CC BY
40
УДК 004.42
Соколов И.В. студент магистратуры 2 курс, факультет информатики Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
Россия, г. Самара
МЕТОДЫ ЧТЕНИЯ ВЕКТОРНОЙ ГРАФИКИ НА ПРИМЕРЕ DXF
ФОРМАТА
Аннотация: Статья посвящена актуальной на сегодняшний день задаче отображения инженерной графической информации. Рассматриваются особенности реализации графического формата DXF.
Ключевые слова: векторная графика, DXF, структура данных, формат данных, код группы.
Sokolov I. V. master's degree student 2 year, faculty of information technology Samara National Research University
Russia, Samara
READING METHODS OF VECTOR GRAPHICS ON THE EXAMPLE OF
DXF FORMAT
Annotation: The article is devoted to the current task of displaying engineering graphic information. The features of the implementation of the graphic format DXF are considered.
Key words: vector graphics, DXF, data structure, data format, group code.
Как правило, любая инженерная графика (схемы, планы и т.п.) представляется в векторном формате. Основным преимуществами использования векторной графики являются [1]:
- полная и эффективная возможность редактирования как объекта в целом, так и его частей;
- масштабируемость без потери качества и изменения размера файла;
- небольшой размер файла;
- качество не зависит от операций редактирования;
- размеры обычно указаны в аппаратно-независимых единицах;
- редактируемый текст с произвольным размещением.
Ряд работ [2], [3] посвящён поиску нестандартных решений для представления компьютерной информации.
Однако найти недорогой редактор обработки векторной графики,
предоставляющий широкие возможности кастомизации и пользовательской настройкой отдельных элементов графики на сегодняшний день не представляется возможным. В связи с этим, часто возникает задача создания своего собственного обработчика векторной графики, способного работать с один из существующих форматов векторной графики.
Оптимальным выбором является формат DXF, разработанный фирмой Autodesk в качестве универсального формата обмена чертежами между разными CAD-системами - этот формат открыт и бесплатен (в отличие, например, от формата DWG), широко распространен (практически во всех CAD-системах присутствует экспорт в формат DXF) и удобен для программного считывания [4].
Сложность заключается в большом объеме данных, хранимых в этом формате, что требует детального анализа структуры формата и выделения из него интересующих нас частей.
DXF-файл представляет собой текстовый файл в формате ASCII, заполненный так называемыми группами. Группа является минимальной структурной единицей файла. Внутреннее представление DXF файла представлено на рисунке 1.
SECTION НЕADE R $АСADVER АС1027
Рисунок 1 - Представление DXF файла
Каждые две строчки являются группой. В первой строчке записывается код группы, во второй - значение. Код группы - это идентификатор того, что эта группа описывает. Например, коды 0 -9 используются для обозначения строковых данных, а коды 10-59 - данных в формате с плавающей запятой двойной точности (double). Но коды используются не только для указания типа значения группы; они также обозначают, что именно содержится в значении группы. Например, код 0 используется в строго определенных случаях - начало секции, конец секции, начало таблицы и т.д., код 2 означает, что в значении группы описано имя (секции, таблицы, примитива...). Общая структура DXF -файла представлена на рисунке 2.
DXF-файл состоит из разделов, которые называются секциями (SECTION). Каждая секция начинается с двух групп - 0:SECTION и 2:Имя_секции, и заканчивается группой 0:ENDSEC. Количество и порядок секций в различных версиях DXF формата могут меняться, в новых версиях добавляются новые разделы.
К секциям, которые можно встретить в любой версии формата DXF относятся секции HEADER (заголовок), TABLES (таблицы), ENTITIES (примитивы) и BLOCKS (блоки примитивов).
В секции HEADER хранятся различные переменные чертежа,
имеющие свое имя. Например, здесь хранится название и версия программы, создавшей чертеж, положение базовой точки чертежа, максимальные и минимальные координаты в чертеже и т.д.
Рисунок 2 - Общая структура DXF файла
В секции TABLES хранятся массивы данных, такие как таблица слоев со всеми их свойствами, таблица стилей и т.д.
Особый интерес для считывания представляют секции BLOCKS и ENTITIES, в которых хранятся отображаемые объекты.
В секции ENTITIES хранятся данные о примитивах - базовых графических данных чертежа. Примитив - это какая-то геометрическая фигура, например, точка, линия, окружность, дуга и т.д. Существуют также сложные примитивы, состоящие из других примитивов, например, полилиния (POLYLINE), состоящая из вертексов, соединенных прямыми или дугами.
Начало примитива определяется группой 0:Имя_примитива, заканчивается описание примитива следующей группой 0:Имя_примитива или 0:ENDSEC. Сложные примитивы необходимо считывать по-особому, т.к. группа 0:Имя_примитива может встречаться внутри них. В этом случае конец сложного примитива будет приходиться на первую группу 0:Имя_примитива после группы 0:SEQEND.
О : SECTION
2 : ENTITES
I
0 : Тип примитива
I
Тип данных : Значение
Тип данных : Значение
»
1
-Ц
Толко дл» соста»ных ПрИММТМбО®, состоящих из других, более простых - например. POLYLINE или CURVE, состоящих из VERTEX'o»
I
О SEQEND
I
О : Тип примитива
I
I
О:ENDSEC
I
Рисунок 3 - Структура секции ENTITIES Пример описания простейшего примитива - линии представлен на рисунке 4. Значение каждой строчки описано в комментариях.
В примере представлены поля, которые присутствуют в описании практически любой линии, в реальности в описании примитивов может присутствовать намного больше параметров. Полный список всех групповых кодов для примитивов и их значений представлен в DXF Reference [5].
В секции BLOCKS также содержится описание примитивов, однако здесь они объединены в блоки. Каждый блок имеет уникальный идентификатор и название и может использоваться в секции ENTITIES с помощью примитива INSERT.
О : Тип примитива
I
Тип данных Значение
]
О : Тип примитива
I
5 ;Уникальный идентификатор примитива
8 ;Номер слоя, на котором расположен примитив
10 ;Координата К начальной точки
20 ;Координата Y начальной точки
30 ;Координата Z начальной точки
11 ;Координата X конечной точки
21 ;Координата Y конечной точки
31 ;Координата Z конечной точки
Рисунок 4 - Описание линии в секции ENTITIES Таким образом, можно, один раз нарисовать сложную фигуру, объединить входящие в нее примитивы в блок, присвоить ему уникальное имя и использовать его несколько раз в секции ENTITIES, вместо повторного рисования одной и той же фигуры. Преимуществом перед методом копирования и последующей вставки группы примитивов является изменение отображения всех вхождений блока в чертеж при изменении описания этого блока в секции. Общая структура секции BLOCKS показана на рисунке 5.
Именно наличие секции BLOCKS позволяет пользовательскому редактору добавлять дополнительные настройки отдельным элементам. Все сложные элементы описываются в этой секции и имеют уникальные идентификаторы, по которым можно выделить их из графических примитивов. Считав из секции ENTITIES такой элемент, мы имеем возможность добавить в него дополнительные функции, такие как изменение состояния и т.п.
О:ENOSEC
Рисунок 5 - Структура секции BLOCKS За исключением заголовка, структуры отдельного блока из секции BLOCKS во многом совпадает с описанием примитивов в секции ENTITIES. Пример использования блока на рисунке 6.
о
INSERT 5
252 8
2
В Н ЕШНИЙ_КОНТ У Е 10
260.65144090254489 20
503.9789523536845S
30 0.0
Рисунок 6 - Использование блока в секции ENTITIES Код 0 - имя команды. Код 5 - идентификатор. Код 8 - номер слоя. Код 2 - имя блока. Код 10 - смещение блока от начала координат по оси X. Код 20 - смещение блока от начала координат по оси Y. Код 30 - смещение блока от начала координат по оси Z.
Использованные источники:
1. Мацкявичюс, Д.А. Достоинства и недостатки растровой и векторной графики [Электронный ресурс] / Д. Мацкявичюс // it-dm.narod.ru: информатика в школе, вузе и жизни. - 2018. - URL: http://it-dm.narod.ru/it_DM/graph/it_DM_graph_compare.html .
2. Стуликова К.А., Полукаров Д.Ю. Проблемы отображения автономных систем с помощью графов //Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2014. - Т. 16. - №. 4-2.
3. Капустин И.В., Полукаров Д.Ю. Реализация графовых структур данных с помощью библиотек JAVASCRIPT //IT & Transport/ИТ & Транспорт: сб. науч. статей - Самара, 2016. - С. 81-88.
4. Меньшиков П. В. Импорт графических данных из DXF файла средствами C# [Электронный ресурс] / П. Меньшиков// http://www.3e -club.ru: клуб «Трех инженеров». - 2012. - URL: http://www.3e-club.ru/view_full/ .
5. ENTITIES Section [Электронный ресурс]. - Электрон. Текстовые дан. -AutoDesk, 2018 - URL: https://www.autodesk.com/techpubs/ autocad/acad2000/dxf/entities section.htm.
