doc/ctsim-appendix.tex

   1 \appendix
   2
   3 \chapter{Simple Graphics Package}\label{appendix}\index{Simple Graphics Package}
   4 \setheader{{\it Appendix \thechapter}}{}{}{\ctsimheadtitle}{}{{\it Appendix \thechapter}}%
   5 \ctsimfooter%
   6
   7
   8 Simple Graphics Package was created in 1980 by Kevin Rosenberg and
   9 is modelled after the graphics library in Foley and van
  10 Dam\cite{FOLEY82}. It is designed to be platform-independent.
  11
  12 \section{Flowchart}
  13 Master coordinate (MC) level \\
  14 $\hspace{3cm} \downarrow$ \\
  15 Apply \emph{Current transformation matrix} \\
  16 $\hspace{3cm} \downarrow$ \\
  17 World coordinate (WC) level \\
  18 $\hspace{4cm} \downarrow$ \\
  19 Clipping against Window \\
  20 $\hspace{3cm} \downarrow$ \\
  21 Convert to Normalized device coordinates (NDC) \\
  22 $\hspace{3cm}  \downarrow$ \\
  23 Clipping against Viewport \\
  24 $\hspace{3cm}  \downarrow$ \\
  25 Convert to Physical device coordinates (PDC) \\
  26
  27
  28 \section{Functions}%
  29
  30 \subsection{State functions}
  31 \begin{twocollist}
  32 \twocolitem{\texttt{eraseWindow()}}{Clears the screen}
  33 \twocolitem{\texttt{setColor(color)}}{Set current pen color}
  34 \twocolitem{\texttt{setLinestyle(style)}}{Set current pen style}
  35 \twocolitem{\texttt{setLinewidth(width)}}{Set current pen width}
  36 \twocolitem{\texttt{setTextColor(foreground, background)}}{Set text colors}
  37 \twocolitem{\texttt{setMarker(type, color)}}{Set marker attibutes}
  38 \twocolitem{\texttt{setRasterOp(rasterOp)}}{Set raster operator}
  39 \end{twocollist}
  40
  41
  42 \subsection{Master coordinate functions}
  43 \begin{twocollist}
  44 \twocolitem{\texttt{setWindow(xmin, ymin, xmax, ymax)}}{Set window for world
  45 coordinates}
  46 \twocolitem{\texttt{moveAbs(x, y)}}{Move graphics cursor to absolute position}
  47 \twocolitem{\texttt{moveRel(dx, dy)}}{Move graphics cursor relative to current position}
  48 \twocolitem{\texttt{pointAbs(x, y)}}{Draw point at current position}
  49 \twocolitem{\texttt{pointRel(dx, dy)}}{Draw point relative to current position}
  50 \twocolitem{\texttt{lineAbs(x, y)}}{Draw line from current position to
  51 absolute position}
  52 \twocolitem{\texttt{lineRel(dx, dy)}}{Draw line from current position to position
  53 relative to current position}
  54 \twocolitem{\texttt{markerAbs(x,y)}}{Draw marker at current position}
  55 \twocolitem{\texttt{markerRel(dx,dy)}}{Draw marker relative to current position}
  56 \twocolitem{\texttt{polylineAbs(x[], y[], n)}}{Draw a series of lines to absolute position}
  57 \twocolitem{\texttt{polylineRel(dx[], dy[], n)}}{Draw series of lines relative to current position}
  58 \twocolitem{\texttt{drawString(str)}}{Draw text string at current positon}
  59 \twocolitem{\texttt{drawCircle(r}}{Draw circle at current positon}
  60 \twocolitem{\texttt{drawArc(r,start,stop)}}{Draw arc with center at current positon}
  61 \twocolitem{\texttt{drawRect(xmin,ymin,xmax,ymax)}}{Draw rectangle}
  62 \end{twocollist}
  63
  64 \subsection{Normalized coordinate functions}%
  65 \begin{twocollist}
  66 \twocolitem{\texttt{Viewport(xmin, ymin, xmax, ymax)}}{Viewport for window
  67 in NDC}
  68 \twocolitem{\texttt{stylus(x, y, beam)}}{Draw a line from current
  69 position}
  70 \twocolitem{\texttt{markerNDC(xndc, yndc)}}{Draw marker at NDC position}
  71 \end{twocollist}
  72
  73 \subsection{Master coordinate to World coordinate transformations}%
  74 These transformation functions operate on the \emph{Current transformation
  75 matrix} (CTM).
  76
  77 \begin{twocollist}
  78 \twocolitem{\texttt{clearCTM()}}{Sets the CTM to an identity matrix}
  79 \twocolitem{\texttt{preTranslate(x,y)}}{Apply translation to CTM}
  80 \twocolitem{\texttt{postTranslate(x,y)}}{Apply translation to CTM}
  81 \twocolitem{\texttt{preScale(x,y)}}{Apply scale to CTM}
  82 \twocolitem{\texttt{postScale(x,y)}}{Apply scale to CTM}
  83 \twocolitem{\texttt{preRotate(angle)}}{Apply rotation to CTM}
  84 \twocolitem{\texttt{postRotate(angle)}}{Apply rotation to CTM}
  85 \twocolitem{\texttt{preShear(x,y)}}{Apply shear to CTM}
  86 \twocolitem{\texttt{postShear(x,y)}}{Apply shear to CTM}
  87 \end{twocollist}
  88
  89 \subsection{Coordinate transformation functions}%
  90 \begin{twocollist}
  91 \twocolitem{\texttt{transformMCtoNDC(\&x,\&y)}}{Convert from master
  92 coordinates to NDC}
  93 \twocolitem{\texttt{transformNDCtoMC(\&x,\&y)}}{Convert from NDC to master
  94 coordinates}
  95 \end{twocollist}
  96
  97 \section{Coordinate Mapping}
  98
  99 \subsection{Dimensions}
 100 Window (World Coordinates):  $X_{wmin}, X_{wmax}, Y_{wmin}, Y_{wmax}$ \\
 101 Viewport (Normalized Device Coordinates): $X_{vmin}, X_{vmax}, Y_{vmin}, Y_{vmax}$\\
 102 Physical (Physicial Device Coordinates): $X_{pmax}, Y_{pmax}$\\
 103
 104 \subsection{Formulas}
 105 To convert from Master coordinates to World coordinates: \\
 106 Apply current transformation matrix
 107
 108 To convert from WC to NDC:\\
 109 \begin{equation}
 110 X_{ndc} = X_{vmin} + (X_{vmax} - X_{vmin})  (X_{wc} - X_{wmin}) / (X_{wmax} - X_{wmin})
 111 \end{equation}
 112 \begin{equation}
 113 Y_{ndc} = Y_{vmin} + (Y_{vmax} - Y_{vmin}) (Y_{wc} - Y_{wmin}) / (Y_{wmax} - Y_{wmin})
 114 \end{equation}
 115
 116 To convert from NDC to PDC:
 117 \begin{equation}
 118      X_{pdc} = X_{ndc} X_{pmax}
 119 \end{equation}
 120 \begin{equation}
 121      Y_{pdc} = X_{ndc} Y_{pmax}
 122 \end{equation}