1. Введение
2. Модуль Graph. Инициализация графического режима. Процедура InitGraph.
3. Построение изображений
    3.1.Система координат устройства
    3.2.Управление текущим указателем. Процедуры MoveTo, MoveRel
    3.3. Вывод точки. Процедуры PutPixel
    3.4. Установка цвета пера и цвета фона
    3.5. Вывод линии. Процедуры Line, LineTo и LineRel
    3.6. Управление стилем линии. Процедура  SetLineStyle
    3.7. Построение прямоугольников. Процедуры Reactangle, Bar и Bar3D
    3.8. Построение дуг и окружностей. Процедуры Circle и Arc
    3.9. Заливка   замкнутых областей. Процедуры FloodFill
4. Вывод текста и числовых значений в графическом режиме

1. Введение

Любое изображение на экране монитора формируется из отдельных элементов – пикселов (от англ. Pixel - Picture Element – элемент изображения). Экран монитора можно рассматривать как матрицу пикселов. Для получения того или иного изображения на экране монитора как в графическом, так и в текстовом режимах необходимо заставить светиться строго определенную группу пикселов. В текстовом режиме на экран могут выводиться только определенные символы, образы которых хранятся в постоянной или оперативной памяти компьютера, а управление отдельными пикселами невозможно. В графическом режиме появляется возможность управления отдельными пикселами, что позволяет формировать любые изображения.

С технической точки зрения управлением монитора занимается специальное устройство компьютера – видеоадаптер. Именно согласно его сигналам зажигаются и гаснут отдельные точки на экране монитора. Конструктивно видеоадаптер – это весьма сложное электронное устройство, управляемое собственным микропроцессором. Качество изображения, получаемое на экране монитора во многом зависит не только от самого монитора, но и от типа видеоадаптера. В самом общем виде видеоадаптер состоит из контроллера электронно-лучевой трубки (CRT-контроллера) и видеопамяти (видеобуфера). Для получения изображения на экране монитора необходимо поместить в видеопамять определенную информацию. Графическое программирование на таком уровне представляется весьма непростой и трудоемкой задачей, требующей знания особенностей того или иного видеоадаптера.

Чтобы сделать процесс создания графических изображений более простым и эффективным фирма Borland International разработала специальную библиотеку GRAPH, а также набор графических драйверов, позволяющих работать с различными типами видеоадаптеров. Графический драйвер – это вспомогательная программа-посредник, обеспечивающая взаимодействие пользовательских программ с конкретным графическим устройством. Графические драйверы хранятся в файлах с расширением .BGI (Borland Graphic Interface). Обычно эти файлы расположены в каталоге \BP\BGI (или \TP\BGI).

2. Модуль Graph. Инициализация графического режима

Для формирования графических изображений в среде Borland (Turbo) Pascal имеется стандартный библиотечный модуль Graph. В нем содержится множество графических процедур и функций, десятки стандартных констант и типов данных.

Любая программа, использующая графику должна прежде всего подключить модуль Graph. Это выполняется директивой USES:

USES Graph;

Прежде чем работать с графикой необходимо установить определенный графический видеорежим. Выбор видеорежима зависит от имеющегося графического адаптера. Большинство современных компьютеров (IBM-совместимых) имеют в своем составе видеоадаптер стандарта VGA (Video Graphic Array) или SuperVGA. Для работы с таким адаптером используется графический драйвер EGAVGA.BGI. При этом имеется возможность работы в трех различных видеорежимах:

Для переключения видеоадаптера в графический режим и установки определенного видеорежима необходимо вызвать специальную процедуры инициализации графики – InitGraph:

InitGraph( var GraphDriver, GraphMode : Integer; DriverPath : String );

Процедура InitGraph имеет 3 параметра. Целочисленные переменные GraphDriver и GraphMode определяют соответственно тип графического видеоадаптера и видеорежим. Третий параметр DriverPath указывает путь в каталог, содержащий файлы с графическими драйверами.

В модуле Graph для задания типа видеоадаптера определен ряд констант:

Detect = 0 – автоопределение;
CGA = 1 – адаптер CGA;
EGA = 3 – адаптер EGA;
VGA = 9 – адаптер VGA;
и др.

Если для параметра GraphDriver используется значение Detect, а значение параметра GraphMode явно не указано, то тип графического адаптера будет определен автоматически и после инициализации соответствующего драйвера будет установлен режим с максимальным разрешением.

Подытожив сказанное выше, запишем пример инициализации графического режима:

USES Graph;
VAR
  GrDr, GrMd : integer;
BEGIN
  GrDr := detect;
  InitGraph( GrDr, GrMd, ‘c:\bp\bgi’ );
  { теперь можно вызывать графические процедуры }
  . . .
  . . .
  . . .
  CloseGraph;
END.

Для завершения работы в графическом режиме необходимо всегда производить вызов процедуры CloseGraph. Она очищает экран, переводит адаптер в текстовый режим и, если возможно, выгружает из памяти графический BGI-драйвер.

В растровой компьютерной графике экран представляет собой прямоугольный массив пикселов. Любое изображение строится как композиция из светящихся или погашенных пикселов. Каждый пиксел адресуется двумя целыми числами – номером по горизонтали nx и номером по вертикали ny:

0 <= nx <= Xmax
0 <= ny <= Ymax

Значения Xmax и Ymax зависят от текущего графического видеорежима. В случае адаптера VGA и режима VGAHi Xmax = 639, а Ymax = 479. В модуле Graph определены две функции GetMaxX и GetMaxY, возвращающие текущие значения параметров Xmax и Ymax, соответственно.

3.2. Управление “текущим указателем”

“Текущий указатель” (CP – Current Pointer) или, как его еще называют, графический курсор выполняет те же функции, что и курсор в текстовом режиме, однако является при этом невидимым. Положение графического курсора указывает на начальные координаты изображения графического примитива, выводимого “от текущей позиции”. Текущий указатель перемещается специальными процедурами. В частности, процедура

MoveTo( X, Y );

перемещает его в точку экрана, с координатами (X, Y). Другая процедура –

MoveRel( dX, dY );

перемещает текущий указатель на dX пикселов по горизонтали и на dY пикселов по вертикали относительно последнего положения текущего указателя.

Вывод точки осуществляется процедурой:

PutPixel( X, Y, Color ),

где X и Y – экранные координаты точки, а Color – ее цвет. Возможные значения параметра Color приведены ниже в таблице.

Таблица 1. Кодировка цвета

Примеры:

Вывод красной точки в центр экрана.

x := GetMaxX div 2;
y := GetMaxY div 2;
PutPixel( x, y, Red );

Вывод вертикальной линии зеленого цвета в середине экрана.

x := GetMaxX div 2;
FOR y:=0 TO GetMaxY DO PutPixel( x, y, Green );

3.4. Установка цвета пера и цвета фона
При выводе на экран точки ее цвет указывается непосредственно в процедуре PutPixel. Во всех остальных случаях, при построении графических примитивов (линий, прямоугольников, окружностей и т.п.), а также при выводе текста, цвет их контуров (цвет пера)  задается специальной поцедурой:

SetColor( Color ),

где Color – цвет, значения которого берутся из таблицы 1.
Для установка цвета фона графического экрана имеется процедура:

SetBkColor( Color ),

где Color – цвет, значения которого берутся из таблицы 1. При выполнении процедуры SetBkColor экран сразу же окрашивается в заданный цвет.

3.5. Вывод линии
В последнем примере с помощью процедуры PutPixel и оператора FOR из отдельных точек была построена линия. Для построения отрезков прямых имеется специальная процедура Line:

Line( X1, Y1, X2, Y2 ),

где X1, Y1 – координаты начала, а X2, Y2 – координаты конца отрезка.

Вывод вертикальной линии зеленого цвета в середине экрана.

SetColor( Green );
x := GetMaxX div 2;
Line( x, 0, x, GetMaxY );

Вывод диагональной линии ярко-красного цвета.

SetColor( LightRed );
Line( 0, 0, 639, 479 );

Для вычерчивания линий существует еще две процедуры: LineTo и LineRel.
Процедура LineTo( X, Y ) строит отрезок прямой из точки текущего положения указателя в точку с координатами X, Y. Процедура LineRel( dX, dY ) проводит линию от точки текущего положения указателя в точку со смещением dX, dY.

3.6. Установка стиля линии
Turbo Pascal позволяет вычерчивать линии самого различного стиля: тонкие, широкие, пунктирные, штриховые и т.д. Установка стиля производится процедурой

SetLineStyle( Style, Pattern, Thickness ),

где Style – параметр, определяющий стиль линии. Возможные значения этого параметра приведены в таблице 2; Pattern – образец; Thickness – толщина линии. Если применяется один из стандартных стилей, значение параметра Pattern должно быть равно 0.

Таблица 2. Стили линии

 Параметр Thickness может принимать всего два значения:

NormWidth = 1  – линия толщиной в один пиксел
ThickWidth = 3  – линия толщиной в три пиксела

Далее будут приведены процедуры с помощью которых можно строить различные геометрические фигуры (окружности, прямоугольники, дуги и т.д.). При этом стиль линии, которой вычерчивается контур той или иной фигуры также устанавливается процедурой SetLineStyle.

Rectangle( X1, Y1, X2, Y2 ),

где X1, Y1 – координаты верхнего левого угла, X2, Y2 – координаты правого нижнего угла прямоугольника. Ниже в качестве примера приведен фрагмент, который выводит на экран 100 разноцветных прямоугольников произвольной высоты:

FOR i:=1 TO 100 DO BEGIN
  SetColor( Random(15) ); { “случайный” цвет }
  Rectangle( 200, Random(300), 250, 300 ); { i-й прямоугольник }
  Delay(100); { задержка 100 мс }
  ClearDevice { очистка экрана }
END;

Для построения закрашенных прямоугольников используется процедура:

Bar( X1, Y1, X2, Y2 ),

где параметры X1, Y2, X2 и Y2 имеют то же смысл, что и в процедуре Rectangle.

Цвет и стиль закраски устанавливается процедурой

SetFillStyle( Pattern, Color ),

где параметр Pattern определяет стиль (шаблон) заливки, а параметр Color – ее цвет. Возможные значения параметра Pattern приведены в таблице 3.

Таблица 3. Стили заливки

Для построения “объемных” закрашенных прямоугольников используется процедура:

Bar3D( X1, Y1, X2, Y2, Depth, Top ).

Тип и цвет заливки устанавливается процедурой SetFillStyle. Параметр Depth определяет глубину трехмерного контура. Чаще всего его значение равно четверти ширины прямоугольника:

Depth := (X2-X1) div 4;

Параметр Top определяет, строить над прямоугольником вершину (True) или нет (False). Например:

SetFillStyle( XhatchFill, Red );
Bar3D( 10, 10, 50, 100, 10, True );

Circle( X, Y, Radius ),

где X, Y – координаты центра окружности, а Radius – ее радиус. Например, следующий фрагмент выводит ярко-зеленую окружность c радиусом 50 пикселов и центром в точке 450, 100:

SetColor( LightGreen );
Circle( 450, 100, 50 );

Для вычерчивания дуг используется процедура

Arc( X, Y, StartAngle, EndAngle, Radius ),

где X, Y – координаты центра дуги, StartAngle и EndAngle – начальный и конечный угол (в градусах), Radius – радиус. Очевидно, что если StartAngle = 0, а EndAngle = 359, то вычерчивается полная окружность.

FloodFill( X, Y, Border ),

где X, Y – координаты точки внутри или вне фигуры, Border – цвет контура фигуры. Если точка (X, Y) находится внутри замкнутой области, то заполняется внутренняя область. Если эта точка находится вне замкнутой области, то заполняется ее внешняя часть.

Пример: Красная окружность заполненная зеленой штриховкой

SetColor( Red ); Circle( 450, 100, 50 );
SetFillStyle( SlashFill, Green );
FloodFill( 450, 100, Red );

OutText( TextString )

выводит на экран строку текста начиная с текущего положения графического курсора. Например:

OutText( ‘Добро пожаловать!’ );

Явный недостаток этой процедуры – нельзя указать произвольную точку начала вывода. Его можно устранить с помощью процедуры MoveTo, которая перемещает указатель в нужную позицию, но лучше воспользоваться процедурой

OutTextXY( X, Y, TextString ),

где X, Y – координаты точки начала вывода текста, TextString – константа или переменная строкового типа string. Например, чтобы вывести сообщение “Для продолжения нажмите любую клавишу ...”, начиная с точки 20, 400 надо записать:

OutTextXY( 20, 400, ‘Для продолжения нажмите любую клавишу ...’ );

4.2. Вывод числовых значений
Для начинающих проблемой является вывод числовых данных на графический экран, ибо в модуле Graph нет предназначенных для этого процедур. Выход прост: преобразовать числовое значение в строковое с помощью процедуры Str.

Примеры:

X := 12.5;
Str(X:4:1, S) { преобразование числа x в строку S }
OutTextXY( 10, 10, S ); { вывод строки S }

max := 345.55;
Str(max:6:2, S) { преобразование числа max в строку S }
OutTextXY( 10, 50, ‘Максимальное значение = ’ + S ); { вывод суммы двух строк }