對CD、CDC類以及CDI、CGdiobject類的應(yīng)用，在繪圖方面實現(xiàn)繪制直線、矩形、圓形等基本功能，在界面設(shè)計方面實現(xiàn)了對圖形的操作，從而從底層對繪圖系統(tǒng)進(jìn)行簡單的實現(xiàn)。關(guān)鍵詞：硬件系統(tǒng)組成軟件系統(tǒng)構(gòu)架圖形

3、操作及繪畫技術(shù)基本繪圖功能圖形界面DesignandimplementationofdrawingsystemAbstractSincethelastcentury,thecomputersystemhasbeenextendedtothepaintingindustry,computergraphicstechnologyhasbecomeanintegralpartofthesystem.Thegraphicseditorgraphicseditingsoftwareisthefoundationofalmostallofthegraphicseditingsoftware,areinpo

4、ssessionofbasicgraphicseditingcapabilitiesbasedonthemorecomplexfunctions.Itiswidelyusedingraphicstoday,researchanddevelopmentofgraphicssystemsisverymeaningful.Thisarticlefocusesonthemappingsystemthroughtheanalysisofhardwareandsoftwareconfigurations,themappingsystemdesignandimplementationofareasonabl

5、eset.MFC-basedoperatingenvironment,throughtheCD,CDCclass,andCDI,CGdiobjectclassapplications,toachieveinthedrawingtodrawlines,rectangles,circlesandotherbasicfunctions,implementedintheinterfacedesignofgraphicsoperations,andthusfromtheunderlyinggraphicssystemforsimpleimplementation.Keywords:Hardwaresys

6、temThesoftwaresystemstructureGraphicoperationanddrawingtechnologydrawtoolsGUI一、繪圖系統(tǒng)概述計算機(jī)繪圖系統(tǒng)是基于計算機(jī)的系統(tǒng)，由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)組成。其中，軟件是計算機(jī)繪圖系統(tǒng)的核心，而相應(yīng)的系統(tǒng)硬件設(shè)備則為軟件的正常運(yùn)行提供了基礎(chǔ)保障和運(yùn)行環(huán)境。另外，任何功能強(qiáng)大的計算機(jī)繪圖系統(tǒng)都只是一個輔助工具，系統(tǒng)的運(yùn)行離不開系統(tǒng)使用人員的創(chuàng)造性思維活動。因此，使用計算機(jī)繪圖系統(tǒng)的技術(shù)人員也屬于系統(tǒng)組成的一部分，將軟件、硬件及人這三者有效地融合在一起，是發(fā)揮計算機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)大功能的前提。從上世紀(jì)計算機(jī)系統(tǒng)向繪畫界得引入到現(xiàn)在，計

7、算機(jī)繪圖已然成為計算機(jī)圖形學(xué)的一個重要分支，其主要特點是向計算機(jī)輸入非圖形信息，由計算機(jī)處理后生成圖形輸出。二、硬件系統(tǒng)組成通常，將用戶進(jìn)行計算機(jī)繪圖作業(yè)的獨(dú)立硬件環(huán)境稱作計算機(jī)繪圖的硬件系統(tǒng)。計算機(jī)繪圖的硬件主要由主機(jī)、輸入設(shè)備（鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀等）、輸出設(shè)備（顯示器、繪圖儀、打印機(jī)等）、信息存儲設(shè)備（主要指外存，如硬盤、軟盤、光盤等）、以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、多媒體設(shè)備等組成1如圖1-1所示圖計算機(jī)繪圖系統(tǒng)的基本硬件組成（一）主機(jī)主機(jī)由中央處理器（CPU）和內(nèi)存儲器（簡稱內(nèi)存）組成，是整個計算機(jī)繪圖系統(tǒng)的核心。衡量一個主機(jī)性能的指標(biāo)中相互要有兩項：CPU性能和內(nèi)存容量。1 .CPU性能CPU的性能

8、決定著計算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力、運(yùn)算精度和速度。CPU的性能通常用每秒可執(zhí)行的指令數(shù)目或進(jìn)行浮點運(yùn)算的速度指標(biāo)來衡量，其單位符號為MI/S（每秒處理1百萬條指令）和GI/S（每秒處理10億條指令）。目前，CPU的速度已達(dá)到160GI/S以上。一般情況下，用芯片的時鐘頻率來表示運(yùn)算速度更為普遍，時鐘頻率越高，運(yùn)算速度越快。2 .內(nèi)存容量內(nèi)存是存放運(yùn)算程序、原始數(shù)據(jù)、計算結(jié)果等內(nèi)容的記憶裝置。如果內(nèi)存容量過小，將直接影響計算機(jī)繪圖軟件系統(tǒng)的運(yùn)行效果。因為，內(nèi)存容量越大，主機(jī)能容納和處理的信息量也就越大。（二）外存儲器外存儲器簡稱為外存，雖然內(nèi)存儲器可以直接和運(yùn)算器、控制器交換信息，存取速度很快，但內(nèi)存

9、儲器成本較高，且其容量受到CPU直接尋址能力的限制。外存作為內(nèi)存的后援，是計算機(jī)繪圖系統(tǒng)將大量程序、數(shù)據(jù)庫、圖形庫存放在外存器中，待需要時再調(diào)入內(nèi)存進(jìn)行處理。外存儲器通常包括硬盤、軟盤、光盤等。（三）圖形輸入設(shè)備在計算機(jī)繪圖作業(yè)過程中，不僅要求用戶能夠快速輸入圖形，而且還要求能夠?qū)⑤斎氲膱D形以人機(jī)交互方式進(jìn)行修改，以及對輸入的圖形進(jìn)行圖形變換（如縮放、平移、旋轉(zhuǎn)）等操作。因此，圖形輸入設(shè)備在計算機(jī)繪圖硬件系統(tǒng)中占有重要的地位。目前，計算機(jī)繪圖系統(tǒng)常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀等。（四）圖形輸出設(shè)備圖形輸出設(shè)備包括圖形顯示器、繪圖儀、打印機(jī)等。圖形顯示器是計算機(jī)繪圖系統(tǒng)中最為重要的硬件設(shè)備之

10、一，主要用于圖形圖像的顯示和人機(jī)交互操作，是一種交互式的圖形顯示設(shè)備，其主要部件是陰極射線管（CRT1它有3種類型：直接存儲管式顯示器、射線刷新式顯示器、光柵掃描式顯示器。目前，交互式圖形系統(tǒng)采用的主流顯示器是基于CRT的光柵掃描式顯示器。其工作原理與電視機(jī)相似，不同之處在于電視機(jī)利用攝像機(jī)產(chǎn)生的模擬信號構(gòu)成屏幕上的圖像，而光柵掃描式顯示器則利用計算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字信號構(gòu)成屏幕上的圖像。衡量顯示器性能的主要指標(biāo)是分辨率和顯示速度。對于光柵掃描式顯示器而言，沿水平和垂直方向單位長度上所能識別的最大光點數(shù)稱為分辨率（光點也稱為像素）。對于相同尺寸的屏幕，點數(shù)越多，距離越小，分辨率就越高，顯示的圖形也越

11、精細(xì)。顯示速度同顯示器在輸出圖形時采用的分辨率以及計算機(jī)本身處理圖形的速度有關(guān)。從人機(jī)工程學(xué)的角度來看，通常應(yīng)滿足人眼觀察圖形時不出現(xiàn)閃爍這一基本要求，圖形屏幕的刷新速度應(yīng)不低于30幀/秒。隨著人們對顯示器輕型化、薄型化以及大尺寸的要求，目前，液晶顯示器和等離子顯示器的應(yīng)用越來越多。由于這些顯示器的制造成本逐漸降低，已呈現(xiàn)出取代基于CRT的光柵掃描式顯示器的趨勢。繪圖儀、打印機(jī)等也是目前常用的圖形輸出設(shè)備。目前，常用的繪圖儀為滾筒式繪圖儀，這種繪圖儀具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、圖紙長度不受限制、價格便宜、占用工作面積小等優(yōu)點。常用的打印機(jī)主要有針式、噴墨、激光打印機(jī)等。三、軟件系統(tǒng)概述計算機(jī)軟件是指控制

12、計算機(jī)運(yùn)行，并使計算機(jī)發(fā)揮最大功效的各種程序、數(shù)據(jù)及文檔的集合。在計算機(jī)繪圖系統(tǒng)中，=軟件配置水平?jīng)Q定著整個計算機(jī)繪圖系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。因此可以說硬件是計一I算機(jī)繪圖系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而軟件則是計算機(jī)繪圖系統(tǒng)的核心。從計算機(jī)繪圖系統(tǒng)的發(fā)展趨勢來看，軟件占據(jù)著愈來愈重要的地位，目前，系統(tǒng)配置中的軟件成本已經(jīng)超過了硬件。目前而言，計算機(jī)繪圖系統(tǒng)的軟件可以分為二3個層次;即系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件。二系統(tǒng)軟件是與計算機(jī)硬件直接關(guān)聯(lián)的軟件，一般由專業(yè)的軟件開發(fā)人員研制，它起著擴(kuò)充計算機(jī)的功能以及合理調(diào)度與使用計算機(jī)的作用。系統(tǒng)軟件有2個特點：一是公用性，無論哪個應(yīng)用領(lǐng)域都要用到它；二是基礎(chǔ)性，各種支撐

13、軟件及應(yīng)用軟件都需要在系統(tǒng)軟件的支撐下運(yùn)行。支撐軟件是在系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)上研制的，它包括進(jìn)行計算機(jī)繪圖作業(yè)時所需的各種通用軟件。應(yīng)用軟件則是在系統(tǒng)軟件及支撐軟件支持下，為實現(xiàn)某個應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的特定任務(wù)而開發(fā)的軟件。下面分別對這3類軟件進(jìn)行具體介紹。（一）系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件主要用于計算機(jī)的管理、維護(hù)、控制、運(yùn)行，以及計算機(jī)程序的編譯、裝載和運(yùn)行。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)和編譯系統(tǒng)。操作系統(tǒng)主要承擔(dān)對計算機(jī)的管理工作，其主要功能包括文件管理（建立、存儲、刪除、檢索文件卜外部設(shè)備管理（管理計算機(jī)的輸入、輸出等外部硬件設(shè)備卜內(nèi)存分配管理、作業(yè)管理和中斷管理。操作系統(tǒng)的種類很多，在工作站上主要采用UNIX、Win

14、dows2000/NT/XP等；在微機(jī)上主要采用UNIX的變種XENIX、ONIX、VENIX,以及Windows系列操作系統(tǒng)。編譯系統(tǒng)的作用是將用高級語言編寫的程序翻譯成計算機(jī)能夠直接執(zhí)行的機(jī)器指令。有了編譯系統(tǒng)，用戶就可以用接近于人類自然語言和數(shù)學(xué)語言的方式編寫程序，而翻譯成機(jī)器指令的工作則由編譯系統(tǒng)完成。這樣就可以使非計算機(jī)專業(yè)的各類工程技術(shù)人員很容易地用計算機(jī)來實現(xiàn)其繪圖目的。目前，國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的高級語言FORTRANPASCALOC+、VisualBasic、LISP等均有相應(yīng)的編譯系統(tǒng)2。（二）支撐軟件支撐軟件是計算機(jī)繪圖軟件系統(tǒng)中的核心，是為滿足計算機(jī)繪圖工作中一些用戶的共同需

15、要而開發(fā)的通用軟件。近30多年來，由于計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)大，支撐軟件的開發(fā)研制有了很大的進(jìn)展，推出了種類繁多的商品化支撐軟件。（三）計算機(jī)繪圖應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件是在系統(tǒng)軟件、支撐軟件的基礎(chǔ)上，針對某一專門應(yīng)用領(lǐng)域而開發(fā)的軟件。這類軟件通常由用戶結(jié)合當(dāng)前繪圖工作的需要自行研究開發(fā)或委托開發(fā)商進(jìn)行開發(fā)，此項工作又稱為七次開發(fā)”。能否充分發(fā)揮已有計算機(jī)繪圖系統(tǒng)的功能，應(yīng)用軟件的技術(shù)開發(fā)工作是很重要的，也是計算機(jī)繪圖從業(yè)人員的主要任務(wù)之一四、圖形操作的基本知識介紹（一）CD和CDM的介紹CDC是設(shè)備環(huán)境類的基類直接由CObject派生。是GDI的關(guān)鍵元素，它代表了物理設(shè)備。每一個C+設(shè)備環(huán)境對象都有相

16、對應(yīng)Windows設(shè)備環(huán)境，并通過一個32位類型的HDC句柄來標(biāo)識。CDC類的虛擬性使我們可以很容易的做到編寫同時適用于多種設(shè)備的代碼。例如OnDraw函數(shù)的pDC->TextOut（0,0,"Hello"）;既可以適用于顯示器、還可以適用于打印預(yù)覽和打印，只需要在CView:OnDraw函數(shù)的pDC參數(shù)指向不同的對象類3。CClientDC和CWindowDC是顯示設(shè)備環(huán)境類，者B是由CDC派生而來，區(qū)別在于CClientDC是窗口的客戶區(qū)不包括邊框、標(biāo)題欄和菜單欄，（0，0）指客戶區(qū)域的左上角。CWindowDC的（0，0）指整個屏幕的左上角，這意味著我們可以在顯

17、示器的任意地方繪圖，包括窗口邊框、標(biāo)題欄和菜單欄等等。CWindowDC一般應(yīng)用在框架窗口，而不是視圖窗口。CDC對象被創(chuàng)建后一定要在合適的時候?qū)⑺鼊h除掉，如果忘記了刪除設(shè)備環(huán)境對象則會造成內(nèi)存丟失。如何做才能避免出現(xiàn)這個問題呢，我們應(yīng)該在堆棧中構(gòu)造對象?？蠢?2”在中加入voidCMy82View:ShowFont（CDC*pDC,int&nPos,intnPoints）TEXTMETRICtm;TEXTMETRIC吉構(gòu)包含字體的所有邏輯單位信息原型如下：typedefstructtagTEXTMETRIC/*tm*/inttmHeight;inttmAscent;inttmDes

18、cent;inttmInternalLeading;inttmExternalLeading;inttmAveCharWidth;inttmMaxCharWidth;inttmWeight;BYTEtmItalic;BYTEtmUnderlined;BYTEtmStruckOut;BYTEtmFirstChar;BYTEtmLastChar;BYTEtmDefaultChar;BYTEtmBreakChar;BYTEtmPitchAndFamily;inttmOverhang;inttmDigitizedAspectX;inttmDigitizedAspectY;TEXTMETRIC;CFontfontText;CStringstrText;CSizesizeText;ANSI_CHARSET,O