Разработка технологических систем машинной графики тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.11, доктор технических наук Дебелов, Виктор Алексеевич

• Дебелов, Виктор Алексеевич
• доктор технических наук
• 2003

Оглавление диссертации доктор технических наук Дебелов, Виктор Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СИСТЕМЫ ГРАФИЧЕСКОГО ВЫВОДА.

1.1. Система математического обеспечения графопостроителей.

1.1.1. СМОГ, 1 -ый уровень.

1.1.2. СМОГ, 2-ой уровень.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологических систем машинной графики»

Машинная (или как сейчас говорят - компьютерная) графика - это достаточно новое научное направление: почти все авторы связывают ее начало с работой И. Сазерденда 1963 года [1], где он представил первую программную разработку — редактор графических изображений Sketchpad, давший старт всему направлению. За какие-то 5 лет проблематика машинной графики заняла определенную нишу в тематике таких конференций как весенние и осенние конференции (SJCC и FJCC) AFIPS (American Federation of Information Processing Society). Уже в 60-х годах затрагивалась достаточно широкая проблематика. Большое место занимала тематика вывода на графические устройства - пассивная графика. С технологической точки зрения большое влияние оказала работа Брезенхэма 1965-го года [2], посвященная алгоритмам растеризации отрезков с использованием только операций сдвига и сложения. К 1973-му году накапливается значительное количество исследований и практических разработок, так авиастроительные компании США разрабатывают и применяют САПР на комплексах IBM/360 с графическими дисплеями IBM-2250 [3].

В конце 60-х годов в нашей стране ряд научных учреждений и КБ (ИПМ АН СССР, ВЦ АН СССР, ВЦ СО АН СССР, и др.) приобретают импортные графические устройства, в основном графопостроители, а также и дисплеи - JIBTA ОИЯИ (г. Дубна). Организации страны эксплуатировали в основном отечественную вычислительную технику, для которой еще несовершенное западное программное обеспечение было совсем неприменимо. Стали проводиться работы по инженерному сопряжению графических устройств с ЭВМ и параллельно велись разработки графических устройств (например, дисплеи ИАЭ СО АН СССР) и графического программного обеспечения.

В 1973 году выходит книга Ньюмена и Спрулла "Principles of Interactive Computer Graphics", которая переводится на русский язык и издается в СССР в 1976 году [4]. Она оказывает неоценимое влияние на развитие машинной графики в нашей стране. В это время графическая техника получает распространение в стране, особенно на машинах типа М-220 и БЭСМ-6, во многих городах ведутся разработки. На различных конференциях, связанных с АСНИ или САПР, докладываются работы по графике. В сентябре 1977 года ВЦ СО АН СССР и Новосибирский филиал ИТМиВТ АН СССР проводят в Новосибирске первую конференцию, посвященную машинной графике, которая имела региональный статус, но собрала специалистов из многих районов Союза.

В 1979 году ассоциация Сигграф (АСМ США) анонсирует проект Core System [5], который претендует на стандарт графической системы. Этот факт показывает, что назрела насущная проблема обмена алгоритмами в форме программ, переноса (продажи) графических программных продуктов в другие организации и/или на другие компьютерные платформы. Проект оказал значительное влияние на разработки графических систем во всем мире.

В 1981-м в Новосибирске состоялась Всесоюзная конференция по проблемам машинной графики, которая имела действительно всесоюзное представительство (Москва, Владивосток, Новосибирск, Дубна, Киев, Протвино, Ленинград, Ижевск, Горький, Харьков, Пенза, Свердловск, Жуковский, Кишинев, Челябинск, Минск, Кемерово, Николаев, Ульяновск). По докладам видно влияние Core System, хотя большинство из них посвящается разработке графических алгоритмов и прикладных систем.

В 1983, наконец, официально выходит стандарт ISO Graphical Kernel System (GKS или ГКС) [6], который во многом опирается на Core System, но задание самих графических примитивов отличается значительно. Многие разработчики начинают ориентироваться уже на ГКС. Забегая вперед, скажем, что с появлением IBM PC ГКС постепенно забывается, но то огромное влияние, особенно единая терминология и большой вклад в графическое образование нельзя не отметить. В 1988 году в СССР ГКС также становится стандартом [7].

Сильная команда из ИАиПУ ДВНЦ АН СССР, которая занималась всем спектром проблем машинной графики, проводит во Владивостоке в 1985 году очередную всесоюзную конференцию, которая даже в названии показывает расширение тематики до "распознавания изображений". В 1987 году 4-я всесоюзная конференция по машинной графике проводится в Протвино сильной командой по научной визуализации из ИФВЭ. А в 1989 году в Новосибирске проводится пятая и, пожалуй, последняя конференция, на которой еще серьезно рассматривались проблемы, связанные с реализацией графических систем для отечественных машин.

Очередная эра развития машинной графики в нашей стране начинается в 1991 году, когда при поддержке АСМ и Сигграф АСМ проводится первая из 13-ти ежегодных международных конференций Графикон (1991-2003). На ней отечественные специалисты знакомятся из первых рук с наиболее передовыми разработками, в том числе: фотореалистическая визуализация, анимация, станция Silicon Graphics.

С сожалением стоит отметить, что переход на импортные ЭВМ с западным программным обеспечением и недофинансирование привели к резкому сокращению числа отечественных исследований и разработок, да и разработчиков. Это видно по составу докладов на Графиконах, где почти половину докладов представляют специалисты их западных стран. Главная причина видится в отсутствии внутреннего заказчика. А выживают только те, которые смогли найти внешние гранты или заказы.

Актуальность темы. Результаты данной работы были получены за период около трех десятилетий, и на каждом этапе актуальность решаемых задач соответствовала требованиям времени.

1. В конце 1960-х - начале 1970-х годов в нашей стране появились графические устройства (в основном иностранного производства) без технических и программных средств сопряжения с отечественными ЭВМ. Автоматизация вывода информации из ЭВМ в графическом виде многократно увеличивает производительность труда исследователей, но для ее обеспечения необходимо наличие на ЭВМ программных средств обработки и вывода в графическом виде результатов расчетов. Следовательно, на начало 70-х годов прошлого столетия актуальными были две проблемы: разработка технических и программных средств сопряжения графических устройств с отечественными ЭВМ (эта проблема в диссертации не рассматривается) и задача разработки систем для графического представления и вывода результатов научных расчетов (рассмотренная в диссертации) на отечественных ЭВМ (М-220, БЭСМ-6 и др.), оснащенных системами автоматизации программирования (языки: Алгол-60, Альфа, Фортран, и трансляторы с них).

Вывод графического представления результатов численных экспериментов (графической информации) непосредственно из ЭВМ (в режиме on-line) на графическое устройство резко уменьшал производительность ЭВМ (до скорости рисования графиков на графопостроителе) и для высокопроизводительных ЭВМ такой режим вывода графической информации нецелесообразен. Для решения этой проблемы, например, фирма Бенсон (Франция) разработала аппаратуру для считывания управляющих команд для графопостроителя с магнитной ленты (режим off-line). Вывод графической информации на магнитную ленту несколько, но не существенно, уменьшил зависимость производительности ЭВМ от наличия в программе графического вывода. Актуальной для высокопроизводительных ЭВМ и Вычислительных центров коллективного пользования (оснащенных мощными вычислителями в единой сети) стала проблема разработки технологии, обеспечивающей вывод графической информации без уменьшения производительности ЭВМ. Таким образом, решение задачи разработки системы программной поддержки технологии и организации вывода графической информации в крупном вычислительном центре или ВЦКП (Вычислительные центры коллективного пользования) становится определяющим условием эффективного (по крайней мере с точки зрения владельца ВЦКП) использования графических устройств. Например, в 1977 году ВЦ СО АН СССР обслуживал не менее 1500 пользователей из институтов Новосибирского научного центра, получающих в среднем за месяц 3000 графиков общей длиной 30 км пути пера.

2. Естественно, что для развития экономики страны, проблема вывода информации научных расчетов играет меньшую роль, чем решение задач отраслей народного хозяйства. Пожалуй, оснащение вычислительной техникой и графическими устройствами в первую очередь производилось в конструкторских бюро и отраслевых институтах нашей страны. Проблемы их технического и программного обеспечения во многом совпадали с аналогичными проблемами в научных организациях, но имели особенности, связанные с производством, в частности:

- решение геометрических и графических задач в САПР,

- выпуск технической документации.

Во второй половине 1970-х годов актуальной становится задача разработки многофункциональных систем машинной графики для систем автоматизированного проектирования и АСНИ (как части решения отраслевых задач), включающих в себя средства геометрического моделирования рассчитываемых объектов и вывода расчетных данных в графическом виде, как части документации по проектируемым изделиям. Актуальность исследований методов разработки систем машинной графики для САПР машиностроения в конце 1970-х и начале 1980-х годов для отечественных ЭВМ не вызывают сомнения, а сами исследования проводились в тот период большинством академических и отраслевых научных организаций нашей страны.

3. В конце 1980-х годов, к сожалению, в нашей стране произошла смена отечественной вычислительной техники на иностранную. Резкое ежегодное увеличение производительности ПЭВМ и рабочих станций создало необходимые предпосылки для рассмотрения проблем реализации и практического применения алгоритмов трехмерной графики. Широкое распространение вычислительной техники и ее применение непрерывно растущим кругом пользователей (от школьников до домохозяек) поставило задачу создания, в частности, графических систем мощных по их возможностям и простым для освоения. Стандартные профессиональные графические библиотеки трехмерной графики OpenGL и Microsoft DirectX требуют значительного времени для практического освоения. Актуальной (с середины 1990-х) становится задача исследований и разработки простого, с точки зрения освоения, но достаточно мощного, с точки зрения практических приложений, программного средства задания и визуализации динамических пространственных сцен.

Проблема визуализации пространственных сцен остается и на сегодняшний день сложной задачей, прежде всего, с точки зрения объема и времени вычислений. Задача разработки новых эффективных методов визуализации пространственных сцен остается актуальной и по сегодняшний день. Один из методов решения этой задачи предлагается в заключительном параграфе диссертации.

Цель работы заключается в исследовании и разработке принципов, подходов и методов построения программного обеспечения графического ввода-вывода информации из ЭВМ: научно-исследовательские расчеты, системы автоматизации проектирования, визуализация пространственных сцен. В соответствии с этими задачами были выполнены следующие исследования и разработки:

- исследование и разработка принципов построения системы математического обеспечения графического представления результатов вычислений унифицированной для различных ЭВМ и систем программирования;

- исследование и разработка технологии хранения и вывода графической информации на графические устройства вычислительного центра коллективного пользования;

- исследование и разработка подходов и принципов построения на двухмашинных комплексах (главная ЭВМ для массовых расчетов, сателлит для формирования заданий и анализа результатов расчета (АРМ - автоматизированное рабочее место) многофункциональной интегрированной системы для САПР, обеспечивающей полный цикл проектирования и сопровождения изделий, включая построение геометрических моделей, выпуск чертежной документации и пояснительных документов, визуализацию исходных и расчетных данных;

- исследование и разработка методики изучения и применения стандартных систем построения и визуализации динамических пространственных сцен в повседневной практике;

- исследование и разработка алгоритмов фотореалистической визуализации пространственных сцен.

В основе методологии исследований лежит применение системного подхода, современных информационно-вычислительных технологий, методов объектно-ориентированного программирования. Одним из основных использовался эволюционный подход - от создания прототипа к конечному продукту, т.е. через эксперименты и/или обратную связь с пользователем, получаемую во время опытной эксплуатации. При разработке алгоритмов использовались методы вычислительной геометрии, численные методы решения уравнения переноса, элементы теории графов и др.

Научная новизна представленной работы заключается в следующем:

1. Разработаны (1974 [13], 1976 [12], 1979 [37]) принципы построения системы математического обеспечения графического представления данных, заключающиеся в выделении следующих компонент системы:

- СУГВ - система управления графическим выводом,

- 1-й уровень - базовые графические средства (графический стандарт),

- 2-й уровень - прикладные графические алгоритмы (графики, поверхности, изолинии и т.д.).

Отметим, что в дальнейшем эти принципы развивались как отечественными, так и зарубежными исследователями, а виртуальное графическое устройство, впервые разработанное в нашей стране в рамках СУГВ, является прототипом графических стандартов CGI/CGM [55].

2. Разработаны (1985 [58], 1986 [59, 60], 1988 [61]) принципы построения на двухмашинных комплексах многофункциональной системы машинной графики для САПР машиностроения, суть которых в следующем:

- независимость функциональных возможностей системы от операционный среды, в которой система должна быть реализована и эксплуатироваться;

- отделение геометрических и графических данных от алгоритмов и программ, которые их обрабатывают;

- независимость функциональных средств от специфики прикладных областей;

- общая база данных для хранения геометрических моделей и технической документации по проектируемым объектам;

- описание двумерных геометрических моделей проектируемых объектов (геометрическая и чертежная документация);

- описание трехмерных геометрических моделей проектируемых объектов (полиэдры и параметрические кривые и поверхности);

- программно-техническая подсистема (СПО ГД), обеспечивающая программирование распределенных прикладных программ на комплексе "главная ЭВМ - сателлит"

- программное средство подготовки документации, обеспечивающее форматирование текстов с математическими формулами, рисунками и таблицами, включающая один из первых в мире экранных редакторов математических формул (1987 [138]).

Предложенная структура и ее функциональное наполнение системы машинной графики для САПР машиностроения впервые были предложены в 1980 году автором диссертации совместно с A.M. Мацокиным для решения конкретных прикладных задач машиностроительной отрасли.

3.В развитие систем СМОГ и СМОГ-85 была исследована и решена (1997 [147], 1998 [148], 2000 [145]) прикладная задача задания областей с криволинейной границей, состоящей из параметрических кривых Безье. Построен новый метод разбиения плоскости набором четырехточечных кривых Безье на подобласти, что позволило верифицировать задание области и построить ее характеристическую функцию, как необходимое средство идентификации точек области. Эта методика и программы были применены при решении задач математической физики для описания геометрии двумерных областей и построения сеток.

4. Исследована и разработана технология (1990 [128]) для создания графического интерфейса диалоговых прикладных программ в среде DOS IBM PC, заключающаяся в представлении пользователю удобных и экономичных средств создания меню для управления процессом управления прикладной программой, в основу которой были положены принципы (подсистема СПО ГД системы СМОГ-85):

- отделение процесса проектирования диалогового графического интерфейса от расчетной части прикладной программы;

- применение подхода WYSIWYG (что вижу, то и получаю): экранный редактор для планирования раскроя экрана и создания графических меню, прототип диалога;

- библиотеки программ ввода и вывода данных и работы с меню.

5. На основе анализа материалов и пособий по использованию системы DirectX для описания и визуализации динамических пространственных сцен разработана новая методика (в том числе программная реализация методики - система

SmogDX/3D, 1999 [160, 161], 2001 [159]) изучения основ динамической трехмерной машинной графики, достаточной для решения большинства практически важных задач (курс освоения SmogDX/3D - 12 академических часов).

6. Предложена и исследована (2001 [189,190], 2002 [191]) модификация метода обратной рекурсивной трассировки лучей визуализации пространственных сцен - метод световых сеток, позволяющий строить мягкие тени от точечных источников света и требующий меньшего объема вычислений по сравнению с объемом вычислений метода обратной рекурсивной трассировки лучей в случае большого количества источников света и/или большого размера изображения.

Практическая ценность

1. Система СМОГ была широко распространена в стране и установлена на отечественных вычислительных машинах, таких как ряд М-22х/БЭСМ-4, БЭСМ-6, ЕС и СМ ЭВМ, ДВК и др.

2. Система управления графическим выводом СУГВ для БЭСМ-6 разрабатывалась на оборудовании ВЦКП СО АН СССР и в течение двух десятилетий использовалась в качестве единственного модуля, отвечающего за технологический вывод графической информации, для СМОГа, ГРАФОРа и других графических систем. Ее терминальный модуль, работающий на периферийных центрах (мини-ЭВМ) ВЦКП в институтах СО АН СССР, обеспечивал просмотр графического вывода задач непосредственно на рабочем месте исследователя. СУГВ обеспечивала вывод на специфические графические устройства: а) СОМ-320 для получения более 200 графических кадров на одной микрофише, б) устройство микрофильмирования КАРАТ, обеспечивающего вывод машинных фильмов на 35мм кинопленку.

3. После ввода в ВЦ СО АН СССР в эксплуатацию ЕС ЭВМ СУГВ была реализована на этих машинах и обеспечила для пользователей все возможности, которые до этого были у них на БЭСМ-6: вывод и/или просмотр графики, получение микрофиш и компьютерных фильмов.

4. Система СМОГ-85 была положена в основу отраслевой системы машинной графики "Магистраль" для САПР машиностроительных изделий Миноборон-прома СССР. Функционирование системы осуществлялось на комплексе, состоящем из нескольких БЭСМ-6, нескольких ЕС ЭВМ и нескольких автоматизированных рабочих мест (типа АРМ-М и АРМ-Р), объединенных универсальной магистралью системного обмена УМСО. Система проектирования работала по технологии "главная ЭВМ - сателлит" и была построена на основе СПО ГД. Калининское НПО Центрпрограммсистем выпустило документацию по системе СМОГ-85 в соответствие с ГОСТами, зарегистрировало ее во Всесоюзном фонде алгоритмов и программ и распространяло в организациях страны систему как целиком, так и отдельными подсистемами.

5. Технология разработки графического интерфейса VAD для интерактивных программ в DOS IBM PC использовалась в разработках ВЦ СО АН СССР, проводимым в рамках плановых работ и по хоздоговорам (например, [131-133]). 6. Система авторской подготовки текстов ФОРТ (а затем система DP для IBM PC в DOS) использовалась в ВЦ СО АН СССР с 1983 по 1992 годы при подготовке документации, статей, диссертаций, сборников научных трудов, пока не была заменена системами LaTeX и Word по очевидной причине - издательства и конференции стали брать тексты, подготовленные только в этих системах. Экранный редактор формул СЭРФ эксплуатировался дольше в связи с тем, что: а) ему не было альтернативы - формулы в текстовом процессоре Word появились позднее; б) в системе DP существовала утилита, обеспечивающая конвертирование описаний документов с языка системы ФОРТ/DP в язык LaTeX.

7. Система классов SmogDX опубликована в виде трех монографий, ее исходные тексты свободно доступны через интернет, либо высылаются читателям в ответ на их запросы по электронной почте. На ее освоение достаточно 5-6 лекций, она преподается в рамках курса по машинной графике на трех факультетах НГУ, а также используется в учебном процессе в Дрезденском техническом университете (Германия).

8. Библиотека БЕЗЬЕ для C/C++ (Windows, Mac), реализующая теоретико-множественные операции на плоскости над областями, ограниченными кривыми Безье 3-ей степени, применяется для описания областей в расчетных задачах.

9. Метод световых сеток может быть достаточно просто встроен в существующие алгоритмы и системы синтеза изображений (RenderMan, 3Dstudio, Maya, инструментальные средства разработки мультимедийных приложений и др.). По сравнению со стандартной лучевой трассировкой он позволяет: а) ускорить и упростить процесс расчета теней; б) повысить реализм изображений за счет генерации мягких теней; в) ускорить расчет сцен, содержащих большое количество источников света и объектов, и/или при изображениях большого разрешения; г) интерактивно управлять процессом синтеза изображения. Метод световых сеток позволяет последовательно повышать качество изображения путем добавления дополнительных точек световой сетки в расчеты освещенности объектов сцены.

Апробация. Все представленные в диссертации результаты докладывались на Всесоюзных и международных конференциях и семинарах: 6-я конференция по эксплуатации вычислительных машин БЭСМ-6 (Тбилиси, 1976), конференция по автоматизации научных исследований (Новосибирск, 1977), первая конференция по машинной графике (Новосибирск, 1977). II Всесоюзное совещание "Диалог-79" (Протвино, 1979), II школа-семинар "Интерактивные системы" (Боржоми, 1980), III школа-семинар "Интерактивные системы" (Боржоми, 1981), Всесоюзная конференция по проблемам машинной графики (Новосибирск, 1981), Всесоюзное совещание по интерактивным системам проектирования (Москва, ИПУ, 1981), Всесоюзная конференция по проблемам машинной графики и цифровой обработке изображений (Владивосток, 1985), Международная конференция по машинной графике (ЧССР, Смоленице, 1986), Всесоюзная школа-семинар "Информатика и интерактивная компьютерная графика" (Цахкадзор, 1987), 4-я Всесоюзная конференция по машинной графике (Серпухов, 1987), 13-я школа "Программирование" (Болгария, Варна, 1988), Всесоюзная конференция по машинной графике (Новосибирск, 1989), Международная конференция по визуальному анализу и интерфейсу VAI-91 (Новосибирск, 1991), Международные конференции Графикон'94, Графикон'96, Графикон'97, Графикон'98, Графикон'99, Графикон'2000, Графикон'01, Графикон'02, АНИГРАФ-98 (Москва, 1998), Международные конгрессы по индустриальной математике INPRIM (Новосибирск, 1998, 2000), International Conference on Computer Science (Амстердам, 2002), международный семинар "Virtual environments on PC clusters" (Протвино, 2002).

Личный вклад автора

1. Система СМОГ 1 -ый уровень разработана коллективом под руководством

A.Я. Куртукова, реализована в 1969 году для ЭВМ М-220 с графопостроителем Benson-121. Прототип системы для БЭСМ-6 был реализован автором диссертации на БЭСМ-Алгол в 1971 году. На основе результатов опытной эксплуатации автором совместно с С.В. Гориным,

B.И. Дворжецом, А.Я. Куртуковым была разработана архитектура системы для БЭСМ-6, реализация завершена к 1975 году. Подсистему управления графическим выводом СУГВ автор разрабатывал самостоятельно. Перенос СМОГ и СУГВ на ЕС ЭВМ осуществляли С.А. Упольников и

B.И. Дворжец. Перенос на СМ-ЭВМ - Р.Н. Вильданов. Л.Ф. Васильевой выполнены все подключения нестандартных графических устройств в ОС Д-68, ДИАПАК и ДИСПАК, обеспечена программная связь разнотипных ЭВМ в универсальной магистрали системного обмена УМСО.

2. Система СМОГ 2-ой уровень разработана автором совместно с

C.В. Гориным, В.И. Дворжецом.

3. СПО ГД (программирование комплекса "главная ЭВМ - сателлит") разработана совместно с A.M. Мацокиным, А.И. Чубаревым. В реализации сателлитного обеспечения участвовали Р.Н. Вильданов и В.И. Торшин.

Автору принадлежит определяющий вклад в разработку концепции системы и протокола межмашинного обмена.

4. Перенос системы СМОГ на Burroughs-6700, Labtam-3215/FS, IBM-PC (DOS и Windows) осуществлялся автором с помощью С.А. Плеханова, Ю.А. Ткачева, А.В. Русскова, К.К. Дурнецова, П.В. Горана, С.И. Купря-хина.

5. Система СМОГ-85. Общая концепция системы разрабатывалась совместно с A.M. Мацокиным. В реализации автор руководил разработкой компонент СМОГ, СПО ГД (реализация с А.И. Чубаревым, В.И. Торшиным, Р.Н. Вильдановым), БАЗАД (с Н.С. Шуптой), ФОРТ (с С.А. Плехановым), а также выполнил ряд работ по программированию алгоритмов визуализации в компоненте СПЕЙС.

6. Библиотека БЕЗЬЕ. Автор разработал программный интерфейс и участвовал в разработке алгоритмов и реализации программ наравне с A.M. Мацокиным и С.А. Упольниковым.

7. SmogDX. Системная часть разработана совместно с Ю.А. Ткачевым, который также реализовал двумерную графику. Часть, относящаяся к трехмерной графике - SmogDX/3D - принадлежит автору.

8. Алгоритмы реалистической визуализации разрабатывались автором и коллективом его магистрантов и аспирантов: И.М. Севастьянов (метод световых сеток), Д.В. Мальдон, Е.В. Парилов, О.А. Ким, С.А. Саттаров.

В 1986 году автору была присуждена бронзовая медаль выставки ВДНХ СССР за разработку программного обеспечения (графическая система авторской подготовки документов ФОРТ). В 1988 году вместе с коллективом разработчиков системы СМОГ-85 автор получил диплом 3-ей степени на конкурсе прикладных работ Сибирского отделения АН СССР. В 1988 году в составе другого коллектива автор получил Государственную премию СССР в области науки и техники за разработку и реализацию алгоритмов научной визуализации. Разработка библиотеки БЕЗЬЕ (1998 год) и разработка системы SmogDX (1999 год) вошли в годовые отчеты ИВМ и МГ СО РАН в качестве важнейших результатов института. Разработка метода световых сеток для лучевой трассировки отмечена как важнейшее достижение в годовом отчете Сибирского отделения РАН (2001 год).

Основания для выполнения работ

Все работы, представленные к защите, выполнялись в соответствии с планами Института, Государственными программами, хоздоговорами по темам: "Пакет программ для вывода информации из ЭВМ на графические устройства" (Per. 76051923, 1974-1980гг.), "Разработка математического обеспечения устройств графического ввода-вывода" (Per. 76093229, 1976-78гг.), "Математические методы и программное обеспечение решения трехмерных графических задач на ЭВМ" (Per. 81032953, 1981-85гг.), Государственная научно-техническая программа 0.80.03 "Создать новые и развить действующие системы автоматизированного проектирования (САПР) и автоматизированные системы научных исследований (АСНИ) в народном хозяйстве", задание 09.14.А "Создать и ввести в эксплуатацию в ВНИИПАС программно-технический комплекс для проектирования объектов машиностроения на базе локальной сети ЭВМ высокой производительности, персональных ЭВМ и профессиональных рабочих станций интерактивной графики" (1986-90гг.), "Математические методы трехмерной машинной графики" (Per. 0186.0125723, 1986-95гг.; Per. 01.9.30001314, 19961999гг.), "Разработка методов декомпозиции решения краевых задач и аппроксимации функций" (Per. 01.20.0004754, 2000-2002гг.); Государственной научно-технической программе "Перспективные информационные технологии" (проекты № 242 - 1992г., № 1054 - 1995г., № 239 - 1997г.). Дополнительно разработка алгоритмов реалистической визуализации пространственных сцен поддерживалась грантами РФФИ 96-01-01758 "Синтез реалистических изображений пространственных сцен" и 99-01-00577 "Моделирование фотореалистических изображений методами декомпозиции", которые выполнялись под руководством автора диссертации. Развитие библиотеки БЕЗЬЕ осуществлялось при частичной поддержке РФФИ по гранту 99-07-90422ск (руководитель академик А.С. Алексеев).

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения. В первой главе рассматривается разработка систем СМОГ и СУГВ. Вторая глава посвящена многофункциональной графической системе СМОГ-85. Обе главы охватывают исследования и разработки графических систем для отечественных ЭВМ. В третьей главе описаны системы для персональных ЭВМ: инструментальная система VAD для программирования графического диалогового интерфейса, система авторской подготовки текстов DP и библиотека БЕЗЬЕ. Основы этих трех компонент были заложены еще при разработке системы СМОГ-85. В связи с переходом на ЭВМ типа IBM PC эти компоненты были оформлены в виде самостоятельных продуктов. Четвертая глава работы посвящена графической объектно-ориентированной системе SmogDX/3D, построенной на основе библиотеки DirectX Direct3D Retained Mode, и методу световых сеток для реалистической визуализации пространственных сцен.

Заключение диссертации по теме «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей», Дебелов, Виктор Алексеевич

Основные результаты, выносимые автором на защиту.

1. Система математического обеспечения графопостроителей СМОГ ВЦ СО АН СССР: разработаны (1974 [13], 1976 [12], 1979 [37]) принципы построения системы математического обеспечения графического представления данных, заключающиеся в выделении следующих компонент системы:

СУГВ - система управления графическим выводом,

1 -й уровень - базовые графические средства (графический стандарт),

2-й уровень - прикладные графические алгоритмы (графики, поверхности, изолинии и т.д.); отметим, что в дальнейшем эти принципы развивались как отечественными, так и зарубежными исследователями, а виртуальное графическое устройство, впервые разработанное в нашей стране в рамках СУГВ, является прототипом графических стандартов CGI/CGM [55].

2. Многофункциональная интегрированная система машинной графики для АСНИ и САПР машиностроения СМОГ-85: разработаны (1985 [58], 1986 [59, 60], 1988 [61]) принципы построения на двухмашинных комплексах многофункциональной системы машинной графики для САПР машиностроения, суть которых в следующем:

- независимость функциональных возможностей системы от операционный среды, в которой система должна быть реализована и эксплуатироваться;

- отделение геометрических и графических данных от алгоритмов и программ, которые их обрабатывают;

- независимость функциональных средств от специфики прикладных областей;

- общая база данных для хранения геометрических моделей и технической документации по проектируемым объектам;

- описание двумерных геометрических моделей проектируемых объектов (геометрическая и чертежная документация);

- описание трехмерных геометрических моделей проектируемых объектов (полиэдры и параметрические кривые и поверхности);

- программно-техническая подсистема (СПО ГД), обеспечивающая программирование распределенных прикладных программ на комплексе "главная ЭВМ - сателлит"

- программное средство подготовки документации, обеспечивающее форматирование текстов с математическими формулами, рисунками и таблицами, включающая один из первых в мире экранных редакторов математических формул (1987 [138]).

3. Библиотека БЕЗЬЕ для геометрического моделирования плоских объектов с параметрически заданной границей: построен (1997 [147], 1998 [148], 2000 [145]) новый метод разбиения плоскости набором четырехточечных кривых Безье на подобласти, что позволило верифицировать задание области и построить ее характеристическую функцию, как необходимое средство идентификации точек области. Эта методика и программы были применены при решении задач математической физики для описания геометрии двумерных областей и построения сеток.

4. Инструментальная система VAD: исследована и разработана технология

1990 [128]) для создания графического интерфейса диалоговых прикладных программ в среде DOS IBM PC, заключающаяся в представлении пользователю удобных и экономичных средств создания меню для управления процессом управления прикладной программой, в основу которой были положены следующие принципы:

- отделение процесса проектирования диалогового графического интерфейса от расчетной части прикладной программы;

- применение подхода WYSIWYG (что вижу, то и получаю): экранный редактор для планирования раскроя экрана и создания графических меню, прототип диалога;

- библиотеки программ ввода и вывода данных и работы с меню.

5. Объектно-ориентированный программный интерфейс системы динамической

3D графики SmogDX/3D: на основе анализа материалов и пособий по использованию системы DirectX для описания и визуализации динамических пространственных сцен разработана новая методика (1999 [160, 161], 2001 [159]) изучения основ динамической трехмерной машинной графики, достаточных для решения большинства практически важных задач (курс освоения SmogDX/3D - 12 академических часов).

6. Метод световых сеток для реалистической визуализации пространственных сцен: предложена и исследована (2001 [189, 190], 2002 [191]) новая модификация метода обратной рекурсивной трассировки лучей визуализации пространственных сцен, позволяющая строить мягкие тени от точечных источников света и требующая меньшего объема вычислений по сравнению с объемом вычислений метода обратной рекурсивной трассировки лучей в случае большого количества источников света и/или большого размера изображения.

Заключение

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Дебелов, Виктор Алексеевич, 2003 год

1. Sutherland 1. SKETCHPAD, a man-machine graphical communication system // In. AFIPS Confer. Proc., SJCC. - 1963. - Vol. 23. - P. 329-346.

2. Bresenham J.E. Algorithm for computer control of digital plotter // IBM System Journal. 1965. - Vol. 4, № 1. - P. 25-30.

3. Принс М.Д. Машинная графика и автоматизация проектирования. М.: Советское радио, 1975.

4. Ньюмен У., Спрулл Р. Основы интерактивной машинной графики. М.: Мир, 1976.

5. Status report of the Graphics Standards Planning Committee // Computer Graphics. 1979. - Vol. 13, №3.

6. IS0/DIS7942. ISO/TC 97. Information processing. Graphical Kernel System (GKS). - Functional description. - Submitted on 1983-06-23.

7. ГОСТ 27817-88. Системы обработки информации. Машинная графика. Функциональное описание ядра графической системы. М.: Госстандарт СССР, 1989.

8. Ершов А.П. Комплексное развитие системного программного обеспечения постановка проблемы. - Новосибирск, 1983. - 38 с. - (Препринт / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ; 469).

9. Математическое обеспечение для графопостроителей (Первый уровень): Инструкция по программированию / под ред. А.Я. Куртукова. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1971.

10. Васильева Л.Ф., Томилин А.Н. Математическое обеспечение для подключения графопостроителя к операционной системе БЭСМ-6 // Машинная графика и ее применение / под ред. Ю.А. Кузнецова. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1973. - С. 31-39.

11. Куртуков А.Я., Горин С.В., Дворжец В.И., Дебелов В.А. Система для БЭСМ-6 // Машинная графика и ее применение / под ред. Ю.А. Кузнецова. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1973. - С. 18-23.

12. Горин С.В., Дворжец В.И., Дебелов В.А., Куртуков А.Я. Структура СМОГ-БЭСМ-6 // Машинная графика и ее применение / под ред. Ю.А. Кузнецова. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1974. - С. 7-18.

13. СМОГ. Методическая разработка / под ред. Ю.А. Кузнецова. Новосибирск: НГУ, 1978 с.

14. Дворжец В.И., Торшин В.И., Упольников С.А. СМОГ для ЭВМ ЕС и АСВТ. // Машинная графика и ее применение / под ред. A.M. Мацокина. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1979. - С. 91-97.

15. Математическое обеспечение графопостроителей. I уровень: СМОГ. Инструкция по программированию / под ред. Ю.А. Кузнецова. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1976.

16. Володюков A.M., Дворжец В.И., Лукинцов А.В. Генерация символов и чисел в СП СМОГ // Машинная графика и ее применение / под ред. Ю.А. Кузнецова. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1974. - С. 47-65.

17. Горин С.В. Процедуры вывода векторных полей // Машинная графика и ее применение / под ред. Ю.А. Кузнецова. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. -Новосибирск, 1973. С. 76-85.

18. Дворжец В.И. Комплект процедур вывода графиков // Машинная графика и ее применение / под ред. Ю.А. Кузнецова. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ.- Новосибирск, 1973. С. 45-53.

19. Дворжец В.И. Процедуры вычерчивания изолиний // Машинная графика и ее применение / под ред. Ю.А. Кузнецова. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. -Новосибирск, 1973. С. 54-65.

20. Дебелов В.А. Процедуры изображения поверхностей // Машинная графика и ее применение / под ред. Ю.А. Кузнецова. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ.- Новосибирск, 1973. С. 66-75.

21. Математическое обеспечение графопостроителей. II уровень: СМОГ. Инструкция по программированию / под ред. Ю.А. Кузнецова. — Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1976.

22. Завьялов Ю.С. Интерполирование кубическими многозвенниками. // Вычислительные системы / АН СССР. Сиб. отд-ние. ИМ. Новосибирск, 1970.-№38.-С. 23-101.

23. Баяковский Ю.М., Михайлова Т.И., Мишакова С.Т. ГРАФОР: комплекс графических программ на Фортране. М., 1972. - 60 с. - (Препринт / АН СССР. ИПМ; 41).

24. Баяковский Ю.М., Галактионов В.А., Михайлова Т.Н. Графор. Графическое расширение фортрана. М.: Наука, 1985.

25. Чибисов В.В. Вычерчивание и оформление номограмм на графопостроителе, подключенном к машине БЭСМ-6 // Номографический сборник / АН СССР ВЦ.-М., 1973.-№9.-С. 169-176.

26. Кобелев В.В. Машинная графика для системы БЭСМ-алгол. Серия "Библиотечка программиста". М.: Наука, 1978.

27. Гладких Б.А. и др. СМОГ система математического обеспечения графопостроителя. - Томск: Изд-во ТГУ, 1974.

28. Костюк B.JI. Система математического обеспечения графического вывода для ЕС ЭВМ. Томск: Изд-во ТГУ, 1977.

29. Громов В.П., Москалев О.В. Подходы к планированию процесса обработки информации в ВЦКП. // Программное и техническое обеспечение ВЦКП / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1978. - С. 186-201.

30. Васьков С.Т. и др. Устройство вывода информации из ЭВМ на микрофильм // Средства ввода в ЭВМ и отображения графической информации. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ИАЭ. Новосибирск, 1974. - С. 34-45.

31. Баяковский Ю.М., Галактионов В.А. Графические протоколы // Автометрия.-1978.-№ 5. С. 3-11.

32. Дебелов В.А. Буферная часть СМОГ // Машинная графика и ее применение / под ред. Ю.А. Кузнецова. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1974.-С. 19-37.

33. Дебелов В.А. Организация графического вывода // Организация вычислительного процесса в крупном ВЦ / под ред. Н.В. Кулькова. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1978. - С. 11-18.

34. Дебелов В.А., Русское А.В. Технология графического вывода в крупном ВЦ или сети // Технология математического моделирования / под ред. В.П. Ильина. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1988. - С. 76-81.

35. Дебелов В.А. Система управления графическим выводом // Машинная графика и ее применение / под ред. A.M. Мацокина. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1979. - С. 41-65.

36. Дебелов В.А., Мацокин A.M. Программное обеспечение устройства мик-^ рофильмирования КАРАТ. Новосибирск, 1977. - 22 с. - (Препринт / АН

37. СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ; 60).

38. Дебелов В.А., Мацокин A.M. Программное обеспечение устройства микрофильмирования КАРАТ // Автометрия. 1978. - № 5. - С. 25-28.

39. Кульков Н.В. Организация многомашинного вычислительного комплекса и анализ его работы: Автореферат на соискание учен. степ. канд. тех. наук:ф 05.13.13. спец Новосибирск, 1979.

40. Василенко В.А., Ковалков А.В. Микрофильмирование полей изолиний. -Новосибирск, 1978. 32 с. - (Препринт / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ; 88)

41. Ким П.А., Нариньяни А.С. Простой пример модели шагающего автомата // Вычислительная математика и программирование / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1974.

42. Дебелов В.А. Программные средства формирования магнитофильмов на ЕС ЭВМ. Новосибирск, 1984. 23 с. - (Препринт / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ; 486)

43. Вывод графической информации на микрофиши. Инструкция. Оперативно-информационный материал. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1978.

44. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1978. - С. 7-39.

45. Корякин В.К. и др. Работа пользователей в режиме непосредственного доступа в ОС ДИСПАК (руководство по работе с отладчиком). Информатор, вып. 12.2. М.: ИПМ АН СССР, 1976.

46. Метляев Ю.В. Вычислительная сеть для новых технологий обработки данных // Технология математического моделирования / под ред. В.П. Ильина. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1989. - С. 97-111.

47. Дебелов В.А., Руссков А.В. Технология графического вывода в крупном ВЦ // Тез. доклад. VII всесоз. симпозиума "Модульные информационно-вычислительные системы" / АН СССР. Сиб. отд-ние. ИЯФ. Новосибирск, 1989.-С. 174.

48. Дебелов В.А., Руссков А.В., Ткачев Ю.А. Система СМОГ для IBM PC // Тез. доклад. V всесоюз. конфер. по машинной графике "Машинная графика 89" / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1989. - С. 54-55.

49. Ткачев Ю.А. Комплект графических программ GRAPH'ER // Машинная графика и геометрическое моделирование / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. -Новосибирск, 1990. С. 20-59.

50. Дворжец В.И. Основные принципы графической системы СИГАМ // Автометрия. 1978. - № 5. - С. 18-24.

51. Вильданов Р.Н., Дебелов В.А., Упольников С.А. Графический пакет для ЕС и СМ ЭВМ // Тез. доклад, всесоюзн. конфер. по проблемам машинной графики и цифровой обработки изображений, 24-26 сент. 1985 / АН СССР. ДВНЦ. ИАиПУ. Владивосток, 1985. - С. 11-12.

52. Потапов В.П., Вылегжанин В.Н., Витковский Э.И. Система машинной графики для автоматизированного проектирования элементов шахтных полей // Машинная графика и ее приложения / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. -Новосибирск, 1983.-С. 136-139.

53. Arnold D.B., Bono P.R. CGM and CGI: Metafile and interface standards for computer graphics. Berlin: Springer-Verlag, 1988.

54. Дебелов В.А., Мацокин A.M. Структура программного обеспечения графических дисплеев // Автометрия. 1978. - № 5. - С. 85-86.

55. Дебелов В.А. Диалоговый графический канал // Машинная графика и ее применение / под ред. A.M. Мацокина. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. -Новосибирск, 1979. С. 66-90.

56. Дебелов В.А., Мацокин A.M. Система машинной графики СМОГ-85. Новосибирск, 1985. - 22 с. - (Препринт / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ; 594).

57. Дебелов В.А., Мацокин A.M. Система машинной графики СМОГ-85 // Управляющие системы и машины. 1986, - № 4. - С. 107-112.

58. Matsokin A.M., Debelov V.A., Sirotin V.G., Upol'nikov S.A. Multi-Purpose Computer Graphics System SMOG-85 // Computers and Graphics. 1988. -Vol.12, № 3/4. - P. 441-456.

59. Шупта H.C., Дебелов В.А., Мацокин A.M., Упольников C.A. Пакет прикладных программ средств управления внешней памятью (ППП СУП). -Калинин: НПО "Центрпрограммсистем", 1988.

60. Фокс А., Пратт М. Вычислительная геометрия. Применение в проектировании и на производстве. М: Мир, 1982.

61. Баяковский Ю.М. и др. Система управления базами данных ИКАР. М., 1986.-60 с.-(Препринт /АНСССР.ИПМ; 179).

62. Белов С.Б. Иерархическая структура данных для интерактивной графиче-^ ской системы. Реализация для ЕС ЭВМ. Владивосток, 1979. - 39 с. —

63. Препринт / АН СССР. ДВНЦ. ИАиПУ ).

64. Белов С.Б. Система управления базой графических данных ПРИС // Проблемы машинной графики (материалы всесоюзной конференции) / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1982. - С. 6-10.

65. Butland J. Surface drawing made simple // Computer aided design. 1979. -ф Vol. 17, № 1,-P. 19-22.

66. JansenT.L. A simple effective hidden line algorithm // Computers and structures. 1983. - Vlo. 17,№4.-P. 563-571.

67. Сиротин В.Г. Комплект программ автоматического черчения. М.: ВИНИТИ, 1983. - (№ 3169-83).

68. Дебелов В.А. Визуализация данных в научных исследованиях // Тр. 4-й международной конференции по компьютерной графике и визуализациит Графикон'94. Нижний Новгород, 1994. - С. 27-30.

69. Debelov V.A., Tkachov Yu.A., Upol'nikov S.A. Geometric and Graphic Problems of Visual Analyses of Scientific Data // Proc. of 6th Intern. Confer, on Computer Graphics and Visualization Graphicon'96. St.-Petersburg, July 1-5. -1996.-Vol. 2.-P. 24-29.

70. Дебелов В.А., Мацокин A.M., Ткачев Ю.А. Диалоговая программа решения уравнения Пуассона // Микропроцессорные средства и системы.1988.-№2.т

71. Вильданов Р.Н., Дебелов В.А., Мацокин A.M., Могильницкий М.И. Визуализация сейсмических волновых полей // Проблемно-ориентированные вычислительные комплексы / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск,1989.-С. 39-44.

72. Sproull R.F., Thomas E.L. A network graphics protocol // Computer Graphics. -1984.-Vol. 8, № 3.

73. Михайлова Т.И., Рыжова И.Г. Базовая графическая система мини-ГКС -М., 1986. 27 с. - (Препринт / АН СССР. ИПМ; 160).

74. Сизых В.Г. Многоцелевой цветной графический дисплей высокого разрешения Гамма-4.2 // Тез. доклад. II всесоюз. конфер. "Методы и средства обработки сложной графической информации". Горький, 1985, С. 329330.

75. Александров М.А., Лазутин Ю.М. Комплекс программ на фортране для работы с графическим дисплеем Сигда на ЭВМ М-6000. М., 1981. — 22 с. — (Препринт / АН СССР. ИПМ; 107).

76. Бобков В.А., Белов С.Б. Графический протокол // Программирование. -1983.-№ 1.-С. 39-49.

77. Бобков В.А. и др. Распределенные графические системы // Машинная графика баз данных. Методические материалы и документация по пакетам прикладных программ. Вып. 26. М.: МЦНТИ, 1984. - С. 65-85.

78. Van Dam A., Stabler G.M. Intelligent satellites for interactive graphics // Proc. Nat. Comput. Conf. 1973. - P. 229-238.

79. Дебелов B.A., Мацокин A.M., Чубарев А.И. СПО ГД система программного обеспечения графического диалога // Проблемы машинной графики / под ред. A.M. Мацокина. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. - Новосибирск, 1982.-С. 64-71.

80. Чубарев А.И. Средства программирования сателлита в рамках СПО ГД // Машинная графика и ее приложения / под ред. A.M. Мацокина. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1983. - С. 23-44.

81. Дебелов В.А., Мацокин A.M., Чубарев А.И. Подход к разработке распределенных систем для двухмашинных комплексов // Машинная графика и ее приложения / под ред. A.M. Мацокина. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. -Новосибирск, 1983. С. 5-22.

82. Дебелов В.А., Торшин В.И., Чубарев А.И. Использование АРМ-Р в комплексе с БЭСМ-6 // Интерактивные системы: тез. докл. III школы-семинара. Тбилиси, 1981, кн. 2. - С. 206-207.

83. Торшин В.И. Графические средства ПО АРМ // Программные средства машинной графики / под ред. A.M. Мацокина. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1984. - С. 5-16.

84. Федулов А.В., Спиров В.И., Корольков С.С., Мацокин A.M., Дебелов В.А. Система машинной графики САПР "Магистраль" // Техника, экономика, информация. Сер. Автоматизация проектирования, вып.1. М, 1986. - С. 58-77.

85. Васильева Л.Ф. Операционные средства, обеспечивающие работу ЭВМ ^ БЭСМ-6 с Унифицированной Магистральной Системой Обмена (УМСО) //

86. Машинная графика и ее применение / под ред. A.M. Мацокина. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1979. - С. 116-124.

87. Сиротин В.Г. Язык ГРАФИТ для описания, редактирования, хранения и визуализации моделей двумерных геометрических объектов и их чертежей // Машинная графика и ее приложения / под ред. A.M. Мацокина. / АН

88. СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1983. - С. 63-91.

89. Горелик А.Г. Автоматизация инженерно-графических работ с помощью ЭВМ. Минск: Вышейшая школа, 1980.

90. Голубев В.М., Сиротин В.Г. СМОГ-85. Программное обеспечение для создания банка конструкторских документов // Программные средства машинной графики / под ред. A.M. Мацокина. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1984. - С. 52-58.

91. Голубев В.М. Проставление размерной и технологической информации на машиностроительных чертежах // Машинная графика и ее приложения / под ред. A.M. Мацокина. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1983.-С. 101-107.

92. Шупта Н.С. Использование средств машинной графики в специализированной САПР // Программные средства машинной графики / под ред. A.M. Мацокина. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1984. - С. 71-76.

93. Щ 96. Упольников С.А. Алгоритмы конструирования трехмерных объектов на

94. ЭВМ // Машинная графика и ее приложения / под ред. A.M. Мацокина. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1983. - С. 115-135.

95. Упольников С.А. Реализация алгоритмов обработки полиэдров // Программные средства машинной графики / под ред. A.M. Мацокина. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1984. - С. 91-103.

96. Мацокин A.M., Упольников С.А. 111111 SPACE средство формирования и обработки трехмерных объектов // Программные средства машинной графики / под ред. A.M. Мацокина. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. - Новосибирск, 1984.-С. 77-90.

97. Баяковский Ю.М., Мишакова С.Т. Автоматизированная система подготовки публикаций и документов (АСПИД). М., 1977. - 25 с. - (Препринт / АН СССР. ИПМ; 19).

98. Талныкин Э.А., Юрашевский Е.Г. АВТОТИП система автоматизации фотонабора. - Новосибирск, 1978. - 32 с. - ( Препринт / АН СССР. Сиб. отд-ние. ИАиЭ; 91).

99. Косарев Ю.Г., Москвитин А.А. Система широкого применения для автоматизации редакционно-издательских работ. // Вычислительные системы, вып. 74. Методы обработки информации. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ИМ. -Новосибирск, 1978. С. 3-20.

100. Юдина J1.C., Нудельман А.С. Автоматическое определение места переноса в предложении. // Вычислительные системы, вып. 74. Методы обработки информации. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ИМ. Новосибирск, 1978. - С. 3151.

101. Митрофанов В.В. и др. Автоматизация технологии редакционно-издательского процесса на базе ЕС ЭВМ и фотонаборной техники // Алгоритмы и организация решения экономических задач. Вып. 14. М., 1980. -С.108-123.

102. Братухина В.А. и др. Системы автоматизации подготовки документации. ДОКУМЕНТАТОР БЭСМ-6. ДОКУМЕНТАТОР ЕС ЭВМ. Новосибирск, 1982. - 22 с. - (Препринт / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ; 370).

103. Катков B.JL, Казан В.М. Система текстовой обработки "СТРЕЛА" // Управляющие системы и машины. 1984. - № 1. - С. 108-111.

104. Коняхина А.А. Характеристки некоторых программных систем подготовки документации. Новосибирск, 1983. - 35 с. - (Препринт / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ; 470).

105. Клименко С.В. и др. PROTEX процессор текстов в системе подготовки документации PROTOTYP. - Серпухов, 1983. - 25 с. - (Препринт / РАН. ИФВЭ; 83-171).

106. Катков B.JL, Хлебцевич Т.Е., Близнец А.И. РИС язык наборной графики // Программные средства машинной графики / под ред. A.M. Мацокина. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. - Новосибирск, 1984. - С. 41-51.

107. Kernighan B.W., Lesk M.F., Ossanna J.F. Document preparation. Pt. 2 // Bell Syst. Techn. J. 1978. - Vol. 57, № 6. - P. 2115-2135.

108. Corbett C., Witten I.H. On the inclusion and placement of documentation graphics in computer typesetting // Computer J. 1982. - Vol. 25, № 2. - P. 235238.

109. Knuth D.E. The TeXbook. Addison-Wesley, 1993.

110. Подготовка и проведение приемо-сдаточных испытаний: методические рекомендации. Пакеты прикладных программ. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1983,-С. 38-55.

111. ПЗ.Берс А.А., Поляков В.Г. Архитектура многофункционального рабочего места обслуживания редакции // Персональные ЭВМ в задачах информатики / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1984.

112. Дебелов В.А., Плеханов С.А. ФОРТ графическое программное средство оформления документов // Программные средства машинной графики / под ред. A.M. Мацокина. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. - Новосибирск, 1984. -С. 22-40.

113. Witten I.H., Bonham М., Strong Е. On the power of traps and diversions in a document preparation language // Sofware Practice & Experience. 1982. -Vol. 12.-P. 1119-1131.

114. Lamport L. LaTeX: A document preparation system. Addison-Wesley, 1985.

115. Дебелов В.А., Плеханов С.А. Вывод формульной информации на графопостроитель // Машинной графика и ее приложения / под ред. A.M. Мацокина. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1983. - С. 57-62.

116. Kernighan B.W. Cherry L.L., A system for typesetting mathematics // Commun. ACM. 1975.-Vol. 18.-P. 151-157.

117. Дебелов В.А., Плеханов C.A. Автоматизация подготовки печатного материала на ЭВМ Burroughs-6700. Процессоры для подготовки текстов, формул и распечаток. Новосибирск, 1985. - 48 с. - (Препринт / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ; 557).

118. Дебелов В.А., Плеханов С.А. Автоматизация подготовки печатного материала на ЭВМ. Процессор для подготовки рисунков. Новосибирск, 1985. - 21 с. - (Препринт / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ; 627).

119. Wolcott N.M., McCrackin F.L. A Fortran IV program to draw enhanced graphic characters // Computer Graphics. 1977. - Vol. 11, № 2. - P. 121-127.

120. Детушев В.А. Реализация автоматического набора формул в системе САПФИР // Программное обеспечение задач информатики / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1982. - С. 61-69.

121. Kernighan B.W. PIC a language for typesetting graphics // Software Practice & Experience. - 1982. - Vol. 12. - P. 1-21.

122. Мацокин A.M., Упольников С.А. Пакет прикладных задач для решения трехмерных графических задач (111111 SPACE). Калининг: НПО "Центрпрограммсистем", 1988.

123. Сиротин В.Г., Голубев В.М., Шупта Н.С. Пакет прикладных программ машинной графики (111111 ГРАФИТ). Калининг: НПО "Центрпрограммсистем", 1988.

124. Голубев В.М., Сиротин В.Г. Программное средство архивации моделей конструкторских документов информационно-справочной системы (ПС АКД). Калинин: НПО "Центрпрограммсистем", 1988.

125. Дебелов В.А. Ободном подходе к разработке интерактивных графических программ // Машинная графика и геометрическое моделирование / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1990. - С. 5-19.

126. Hartson H.R., Hix D. Human-Computer Interface Development. Concepts and Systems for its Management // ACM Computing Surveys. 1989. - Vol. 21, № l.-P. 5-92.

127. Sirotin V.G., Debelov V.A., Upol'nikov S.A., a.o. CARAVAN: data generator for an expert vision automatic recognizer system for ship // Тез. докл. междунар. конфер. по визуальному анализу и интерфейсу. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1991.-С.5.

128. Sirotin V.G., Tkachov Yu.A. Computer magazines and tools for their creation // Там же. С. 34.

129. Upol'nikov S.A. Generation and visual analysis of polyhedral models // Там же. -С. 63.

130. Дубова Н. "Лексикон" в коробке. Computerworld, 2000, № 29.

131. Котельников И.А., Чеботаев П.З. Издательская система LATEX 2е. Новосибирск: НИЦ "Сибирский хронограф", 1998.

132. Мяленко В.И. Методы экспериментального определения силовых характеристик рабочих органов почвообрабатывающих орудий. Новосибирск: Изд-во НГУ, 1991.

133. Дебелов В.А., Плеханов С.А. Подход к разработке экранного редактора формул // Тез. доклад. IV всесоюз. конфер. По проблемам машинной графики, Протвино, 9-11 сент. 1987 г. Серпухов: ИФВЭ, 1987. - С. 98.

134. Дебелов В.А., Плеханов С.А. Структурный экранный редактор формул СЭРФ // Машинная графика и ее применение ( под ред. В.А. Дебелова. / АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ. Новосибирск, 1987. - С. 27-36.

135. Rayner T.J., Shaw J.D Review: T a PC scientific word processing // Laboratory microcomputer. - 1989. - Vol. 8, № 3. - P. 99-102.

136. Appelt W. Running TeX in an interactive environment. // TeX for scientific documentation, LNCS. 1986. - Vol. 236. - P. 5-63.

137. Nakayama Y. A prototype pen-input mathematical formula editor // Proc. of ED-MEDIA 93: World Conference on Educational Multimedia and Hypermedia, Orlando, FL, 23-26 June. 1993. - P. 400-407.

138. Guibas L., Sharir M. Chapter I. Combinatorics and Algorithms of Arrangements. // New Trends in discrete and computational geometry / Pach J. (ed.) -Springer-Verlag, 1993. P. 9-36.

139. Препарата Ф., Шеймос M. Вычислительная геометрия: введение. М.: "Мир", 1989.

140. Харари Ф. Теория графов. Пер. с англ. М.: МИР, 1973.

141. Debelov V.A., Matsokin A.M. Implementation of set operations and intersection of Bezier curves // Computers and Graphics. 2000. - Vol. 24, № 1. - P. 53-65.

142. Математический энциклопедический словарь. M.: Советская энциклопедия, 1988.

143. Дебелов В.А., Мацокин A.M. Разбиение плоскости кривыми Безье // Тр. 7-ой междунар. конфер. по компьютерной графике и визуализации Графи-кон-97. Москва, 21-24 мая, 1997. -М.: МГУ, 1997. С. 67-74.

144. Дебелов В.А., Мацокин A.M., Упольников С.А. Разбиение плоскости и теоретико-множественные операции // Сибирский журн. вычисл. матем. -1998. Т. 1, № 3. - С. 227-247.

145. Дебелов В.А., Мацокин A.M. Алгоритм реализации теоретико-множественных операций // Тр. 8-ой междунар. конфер. по компьютерной графике и визуализации Графикон-98. Москва, 7-11 сент., 1998. М.: МГУ, 1998.-С. 173-181.

146. Tilove R.B. Set membership classification: a unified approach to geometric intersection problem // IEEE Trans, on Comput. 1980. - Vol. C-29, №. 10. - P. 874-883.

147. Дебелов B.A., Донская О.Г., Иутин B.C., Малахин A.C., Тарасов Е.А., Ткачев Ю.А., Штарк М.Б., Шульман Е.И. Биологическая обратная связь на основе компьютерной игры // Автометрия. 1996, № 6. - С. 37-44.

148. Debelov V.A., a.o. Biological feedback based on a computer game // Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. Allerton Press, Inc., 1996. - № 6. - P. 34-40.

149. Bargen В., Donnelly Т.Р. Inside DirectX. Microsoft Press, 1998.

150. Stein M., Bowman E., Pierce G. Direct3d: Professional Reference. New Riders Publishing, 1997.

151. Thompson N. 3D Graphics Programming for Windows 95. Microsoft Press, 1996.

152. Trujillo S. Cutting-Edge Direct3D Programming. Coriolis Group, 1996.

153. Шикин E.B., Боресков A.B. Компьютерная графика. Полигональные модели. М.: ДИАЛОГ- МИФИ, 2000.

154. Дебелов В.А., Ткачев Ю.А. SmogDX объектно-ориентированная графика для Windows (DirectX и Visual С++). - Новосибирск: Сибирское университетское изд-во, 2001.

155. Дебелов В.А., Ткачев Ю.А. Объектно-ориентированная система машинной графики для Windows (С++ и Microsoft DirectX). Новосибирск: ИВМиМГ СО РАН, 1999.

156. Sirotin V., Debeloff V., Yuri Urri. DirectX-Programmierung mit Visual С++ 6. Addison-Wesley, 1999.

157. Климухин А.Г. Начертательная геометрия. Учебник для вузов. М.: Стройиздат, 1973.

158. Гринберг Д. Синтез реалистических изображений: трассировка лучей и из-лучательность // Тр. междунар. конфер. по машинной графике Графи-кон'91. М.: ИПМ АН СССР, 1991.-С. 122-129.

159. Кэтмул Э. Компьютерная анимация для кино и телевидения // Тр. междунар. конфер. по машинной графике Графикон'91. М.: ИПМ АН СССР, 1991.-С. 26-49.

160. Greenberg D., Torrance К., Shirley P., Arvo J., Ferwerda J. A., Pattanaik S., La-fortune E. P. F., Walter В., Foo S., Trimbone B. A framework for realistic rendering // Proc. of SIGGRAPH-97, Los Angelos, С A, August 3-9, 1997. P. 477-494.

161. Kajiya J.T. The Rendering Equation // Proc. SIGGRAPH'86. P. 143-150.

162. Cohen M.F., Wallace J.R. Radiosity and realistic image synthesis. Academic Press, 1993.

163. Блох А.Г., Журавлёв Ю.А., Рыжков Jl.H. Теплообмен излучением. Справочник. -М.: Энергоатомиздат, 1991.

164. Марчук Г.И., Лебедев В.И. Численные методы в теории переноса нейтронов. -М.: Энергоатомиздат, 1971.

165. Дебелов В.А., Саттаров М.А. Проблемы реалистической визуализации кристаллов // Тр. 13-й международной конференции по компьютерной графике и зрению Графикон-2003, Москва, 5-10 сент. 2003. М.: МГУ, 2003.-С. 221-227.

166. Дебелов В.А. Глобальная освещенность и методы декомпозиции // Тр. междунар. конфер. "Virtual Environment on PC Clusters" / Fraunhofer Institute for Media Communications, 2002. P. 111-127.

167. Wallace J.R., Cohen M.F., Greenberg D.P. A two-pass solution to the rendering equation : a synthesis of ray-tracing and radiosity methods // Computer Graphics. 1987. - Vol. 21, № 4. - P. 311-320.

168. Sillion F.X., Puech С. A general two-pass method integrating specular and diffuse reflection // Computer Graphics. 1989. - Vol. 23, № 3. - P. 335-344.

169. Дебелов B.A., Мальдон Д.В., Упольников С.А. Двухфазный метод визуализации сцен с точечными источниками // Труды 6-ой междунар. конфер. по компьютерной графике и анимации АНИГРАФ'98, Москва, 20-23 мая 1998. РЦФТИ, Протвино, 1998. - С. 112-119.

170. Debelov V. A., Sevastyanov I. М. One method to reduce complexity of matrix radiosity algorithm // Proc. GraphiCon-2000. P. 110-116.

171. Дебелов B.A., Саттаров M.A. Метод излучательности с упрощенным расчетом форм-факторов. Аспекты параллельной реализации // Тр. междунар. конфер. Графикон-2002, 16-21 сентября 2002 г. Нижний Новгород. Нижний Новгород, 2002. - С. 195-203.

172. Chiu К., Zimmerman К., Shirley P. The light volume: an aid to rendering complex environments // Seventh Eurographics Workshop on Rendering. Porto, Portugal, 1996.-P. 1-10.

173. Greger G., Shirley P., Hubbard P.M., Greenberg D.P. The irradiance volume // IEEE Computer Graphics & Applications. 1998. - Vol. 18, № 2. - P. 32-43.

174. Whitted T. An improved illumination model for shaded display // Commun. ACM. 1980. - Vol. 23, № 6. - P. 343-349.

175. Foley J.D., a.o. Computer graphics. Principles and practice 2nd ed. in C. -Addison-Wesley, 1996.

176. Д. Роджерс. Алгоритмические основы машинной графики. Пер. с англ. -М.: Мир, 1989.

177. Slusallek P. Introduction to Interactive Ray-Tracing // Proc. SIGGRAPH 2001 .Couse Note 13 on CD. 2001.

178. Parker S., Shirley P., Smits B. Single sample soft shadows. Tech. Rep. UUCS-98-019. Utah: Computer Science Department, University, 1998.

179. Ward, G.J., Heckbert P.S.: Irradiance gradients // Proc. of the Third Eurographics Workshop on Rendering. Bristol, UK, 1992. - P. 85-98.

180. Arvo, J. Backward Ray Tracing. Developments in Ray Tracing // Proc. SIGGRAPH'86. Course Notes 12. 1986.

181. Jensen H. Wann, Christensen NJ. Photon maps in bidirectional monte carlo ray tracing of complex objects // Computers and Graphics. Vol. 19, № 2. - 1995. -P. 215-224.

182. Max N. Optical models for direct volume rendering // IEEE Trans, on Visualization and Comput. Graphics. 1995. - Vol. 1, № 2. - P. 99-108.

183. Ghali S., Fiume E., Seidel H.-P. Shadow computation: a unified perspective // Proc. EUROGRAPHICS^OOO on CD. shadows.pdf. 2000.

184. Debelov V.A., Sevastyanov I.M. Light meshes original approach to produce soft shadows in ray tracing // Lecture Notes in Computer Science. - Vol. 2330. -Springer-Verlag, 2002.-P. 13-21.

185. Haines E. Soft planar shadows using plateaus // J. of Graphics Tools. 2001. -Vol. 6,№ l.-P. 19-27.