Computergrafik - Übungen
W. Kurth, E. Roth
WS 2001/02

Einführungskurs PostScript

PostScript: Seitenbeschreibungssprache, entw. von Adobe Systems. Weite Verbreitung im Druckgrafik-Bereich.

Erlaubt Kombination von Textelementen und Vektorgrafiken; volle Mächtigkeit einer Programmiersprache.

Einlesen durch PostScript-Interpreter, dort Umsetzung in Rastergrafik für die Ausgabe (PS-Interpreter in vielen Druckern bereits fest implementiert).

PS-Viewer für den Bildschirm:

ghostscript (MS-Windows, OS-2 und Unix; Aladdin), ghostview (komfortabler Viewer unter MS-Win. und OS-2; Ghostgum) - Shareware; xpsview (Unix).

Download: http://www.cs.wisc.edu/~ghost/
http://www.ghostscript.com

PostScript-Programme: lesbare ASCII-Dateien.

Grundprinzip:

Operanden werden nacheinander auf einen Stack abgelegt, Befehle werden nach den Operanden eingegeben und beziehen sich immer auf die obersten Stack-Elemente.

Funktionsargumente werden vom Stack geholt.

Beispiele:

17 4 add % Addition 17+4
1 add % Inkrementierung d. obersten Stackelements um 1
42 100 moveto % Bewegung des virtuellen Stiftes an den Punkt (42; 100)
5 { 3 4 rlineto } repeat % Schleife (Argumente: Iterationszahl, iterierte Prozedur)

Datentypen:

Integer übliche Schreibweise, erweitert (optional) durch Basis#Zahl (z.B. 16#3f)
Real übliche Schreibweise, incl. E-Schreibweise
Boolean true, false
String (Hallo Welt!)
Array [ 3 42 0 ]

Sonderzeichen in Strings: \b, \f, \n, \r, \t, \\, \(, \), \xxx (Oktalzahl) (vgl. Sprache C)

Definition (incl. Deklaration und Initialisierung) einer Variablen:
/VarName Wert def
Prozedur-Definition:
/ProzedurName
 {
 ... Anweisungen ...
} def

Abstrakte Zeichenfläche, abstraktes (2D-) Koordinatensystem ("Weltkoordinaten").

Voreinstellung: Ursprung (0; 0) = linke untere Ecke
Einheitslänge: 1 Big Point (dot) = 1/72 Zoll = 0,35277... mm
Ausmaße des voreingestellten A4-Blattes: (596,59; 843,75) = rechte obere Ecke.

Beispiele für erste Grafikbefehle:

100 500 moveto % Startpunkt anfahren
200 500 lineto % Speichern einer Linie, noch kein Zeichnen
200 100 lineto
 300 100 lineto
 0 400 rlineto
 250 500 200 0 180 arc % Kreisbogen: Mittelpunkt Radius
% Startwinkel Endwinkel
stroke % Zeichnen des aktuellen Pfades,
% dieser wird gelöscht
showpage % Ausgabe und Löschen der Seite,
% Zurücksetzen der Grafik-Parameter

Ergebnis:

 

Schließen eines Polygonzuges (der Kreisbögen enthalten kann):
closepath

10 setlinewidth % Setzen der Liniendicke für nächstes stroke
1 0 0 setrgbcolor % Setzen der Zeichenfarbe auf
% Rot (RGB-Modell: (1; 0; 0) )

Ergebnis nach Einfügen vor stroke im letzten Beispiel:

Zum Füllen von Polygonen ist es notwendig, den aktuellen grafischen Zustand zu "retten" und später wiederherzustellen (Stack-Operationen!):

Aktuellen grafischen Zustand (Pfad u.a. Parameter) retten:
gsave
Wiederherstellen:
grestore

Beispiel:

wurde erzeugt mit folgendem PostScript-Programm:

80 80 moveto
1 setlinejoin % Abrunden der Ecken. 0 = spitz,
% 2 = abgekantet.
80 0 rlineto
0 80 rlineto
-80 0 rlineto
closepath
0.7 setgray % Grauwert setzen, 0 = schwarz, 1 = weiss.
gsavefill % Fuellen d. akt. Pfades mit Grauton 0.7,
% Pfad wird geloescht...
grestore % und wiederhergestellt
0 1 0 0 setcmykcolor % Zeichenfarbe Magenta
% (im CMYK-System)
15 setlinewidth
stroke
showpage

Ausgabe von Text:

/Arial findfont 24 scalefont setfont
% obligatorisch für Text- Ausgabe: Auswahl, Skalieren u. Setzen eines Fonts
10 10 moveto
(Hallo Welt!) show
showpage

Erzeugen eines neuen, leeren Strings auf dem Stack:
Länge string

Arithmetik in PostScript:

3 4 mul % 3× 4
4 5 6 mul add % 4 + 5× 6
1 2 add 3 4 sub mul 5 6 add mul % (1+2)× (3–4)× (5+6)

Erste 20 Fibonacci-Zahlen (1 1 2 3 5 8... ai ai+1 (ai+ai+1)...) ausgeben:

/Times findfont 16 scalefont setfont
10 10 moveto % obligatorisch: Startpunkt
/schreibe { % Schreibprozedur für obersten Stackeintrag
dup % ob. Stackeintrag duplizieren
6 string cvs % leeren String d. Länge 6 erz.,
% in diesen kommt d. ob. Stackeintr.
show % Anzeige des Strings
10 0 rmoveto % nach rechts weiterrücken
} def
0 1
20 {
schreibe % Textausgabe des ob. Stackelem.
2 copy % die obersten 2 Stackel. werden
% dupliziert und die Kopien werden...
add % durch ihre Summe ersetzt
} repeat % wiederhole dies 20 mal
showpage

Ergebnis:

 

 

Aufgabe (noch ohne Wertung):

Schreiben Sie ein PostScript-Programm, das die ersten 20 Quadratzahlen (beginnend mit 1) untereinander aufschreibt. Dabei sollen die geraden Quadratzahlen rot, die ungeraden schwarz erscheinen.

Hinweis: Es gibt mehrere Lösungswege. Einige davon könnten die folgenden Befehle verwenden:
pop entfernt oberstes Stackelement
dup dupliziert den obersten Wert auf dem Stack
exch vertauscht die beiden obersten Stack-Einträge
String stringwidth legt Breite und Höhe (in pt) des Strings als Wert auf dem Stack ab
Boolean Prozedur if Prozedur, notiert in {...}, wird ausgeführt, wenn der boolesche Ausdruck true liefert
Boolean Prozedur1 Prozedur2 ifelse
Wert1 Wert2 eq Test auf Gleichheit
Wert1 Wert2 ne Test auf Ungleichheit
Wert neg bewirkt Vorzeichenwechsel des Wertes
Startwert Inkrement Endwert Prozedur for for-Schleife

Verlagerung des Koordinatenursprungs um (tx, ty):

tx ty translate

Beispiel:

0 1 100

{
10 10 moveto
50 150 lineto
stroke
3 0 translate
} for
 showpage

Neuskalierung des Koordinatensystems mit Faktoren sx, sy:

sx sy scale

Beispiel: Ellipsen

3 setlinewidth
10 1 scale
25 300 20 0 360 arc
closepath
stroke % Liniendicke wird mitskaliert
25 100 20 0 360 arc
closepath
0.1 1 scale
stroke % Liniendicke wird nicht mitskaliert
showpage

Ergebnis:

Rotation des Koordinatensystems um gegebenen Winkel:

Winkel rotate

Beispiel:

/Helvetica findfont 18 scalefont setfont
100 100 moveto
(Gerade ) show
45 rotate
3 1 scale
(Quer) show
1 3 div 1 scale
-45 rotate
( Gerade) show
showpage

Weitere Befehle:

x y mod Modulus-Operation (Rest bei Division)
x y gt Test auf größer
x y ge Test auf größer oder gleich
x y lt Test auf kleiner
x y le Test auf kleiner oder gleich

x sin Sinus
x cos Cosinus
x atan Arcus tangens
x sqrt Quadratwurzel
x exp Exponentialfunktion
x ln Logarithmus (Basis e)
x log Logarithmus (Basis 10)
x floor größtes Ganzes kleiner-gleich x
x ceiling kleinstes Ganzes größer-gleich x
rand Zufallszahl

x y and logisches Und
x y or logisches Oder
x y xor logisches Entweder-oder
x not logische Verneinung

Arrays:
Array Prozedur forall wendet die Prozedur auf jeden Wert aus dem Array an
Array num get holt den (num+1)-ten Wert aus dem Array und legt ihn auf den Stack
Array num Wert put ersetzt den (num+1)-ten Wert des Arrays durch Wert
Array aload entpackt Array komplett auf den Stack
w1 ... wn Array astore packt die Werte w1, ..., wn zu einem Array zusammen

Stack:
clear alle Stackeinträge löschen
count legt Anzahl der Stackeinträge auf den Stack
num j roll Rotation d. obersten num Einträge des Stacks um j Einträge

 

Aufgabe (noch ohne Wertung):

Zeichnen Sie mit PostScript ein Wabenmuster (regelmäßiges Sechseck-Gitter).

 

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Last modification: October 17, 2001