При разработке совместного проекта в сети распределенных САПР пользователи, принимающие участие в проекте, территориально могут быть значительно удалены друг от друга. Рассмотрим организацию работы таких пользователей через Internet.
Возможны два подхода к организации работы пользователей.
1. Каждый из них работает на собственной, полностью автономной САПР и обменивается по сети связи результатами работы с другими пользователями на уровне метафайлов посредством передачи стандартных текстовых описаний, таких как IGES, VDI, DXF и т.п. На основе этих описаний пользователь имеет возможность воспроизвести геометрические модели создаваемых объектов и продолжить работу с ними, редактируя их или объединяя с другими объектами. Достоинства: единообразие взаимодействия пользователей, наглядность передаваемой информации, минимальная загрузка сети связи. Недостаток: наличие у пользователей дорогостоящих САПР, отдельные подсистемы которых могут сравнительно редко использоваться.
2. Пользователь не имеет собственной САПР, а работает с удаленной, используя сеть Internet. При этом возможны два варианта:
• Пользователь использует только средства Internet. С их помощью он посылает к САПР запросы на выполнение некоторых операций, используя специальный языковый интерфейс этой системы. Достоинство: не требуется предварительная подготовка рабочего места пользователя, что позволяет использовать САПР везде, где есть Internet. Недостаток: ограниченность функциональных возможностей и невысокая эффективность работы, связанная с частой передачей данных по сети.
• Пользователю заранее передается специальный программный продукт, обеспечивающий предварительную подготовку информации перед передачей ее в сеть и обработку полученного результата. Достоинство: более эффективная работа пользователя за счет использования интерактивных диалоговых средств и снижения числа обращений к сети. Недостаток: необходимость специальных средств для оборудования рабочего места пользователя, что снижает число потенциальных пользователей САПР.
Компоненты интерфейса удаленного пользователя САПР
Особенности интерфейса удаленного пользователя определяются следующими факторами:
• Невозможностью немедленной передачи данных от пользователя к САПР и обратно.
• Нежелательностью передачи больших объемов данных от пользователя к САПР и обратно, так как это замедляет работу с системой или делает ее вообще невозможной.
• Ограниченностью выразительных средств. В отличии от локального интерфейса, где можно использовать оконную систему Windows или аналогичные системы других платформ, для удаленного интерфейса через Internet приходится использовать гораздо более скромные выразительные возможности языка HTML для организации WEB-страниц. Эти возможности могут быть несколько расширены с помощью дополнительных средств программирования, таких, как Java, Javascript, ActiveX и др.
Поэтому интерфейс удаленного пользователя САПР должен быть организован иначе, чем для локального пользователя. Общение удаленного пользователя с системой должно осуществляться более крупными "порциями" по сравнению с локальным пользователем. Такими "порциями" могут быть запросы на выполнение некоторых более или менее крупных работ, выполняемых системой. Для этих запросов необходим специальный командный язык или язык "сценариев" работы САПР, который должен компактно описывать объекты значительной размерности.
Использование сценария для описания запроса удаленного пользователя позволяет существенно снизить нагрузку на сеть связи, поскольку основная работа пользователя с интерфейсом состоит в подготовке этого сценария и не требует работы в сети. Передача сценария, который является текстовым документом не слишком большого объема, осуществляется достаточно быстро. Однако, написание сценария, по существу являющегося программой работы САПР по выполнению запроса пользователя, как и всякое программирование, чревато ошибками и нуждается в поддержке в виде синтаксических анализаторов и отладчиков. Такая поддержка возможна на стороне системы или на стороне пользователя. В первом случае пользователь посылает сценарий системе, где он анализируется, и получает от нее список допущенных ошибок, после чего исправляет ошибки и вновь посылает сценарий. В этом случае для каждой итерации задействуется сеть связи. Во втором случае пользователь имеет у себя интерактивные программные средства отладки и использует сеть только для передачи окончательного варианта сценария.
Недостатком сценарного подхода является необходимость для пользователя хорошо знать язык сценария, который может быть достаточно сложным. Поэтому, желательно иметь также средства "интуитивного" описания запроса на основе простых и ясных понятий. Кроме того, необходим набор типовых сценариев с подробными комментариями, из которых пользователь сам мог бы легко составить то, что ему требуется.
Удаленному пользователю должна быть доступна исчерпывающая справочная информация как по самой системе, так и по языку сценария. Такая справочная система может быть реализована на стороне системы, или на стороне пользователя. В первом случае она представляет собой набор WEB-страниц, которые вызываются пользователем через Internet, во втором случае она может быть создана по типу Help-системы Windows. В первом случае общение со справочной системой загружает сеть и, поэтому, требует большего времени. Во втором случае, общение со справочной системой происходит немедленно, однако требует предварительной передачи пользователю и размещение у него больших массивов информации.
Выполнение запроса пользователя может потребовать достаточно длительной работы системы. Результат выполнения запроса не обязательно может быть выдан пользователю в текущем сеансе работы. Выдача результата пользователю может быть обусловлена рядом факторов, в частности, оплатой выполненной работы. Поэтому интерфейс с удаленным пользователем должен обладать способностью регистрировать запросы пользователей, фиксировать этапы их выполнения и информировать пользователя о завершении работы и пересылать ему ее результат.
Удаленный интерфейс пользователя с системой ГРАФИКА-81-2D
 |
| Рис. 1. Панель интерфейса удаленного доступа системы ГРАФИКА-81-2D в окне браузера Netscape Navigator 3.0 |
Интерфейс использует только стандартные средства Internet. Пользователь работает с комплектом Web-страниц, которые он вызывает в Web-браузер с сервера, где находится система ГРАФИКА-81-2D. Работа с системой начинается с обращения к панели интерфейса удаленного доступа, изображенной на рис. 1.
Пользователь может ввести команды сценария в поле ввода текста и нажать кнопку "Готово", после чего сценарий будет послан системе на исполнение. В нашем примере использован следующий сценарий [2]:
GET, shema3.g; считывание из библиотеки описания элементов схемы
SAVE, ris.i; сохранение модели элементов схемы
MATR; подготовка модели трассируемого поля
GET, cep2.g; считывание описания соединений элементов схемы
TRAS, 1,2,2,1,40,20,4,4; проведение автоматической трассировки
Результат исполнения запроса представлен на рис. 2. Пользователь может, также, указать режим рисования или трассировки и форму ответа системы в виде графического образа или текста, отображающего данные сценария и результат работы системы.
 Рис. 2. Результат трассировки схемы в окне браузера Netscape Navigator 3.0 |
 Рис. 3. Элемент библиотеки в окне браузера Netscape Navigator 3.0 |
Используя язык команд системы ГРАФИКА-81-2D, удаленный пользователь может просматривать элементы библиотек готовых геометрических моделей. Пример элемента библиотеки показан на рис. 3.
Передача ответа удаленному пользователю от системы ГРАФИКА-81-2D
Одним из выходных языков, используемых в системе ГРАФИКА-81-2D, является язык HPGL (Hewlett Packard Graphical Language), описываюший команды для рисования чертежа на графопостроителе. Этот формат использован для передачи пользователю ответа от системы ГРАФИКА-81-2D. Поскольку формат HPGL не является одним из стандартных графических форматов для WEB-браузеров, для него необходимо установить специальную программу визуализации. В настоящее время в Internet доступен ряд таких программ (см., например, http://www-dsed.llnl.gov/documents/tests/hpgl.html). Любая из этих программ может использоваться для работы с системой ГРАФИКА-81-2D. Помимо этого, в настоящее время разрабатана оригинальная программа такого рода, специально предназначенная для работы с системой ГРАФИКА-81-2D.
Системная поддержка удаленного доступа к системе ГРАФИКА-81-2D
Объем системного сервиса, предоставляемого удаленному пользователю САПР зависит от принятой технологии распределеного проектирования.
Пользователь может быть одним из участников общего проекта. В этом случае он может иметь достаточно широкий спектр полномочий по использованию различных материалов и проектных решений в рамках проекта в целом. Пользователь, как правило, не имеет своей индивидуальной интеллектуальной собственности, которую требовалось бы защищать. Однако, даже в этом случае доступ пользователя к некоторым источникам информации может быть ограничен.
Пользователь может также выступать на правах арендатора, на определенных условиях использующего инструментальные средства САПР для разработки собственных проектных решений. В этом случае система должна, во-первых, дать ему возможность защитить эти решения от постороннего доступа, а во-вторых, исключить доступ такого пользователя к не принадлежащей ему информации.
В настоящее время удаленный пользователь системы ГРАФИКА-81-2D имеет возможность работы с собственными или с общими библиотеками системы. Библиотека в системе ГРАФИКА-81-2D является некоторым подкаталогом общего каталога системы. Элементами библиотеки являются файлы, содержащие сценарии в командах системы ГРАФИКА-81-2D. Для работы с библиотеками реализован набор операций удаленного доступа к каталогам и файлам системы. Эти операции позволяют вводить новые каталоги и файлы, просматривать каталоги и файлы, переименовывать, копировать и удалять файлы.
Создание и просмотр в Internet компьютерных фильмов
Для создания компьютерных фильмов используются специализированные программные пакеты, обеспечивающие различные способы генерации оцифрованных видеопоследовательностей: от преобразования видеосигнала из аналоговой формы к виду, доступному компъютерам, до обработки сценариев, содержащих описание на специальных языках демонстрируемых объектов и операций, проводимых над ними, как то перемещения, повороты, масштабирование, наложение, переходы от одной сцены к другой и т.п. Работа многих из таких пакетов требует дорогостоящей аппаратной поддержки (установки плат видеозахвата для преобразования аналогового видео, плат компрессии и декомпрессии видеофайлов)[6].
Использование специальной аппаратуры требуется и для просмотра видеороликов некоторых видеоформатов, например, весьма популярного в Internet видеоформата MPEG. Этот видеоформат обеспечивает компрессию и декомпрессию видео и звука с высокой одинаковой скоростью и наилучшее качество изображения. Однако, из-за стоимости аппаратной поддержки, недоступной широкому кругу пользователей Internet, для демонстрации видеороликов рекомендуется формат AVI(Audio/ Video Interleaved), разработанный фирмой Microsoft, работа с которыми не требует дорогостоящей аппаратной поддержки. AVI-файлы хранятся в сжатом виде для улучшения качества воспроизведения и для уменьшения занимаемого объема. В процессе воспроизведения AVI-файлов данные читаются с диска , при этом не требуется большого объема оперативной памяти. Эти файлы быстро загружаются и довольно быстро воспроизводятся – от 15 кадров в секунду в окне размером 320х240 точек до 30 кадров в секунду и окне на полный экран( при наличии программных или аппаратных ускорителей) – и дают приемлемое качество изображения. Сейчас формат AVI распространен только на платформе Windows, но предполагается, что в ближайшем будущем он станет весьма распространенным в Internet. Операционная система Windows 95 поставляется с универсальным проигрывателем Media Player (mplayer.exe в директории Windows), который и используется для просмотра AVI-файлов.
В Internet без использования специальной аппаратуры возможна демонстрация анимационных фильмов форматов FLI и FLC, представляющих последовательность видеокадров. Для просмотра FLI и FLC -файлов в браузере Netscape Navigator используется утилита AAPLAY фирмы AutoDesk .
Эта программа бесплатно распространяется в Internet и может быть считана по адресу ftp://ftp.porvay.org/pub/porvay/utilities/general/aawin.zip.
Однако, следует заметить, что FLI и FLC -файлы по сравнению с AVI-файлами занимают больший объем, передаются по сети с меньшей скоростью и имеют худшее качество воспроизведения, поэтому для демонстрации в Internet предпочтительно использовать AVI-файлы. Видеоредактор Adobe Premiere поможет преобразовать анимационный фильм в формат AVI.
Для создания и редактирования компьютерных фильмов на персональных компьютерах имеется множество программных продуктов, отметим два из них, которые наиболее просты в использовании и не требуют дополнительной аппаратуры – Adobe Premiere и 3D Studio. Такие программы ориентированы на работу в интерактивном режиме и не подходят для удаленного создания компьютерных фильмов в глобальной сети САПР.
Одной из функций системы объемного геометрического моделирования технических объектов ГРАФИКА-81-3D[2] является создание по заданному сценарию компьютерных фильмов для просмотра поведения этих объектов. Такой "сценарный" подход представляется наиболее подходящим для удаленной работы по созданию фильмов, но полная реализация всех компонент интерфейса удаленного доступа, описанных выше, требует некоторой доработки системы.
Следует отметить, что обработка достаточно больших сценариев требует значительных временных затрат, и обработка сценария на удаленном сервере затрудняет выполнение этим сервером других запросов к нему, а написание качественных сценариев требует высокого профессионализма. Это приводит к тому, что создание сколько-нибудь сложных компьютерных фильмов в удаленном режиме кажется весьма проблематичным.
Поэтому, особенно при разовой потребности в фильмах, имеет смысл использовать для демонстрации фильмов WEB-страницы Internet’а с учетом изложенных выше рекомендаций, а задание на создание фильма формировать в диалоговом режиме с профессионалом (по телефону, e-mail’у и при личных контактах).
 |
| Рис. 4 Кадр из фильма "Модель космической станции "МИР" |
По заказу ЦПК им. Гагарина в системе ГРАФИКА-81-3D были разработаны объемные геометрические модели всех модулей орбитальной станции "МИР". Совместно с РКК "Энергия" созданы компьютерные фильмы - кинематические модели "Космическая станция "МИР", "Перестыковка модулей станции "МИР" и "Развертывание "Фермы-3" (рис. 4).
Возможности системы ГРАФИКА-81-3D в Internet продемонстрированы также в фильме "Компьютерная модель работы мусоросжигательного завода" и в фильме, показывающем один из вариантов компоновки камина по созданной в системе ГРАФИКА-81 параметрической базе данных элементов камина; конструктивно различных вариантов камина было создано около 1000 ( рис. 5, 6).
 Рис. 5 Кадр из фильма "Кинематическая модель мусоросжигательного завода" |
 Рис. 6 Кадр из фильма "Модели камина" |
Эти фильмы можно просмотреть на WEB-страницах Лаборатории компьютерной графики и специализированных программных и технических средств Института проблем управления РАН по адресу в Internet: http://www.ipu. rssi.ru/labs/lab18/art1.htm
Для выполнения заказов в системе ГРАФИКА-81 можно установить связь по следующему адресу:
Артамонов Е.И. тел. (095) 334 9129Институт проблем управления Российской Академии Наук Москва, Профсоюзная,65.e-mail:iartvlr@ipu.rssi.ru
Литература
1. Артамонов Е.И. Комплекс программных средств CAD/CAM систем ГРАФИКА-81. – Автоматизация проектирования, 1997, №1 , с.42-45.
2. Артамонов Е.И., Загвоздкин И.А., Шурупов А.А., Щегольков М.Ю. Языки взаимодействия пользователя с ЭВМ в системе ГРАФИКА - 81. Институт проблем управления. Российская академия наук. М., 1993.
3. Артамонов Е.И., Борисов С.В., Сизова Л.Н. Языковые средства для описания 2D - моделей объектов в CAD/CAM - системах. - Автоматизация проектирования, 1998, №2 , с. 9-15.
4. Артамонов Е.И. Проектирование структур программных средств CAD/CAM - систем. Автоматизация проектирования, 1997 , №2.
5. Грабер М. Введение в SQL. Перев. с англ. M:Лори, 1996
6. Хеслоп Б., Бадник Л. HTML с самого начала . Перев. с англ. СПб:Питер,1997