//-- Рис. 1-1 --// 
//-- Рис. 1-2 --// 
//-- Рис. 1-3 --// 
//-- Рис. 1-4 --// 
//-- Рис. 1-5 --// 
//-- Рис. 1-6 --// 
//-- Рис. 1-7 --// 
//-- Рис. 1-8 --// 
//-- Рис. 1-9 --// 
//-- Рис. 1-10 --// 
//-- Рис. 1-11 --// 
//-- Рис. 1-12 --// 
//-- Рис. 1-13 --// 
//-- Рис. 1-14 --// 
//-- Рис. 1-15 --// 
//-- Рис. 1-16 --// 
//-- Рис. 1-17 --// 
//-- Рис. 1-18 --// 
//-- Рис. 1-19 --// 
//-- Рис. 1-20 --// 
//-- Рис. 1-21 --// 
//-- Рис. 1-22 --// 
//-- Рис. 1-23 --// 
//-- Рис. 1-24 --// 
//-- Рис. 1-25 --// 
//-- Рис. 1-26 --// 
//-- Рис. 1-27 --// 
//-- Рис. 1-28 --// 
//-- Рис. 1-29 --// 
//-- Рис. 1-30 --// 
//-- Рис. 1-31 --// 
//-- Рис. 1-32 --// 
//-- Рис. 1-33 --// 
//-- Рис.1-34 --// 
//-- Рис. 1-35 --// 
//-- Рис. 1-36 --// 
//-- Рис. 1-37 --// 
//-- Рис. 1-38 --// 
//-- Рис. 1-39 --// 
//-- Рис. 1-40 --// 
//-- Рис. 1-41 --// 
//-- Рис. 1-42 --// 
//-- Рис. 1-43 --// 
//-- Рис. 1-44 --// 
//-- Рис. 1-45 --// 
//-- Рис. 1-46 --// 
//-- Рис. 1-47 --// 
//-- Рис. 1-48 --// 
//-- Рис. 1-49 --// 
//-- Рис. 1-50 --// 
//-- Рис. 1-51 --// 
//-- Рис. 1-52 --// 
//-- Рис. 1-53 --// 
//-- Рис. 1-54 --// 
//-- Рис. 1-55 --// 
//-- Рис. 1-56 --// 
//-- Рис. 1-57 --// 
//-- Рис. 1-58 --// 
//-- Рис. 1-59 --// 
//-- Рис. 1-60 --// 
//-- Рис. 1-61 --// 
//-- Рис. 1-62 --// 
//-- Рис. 1-63 --// 
//-- Рис. 1-64 --// 
//-- Рис. 1-65 --// 
//-- Рис. 1-66 --// 
//-- Рис. 1-67 --// 
//-- Рис. 1-68 --// 
//-- Рис. 1-69 --// 
//-- Рис. 1-70 --// 
//-- Рис. 1-71 --// 
//-- Рис. 1-72 --// 
//-- Рис. 1-73 --// 
//-- Рис. 1-74 --// 
//-- Рис. 1-75 --// 
//-- Рис. 1-76 --// 
//-- Рис. 1-77 --// 
//-- Рис. 1-78 --// 
//-- Рис. 1-79 --// 
//-- Рис. 1-80 --// 
//-- Рис. 1-81 --// 
//-- Рис. 1-82 --// 
//-- Рис. 1-83 --// 
//-- Рис. 1-84 --// 
//-- Рис. 1-85 --// 
//-- Рис. 1-86 --// 
//-- Рис. 1-87 --// 
//-- Рис. 1-88 --// 
//-- Рис. 1-89 --// 
//-- Рис. 1-90 --// 
//-- Рис. 1-91 --// 
//-- Рис. 1-92 --// Файловые команды: ZZ, :wq – сохранить текущий буфер в файл и завершить работу; Сохраняет файл и выходит из vi; :w – сохранить текущий буфер в файл; :wимя сохранить текущий буфер в файл с указанным именем; :q – выйти из редактора; :e имя – загрузить файл с указанным файлом в буфер редактирования; :n – загрузить следующий файл в списке файлов.
Команды перемещения: CTRL-d – на полстраницы вниз; CTRL-u – на полстраницы вверх; CTRL-f – на страницу вниз; CTRL-b – на страницу вверх; :0 – к началу файла; :n – к строке номер n; :$ – к концу файла ; 0 – к началу строки; ^ – к первому непробелу; $ – к концу строки;
Команды редактирования: CTRL-h – удалить символ слева; CTRL-w – удалить слово слева; CTRL-v – ввести непечатаемый символ; x – удалить текущий символ; D – удалить до конца строки; dd – удалить текущую строку.
Команды поиска и замены: /текст – искать вперед образец текст; ?текст – искать назад образец текст; n – повторить последний поиск в том же направлении; N – повторить последний поиск в обратном направлении; :s/текст/новый_текст/ – заменить первый образец текст на новый_текст; :s/текст/новый_текст/g – заменить все образцы текст на новый_текст.
1.12 Перечень стандартных команд ОС
КомандаПримечания ОпределениеaliasМП Определить или вывести синонимы
arСР или РАСШ Создать или изменить библиотечные архивы
asaПФ Перевести символы управления кареткой
atМП Исполнить команды в указанное время
awk Сканировать и обработать файл в соответствии с инструкциями
basename Вывести часть полного имени файла, не относящуюся к имени каталога
batchМП Поставить команды в очередь на пакетное исполнение
bc Вычислить арифметическое выражение с заданной точностью
bgМП Запустить задачи в фоновом режиме
break Выйти из цикла for, while или until
c99РС Скомпилировать программу на стандартном Си
calРАСШ Вывести календарь
cat Объединить и вывести файлы
cd Изменить текущий каталог
cflowР РАСШ Построить блок-схему программы на Си
chgrp Изменить группу-хозяина файла
chmod Изменить атрибуты доступа к файлу
chown Изменить хозяина файла
cksum Вывести контрольные суммы и размеры файлов
cmp Сравнить два файла
colon (:) Ничего не делать
comm Выбрать или отбросить совпадающие строки в двух файлах
command Исполнить простую команду
compressРАСШ Сжать данные
continue Продолжить выполнение цикла for, while или until
cp Копировать файлы
crontabМП Поставить задачу в расписание периодического исполнения
csplitМП Разделить файлы на контекстной основе
ctagsР Ф МП Построить файл меток
cut Удалить указанные поля из каждой строки файла
cxrefР РАСШ Построить таблицу перекрестных ссылок программы на Си
date Вывести или установить дату и время
dd Преобразовать и скопировать файл
deltaР РАСШ Внести дельту (изменения) в файл SCCS
dfМП РАСШ Вывести количество свободного места на диске
diff Сравнить два файла
dirname Вывести часть полного имени файла, относящуюся к имени каталога
dot (.) Исполнить команду в текущем окружении
duМП Вывести информацию об использовании файлового пространства
echo Вывести аргументы
ed Редактировать текст
env Установить окружение для запуска команды
eval Составить команду из аргументов и исполнить ее
exМП Редактировать текст
exec Исполнить команду и открыть, закрыть или скопировать дескрипторы файлов
exit Завершить исполнение оболочки
expandМП Перевести табуляции в пробелы
export Сделать переменную экспортируемой
expr Вычислить аргумент как выражение
false Вернуть значение «ложно»
fc Обработать историю команд
fgМП Запустить задачи на переднем плане
fileМП Определить тип файлов
find Найти файлы
fold Свернуть строки
fort77Ф РФ Скомпилировать программу на Фортране
fuserРАСШ Вывести идентификаторы процессов, имеющих открытые файлы
gencatРАСШ Построить каталог форматированных сообщений
getР РАСШ Вывести версию файла SCCS
getconf Вывести значения конфигурации
getopts Разделить ключи утилиты
grep Искать в файле образец
hashРАСШ Запомнить или вывести путь к утилите
head Вывести начало файла
iconv Преобразовать код файла
id Вывести информацию о пользователе
ipcrmРАСШ Удалить очередь сообщений XSI, установки семафора или идентификатор разделяемой памяти
ipcsРАСШ Вывести состояние механизма межпроцессного обмена XSI
jobs МП Вывести состояние задач в текущем сеансе
join Объединить базы данных
kill Завершить процесс или передать ему сигнал
lexР РС Построить программу для лексического анализа
linkРАСШ Вызвать системную функцию link
ln Связать файлы
locale Вывести информацию о локали
localedef Определить переменные локали
logger Занести сообщения в журнал
logname Вывести регистрационное имя пользователя
lp Послать файлы в печать
ls Вывести содержимое каталога
m4Р РАСШ Обработать макросы
mailx Отправить сообщения
makeР СР Построить, обновить или перестроить группы программ
man Вывести системную документацию
mesgМП Разрешить или запретить вывод сообщений
mkdir Создать каталоги
mkfifo Создать специальные файлы очередей
moreМП Вывести файлы постранично
mv Переместить файлы
newgrpМП Перейти в другую группу
niceМП Запустить утилиту с указанным приоритетом
nlРАСШ Пронумеровать строки
nmР МП СР РАСШ Вывести список имен, содержащихся в объектном файле
nohup Запустить утилиту, не завершающуюся по сигналу HUP
od Вывести дамп файла в указанных форматах
paste Слить соответствующие или последующие строки файлов
patch МП Изменить файлы на основе патча
pathchk Проверить пути
pax Обработать переносимый архив
pr Вывести файлы, подготовленные для печати
printf Вывести форматированный текст
prsР Напечатать файл SCCS
psМП РАСШ Вывести состояние процесса
pwd Вывести имя текущего каталога
qalterПИ Изменить пакетную задачу
qdelПИ Удалить пакетные задачи
qholdПИ Задержать пакетные задачи
qmoveПИ Переместить пакетные задачи
qmsg ПИ Послать сообщение пакетным задачам
qrerunПИ Перезапустить пакетные задачи
qrlsПИ Отпустить пакетные задачи
qselectПИ Выбрать пакетные задачи
qsigПИ Отправить сигнал пакетным задачам
qstatПИ Вывести статус пакетных задач
qsubПИ Поставить сценарий в очередь на пакетное исполнение
read Ввести строку
readonly Защитить переменные от переустановки
reniceМП Изменить приоритеты исполняемых процессов
return Вернуться из функции
rm Удалить файлы из каталогов
rmdelР РАСШ Удалить дельту из файла SCCS
rmdir Удалить каталоги
sccsР РАСШ Выполнить действия с файлами SCCS
sactР Вывести текущую активность по редактированию файлов SCCS
sed Редактировать файл поточно
set Установить или сбросить ключи или позиционные параметры
sh Запустить оболочку
shift Сдвинуть список параметров
sleep Задержать исполнение на указанный интервал времени
sort Отсортировать, слить файлы или проверить сортировку файлов
splitМП Разделить файлы на части
stringsМП Найти в файлах символьные строки
stripР СР Удалить из исполняемых файлов лишнюю информацию
stty Установить параметры терминала
tabs Установить позиции табуляции на терминале
tail Вывести конец файла
talkМП Связаться с другим пользователем
tee Дублировать стандартный ввод
test Вычислить выражение
timeМП Хронометрировать простую команду
times Вывести время исполнения процессов
touch Изменить временные атрибуты доступа и модификации файлов
tputМП Изменить характеристики терминала
tr Подставить символы
trap Перехватывать сигналы
true Вернуть значение «истинно»
tsortРАСШ Сортировать топологически
tty Вывести имя терминала пользователя
typeРАСШ Вывести описание типа команды
ulimitРАСШ Установить или вывести ограничение размера файла
umask Установить или вывести маску прав на создаваемые файлы
unalias Удалить определение синонима
uname Вывести имя системы
uncompressРАСШ Разжать сжатые данные
unexpandМП Преобразовать пробелы в табуляции
ungetР РАСШ Откатить ранее выполненное взятие файла SCCS
uniq Вывести или подавить вывод повторяющихся строк в файле
unlinkРАСШ Вызвать функцию ulink
unset Сбросить значения и атрибуты переменных и функций
uucpРАСШ Копировать из системы в систему
uudecodeМП Декодировать двоичный файл
uuencodeМП Закодировать двоичный файл
uustatРАСШ Вывести или изменить состояние uucp
uuxРАСШ Выполнить команду удаленно
valР РАСШ Проверить валидность файла SCCS
viМП Редактировать файл в экранном режиме
wait Ожидать завершение процесса
wc Сосчитать слова, строки или символы в файле
whatР РАСШ Идентифицировать файлы SCCS
whoМП Вывести имена пользователей, зарегистрированных в системе
writeМП Вывести сообщение на терминал другого пользователя
xargsРАСШ Составить из аргументов списки и запустить утилиту
yaccР РАСШ Компилировать компилятор
zcatРАСШ Разжать и объединить данные
Примечания
1.Команды даны согласно ISO/IEC 9945-2001.
2. К субпрофилям стандарта относятся следующие пометы:
Помета Расшифровка
МП Среда, обеспечивающая мобильность пользователей
ПИ Среда пакетного исполнения
Р Среда разработки
РАСШ Расширенная среда исполнения
РС Среда разработки на Си
РФ Среда разработки на Фортране
СР Среда разработки
Ф Фортран
Глава 2. Графический пользовательский интерфейс
До середины девяностых существовали отдельно компьютерная графика и отдельно – настольные игры в компьютерную графику. Помнящие историю отечественной школьной информатизации читатели, возможно, сталкивались с чудом техники под названием «цифровой дисплей растровый» (ЦДР), которое удавалось подключить к первому отечественному персональному компьютеру ДВК, чтобы отображать на экране телевизора несколько тысяч пикселов в четырех цветах. В то время в Лабораториях Компьютерной Графики некоторых вузов можно было встретить Графические Рабочие Станции с векторными устройствами и X-терминалами, и даже плоттерами.
Закон Мура тем временем делал свое (в данном случае, не черное, а многоцветное) дело, и к середине девяностых на компьютере с процессором Intel 486 уже запускалась та самая система, которую пятью годами раньше наблюдать можно было лишь на X-терминалах и графических станциях, стоивших каких-то немыслимых (что по тем временам, что сегодня) денег.
Игры в самодельную графику, конечно, продолжаются и сегодня, но в целом мир воссоединился, и особой нужды в таких играх давно нет. Хотя – такова диалектика массовых рынков – именно эти игры (включая игры в буквальном смысле) породили спрос на дешевые устройства (прежде всего, графические акселераторы), которые и делают настоящую компьютерную графику доступной пользователю массовой x86– и PowerPC-техники, даже устаревшие «персоналки» – сопоставимыми с X-терминалами, а более новые и мощные – соперниками и с профессиональных графических рабочих станций начального и среднего уровня.
2.1 Оконная система «Икс» и XFree86
Оконная система «Икс» – один из самых больших и успешных проектов в истории компьютерной техники – восходит к 1984 г., когда разработчики двух систем компьютерной графики, претендующих на универсальность – проектов Athena (Массачусетский технологический институт) и W Windowing (Стэнфордский университет) – решили объединить свои усилия. С тех пор практически каждая компания, серьезно занимающаяся графикой, считала своим долгом внести какие-либо разработки в систему, формальным «хозяином» которой в 1987 г. стал вновь созданный X Consortium (ныне Open Group, www.X.org).С тех пор «Икс» прошла через одиннадцать основных релизов и множество версий.
Дальнейшее изложение ориентировано на свободную реализацию «Икс», которая называется XFree86, поддерживается одноименным партнерством (www.xfree86.org) и воплощает на сегодня версию 4.2 текущего релиза. XFree86 – самая популярная реализация «Икс», она поставляется в составе подавляющего большинства открытых систем (как свободных, так и несвободных) для x86-совместимых компьютеров, поддерживает беспрецедентно широкий спектр оборудования и, благодаря доступности исходных текстов и пользовательской аудитории в десятки миллионов человек, достаточно «вылизана», по крайней мере, насколько это возможно для такого разнообразия «железа». Несмотря на то, что исторически цифры «86» в названии пакета относятся к соответствующему семейству процессоров от Intel, современные версии XFree86 реализованы для большинства других популярных процессоров. XFree86 доступен и для некоторых альтернативных архитектур ОС, включая «Майкрософт Уиндоуз НТ».
Большинство нижесказанного справедливо для любой реализации «Икс» на любом оборудовании и под любой ОС, список которых можно найти на www.X.org.
2.2 Цветной сэндвич
То, что пользователю, сидящему за монитором, представляется сплошной графической операционной средой, реализовано как многослойный сэндвич технологий.Непосредственно с оборудованием (видеосистемой, устройствами ввода и динамиком) работает Икс-сервер. Эта программа захватывает оборудование и предоставляет его возможности другим программам как ресурсы (собственно, именно поэтому она и называется сервером) по особому протоколу, который так и называется, Икс-протокол. Перечисленное оборудование в совокупности называется Икс-терминалом (аппаратным Икс-терминалом называется и специализированный компьютер, на котором исполняется исключительно Икс-сервер).
Здесь сразу видно отличие «Икс» от большинства самодельных систем графики, используемых в проприетарных системах: взаимодействие Икс-сервера с его многочисленной клиентурой происходит по специфицированному протоколу, который может туннелироваться через TCP/IP и, соответственно, клиенты и сервер могут исполняться на разных узлах Сети. Это означает, что одни и те же программы могут эксплуатироваться в разных топологиях, включая совокупность автономных рабочих станций («персональных компьютеров»), совокупность рабочих станций без данных или бездисковых рабочих станций («локальная сеть»), многопользовательскую систему с Икс-терминалами (или какую-либо гибридную топологию).
Еще одним ресурсом, который предоставляет Икс-сервер, являются шрифты. Оперировать шрифтами он может самостоятельно, либо с помощью другой программы, которая называется фонт-сервером и обеспечивает их масштабирование.
Большинство пользователей, установив систему, получают в свое распоряжение готовую графическую среду. Мы поступим иначе – будем разбираться с ней по слоям.
2.3 «Чистая» «Икс»
На Рис. 2-1 изображена «голая» оконная система «Икс» – то, с чем большинство пользователей никогда не сталкивается. Запустить ее обычно можно, подав команду: «X &». 
//-- Рис. 2-1 --// Мы видим традиционный серый экран с не менее традиционным курсором в виде буквы «x». Используя мышь или другое координатное устройство, курсор можно перемещать по экрану. На нажатие кнопок мыши и клавиш никакой видимой реакции не следует. И невидимой тоже – сервер готов передавать эти сигналы своим клиентам, а клиенты пока не запущены. Хотя на самом деле некоторые комбинации клавиш «Икс» перехватывает и обрабатывает. Это Zap (Control-Alt-Backspace) – завершение работы сервера (если эта возможность не запрещена при конфигурации), Zoom (Control-Alt-+ и Control-Alt—) – «горячее» переключение доступных видеорежимов. В некоторых ОС (Например, «ГНУ/Линукс») Control-Alt в сочетании с функциональной клавишей освобождает оборудование и передает его на время соответствующей виртуальной консоли.
//-- Рис. 2-2 --// Воспользуемся последней возможностью, перейдем на консоль и запустим первое клиентское приложение: программу «xterm» (Рис. 2-2). На экране «Икс» появилось окно, а в окне можно видеть интерфейс клиентского приложения. В данном случае интерфейс текстовый, а приложение – эмулятор терминала, на котором запущена диалоговая оболочка системы по умолчанию. С эмулятором можно делать все то же, что и с обычным терминалом: издавать команды, получать результат и запускать другие программы. Если программы текстовые (строчные или оконные), исполняться они будут в том же окне, а если графические (как и сам «xterm») – в отдельных окнах.
//-- Рис. 2-3 --// Запустим программу «xclock» (Рис. 2-3). При ее запуске мы использовали несколько параметров, задающих геометрию (местоположение и размер) вновь порождаемого окна, цвет его фона и шрифта по умолчанию, толщину и цвет рамки. Эти (и некоторые другие) параметры типичны для программ, построенных на основе графической библиотеки «X Toolkit». Значения параметров, заданные при вызове программы, могут быть перекрыты самим запускающимся приложением, кроме опции геометрии. Дело в том, что окно выделяется клиентскому приложению при запуске, и все доступные ему ресурсы этим окном и ограничены – это свойство X-протокола.
Запустив несколько экземпляров того же «xterm» (и почитав документацию) можно обнаружить, что и «голышом» «Икс» умеет не так мало. Например, оперирует буфером обмена текстом между приложениями и предоставляет текстовым приложениям такой ресурс, как полосу прокрутки (забавная полоска, скроллировать текст с помощью которой вверх или вниз можно, щелкая по ней разными кнопками мыши, – это наследие проекта «Athena»).
Есть ли польза от системы, работающей с фиксированными окнами? Да, если вспомнить, что «универсальный десктоп» – не единственная сфера применения компьютера. Можно запустить при загрузке «Икс» и браузер на весь экран и получить гипермедийный киоск по цене персонального компьютера. А можно посадить за тот же браузер оператора, который будет через него весь день «рулить» базу данных.
Но мы пойдем дальше. Итак, основная работа Икс-сервера – создавать окна и предоставлять клиентским приложениям возможности работы в них. Для того, чтобы работать с окнами, нужна другая программа, которая так и называется – менеджер окон (window manager).
2.4 Окноводы
Как же менеджер окон преодолевает указанное ограничение X-протокола? Никак – просто выделенным ему окном является весь экран. (На самом деле, менеджер окон – не единственная программа, способная работать с «корневым» окном; например, входящая в комплект поставки «xsetroot» позволяет установить цвет фона или поместить на него рисунок.)Менеджеров окон существует превеликое множество – под любой набор задач, которые может решать графическая многооконная система. Их настолько много, что выбрать какой-нибудь в качестве «типичного представителя семейства» затруднительно. Поэтому выберем один из самых развитых – Enlightenment.
«Просвещение» (www.Enlightenment.org) создано Карстеном Хайцлером и Джеффом Харрисоном (Carsten Haitzler, Geoff Harrison) и его текущая версия – 0.16.5. До 2000 г. он был «штатным» менеджером окон в популярной среде «Гном» (см. раздел 2.17), затем уступив это место менее функциональной, но более быстрой «Рыбе-пиле» (Sawfish). Он продолжает оставаться «Гном»-совместимым, и многие пользователи этого популярного десктоп-менеджера предпочитают его, хотя и без «Гном» у Enlightenment поклонников хватает.
//-- Рис. 2-4 --// Запустим «Просвещение» (Рис. 2-4). Как резко изменилась картина!
Первое, что мы видим – это появившиеся вокруг окна нашего xterm «виджеты» (элементы окон) – строка заголовка с кнопками и рамка. Окно теперь можно перемещать по экрану, «ухватив» за заголовок, масштабировать, «взяв» за бок или за угол, максимизировать, минимизировать или закрыть, нажав соответствующую кнопку. Спрашивается, что еще можно делать с окном?
//-- Рис. 2-5 --// Вопрос не праздный. Нажав на левую кнопку в заголовке, получаем неожиданно разнообразное меню (меню – это тоже «виджет») таких действий (Рис. 2-5). Оказывается, его можно еще уничтожить (Annihilate), поднять/опустить (Raise/Lower), оттенить/растенить (Shade/Unshade) приклеить/отклеить (Stick/Unstick) и выполнить еще массу действий, для которых потребовались отдельные меню! Набор этих действий зависит от конкретного менеджера окон (и Enlightenment – один из самых богатых возможностями), а то, какие из них выведены в строку заголовка отдельными кнопками – вообще от его настройки.
Собственно, управление окнами – основная функция оконного менеджера, и на этом его функциональность может и заканчиваться. Однако большинство из них выполняют по крайней мере еще одну функцию.
//-- Рис. 2-6 --// Вы уже обратили внимание на то, что при запуске «Просвещения» на экране появилось еще одно окно. Это так называемый пейджер (pager), на Рис. 2-6 он изображен крупным планом. На пейджере представлена миниатюрная копия экрана, обновляющаяся в режиме реального времени, причем, если подвести курсор к изображению отдельного окна, оно увеличивается и рядом высвечивается название приложения, запущенного в нем. Но почему экран занимает только четверть окна пейджера? Потому что оконный менеджер позволяет оперировать «виртуальным столом, по размеру превышающим физический экран, а пейджер – одно из средств перемещения физического экрана по рабочему столу. Enlightenment позволяет создавать до 64 экранов на рабочем столе.
//-- Рис. 2-7 --// Еще один важный компонент Enlightenment мы не увидели сразу: это меню настройки самого менеджера, которое можно «достать», щелкнув правой кнопкой мыши на фоне экрана (Рис. 2-7). Порывшись в настройках, можно обнаружить, что вышесказанное о способах оперирования с этим менеджером весьма условно, потому что поменять можно буквально все, от декора виджетов до количества и функций элементов оформления окон и их реакции на различные действия.
Лишь один пример: сколько способов визуализировать перемещение окна вы знаете? Разработчики «Просвещения» придумали целых шесть, включая фантастический «полупрозрачный». Настройки и расширения Enlightenment можно объединять в «темы» (themes) и обмениваться ими.
Собственно, на этом функции оконного менеджера как такового и заканчиваются, а дальше Enlightenment вторгается во владения другого класса программ – менеджеров рабочего стола...
2.5 Столоначальники
...Что демонстрирует отсутствие резкой границы между ними. Существует два подхода к тому, чтобы достроить оконную систему до полнофункциональной среды. Первый – добавить в «графический сэндвич» еще один слой – менеджер рабочего стола – работающий «поверх» оконного менеджера и использующий функциональность последнего. Этим путем идут команды разработчиков «ГНОМ» (см. раздел 2.17) и «КДЕ» (см. раздел 2.18).Другой путь – «дотянуть» до полнофункциональной среды функциональность самого оконного менеджера, и им идет «Enlightenment» и ряд других проектов.
Чего нам не хватает до полнофункциональной среды? Менеджера программ и утилит. Так вот, в «Просвещении» есть и такая функциональность, доступная (по умолчанию) по щелчку на фоне левой кнопкой.
Комментировать здесь особо нечего: пункты меню позволяют запустить множество различных приложений, причем, кроме независимо разработанных, и целую пачку «эпплетов», поставляемых вместе с «Enlightenment». Альтернативный способ запуска – через «панель» – встроен в некоторые темы «Просвещения».
Откуда берутся такие ресурсы, как «виджеты» с их декором и способом поведения? Конечно, менеджер окон может содержать их в себе. Но такой подход не очень характерен для открытых систем, одним из принципов разработки которых является компонентность. Большинство развитых оконных менеджеров, менеджеров рабочего стола и «заточенных» под них приложений можно сгруппировать по библиотекам (toolkits), с опорой на которые они разработаны.
2.6 Триумф интерфейса над пользователем?
Косметических улучшений за тридцать лет существования парадигмы WIMP была придумана масса, а вот более или менее серьезных, при внимательном анализе, обнаруживается только два: интеграция звука (и превращение графической (визуальной) среды в сенсуальную) и начало эксплуатации концепции гиперссылок, в терминах которых можно переформулировать почти весь интерфейс.Фредерик Брукс еще в 1995 г., обсуждая основные процессы, произошедшие в программной отрасли за 20 предшествовавших лет, назвал в числе «наиболее впечатляющих явлений» «триумф интерфейса WIMP» [77 - Фредерик Брукс. «Мифический человеко-месяц: двадцать лет спустя» // Его же. «Мифический человеко-месяц». – СПб.: «Символ-плюс», 1999]. В этом ставшем классическим четырехстраничном анализе (всем, интересующимся темой, крайне рекомендуется прочитать эти четыре страницы, а заодно – и всю книгу), Брукс:
производит декомпозицию самой идеи («диалог» с системой: объекты-«существительные» и действия-«глаголы»),
выделяет факторы, способствовавшие ее «триумфу» («концептуальная целостность через метафору» «рабочего стола»; эквивалентность клавиатурных команд пунктам меню, обеспечивающая постепенный переход от новичка к опытному пользователю; навязывание архитектуры через средства разработки),
называет ограничения метафоры «рабочего стола» («проблема двух курсоров»), а также
предрекает устаревание WIMP при внедрении речевого интерфейса («WIMP через поколение станет достоянием истории. Указание курсором останется способом задания существительных при управлении нашими компьютерами. Для выражения глаголов станет использоваться речь»).
Прошло еще пять лет, и мы можем отметить, что:
Проф. Брукс не заметил решения «проблемы двух курсоров» (а заодно – и непротиворечивой интеграции командной строки в графико-интерфейсное окружение) в конце восьмидесятых в Norton Commander (и сонме последователей этой замечательной программы на разных платформах (обзор см. в [78 - Nikolai Bezroukov. The Orthodox File Manager (OFM) Paradigm. Work in progress // http://www.softpanorama.org/OFM/Ofm_00.shtml]. Проф. Безруков предложил для реализованного в Norton Commander интерфейса термин «ортодоксальный менеджер файлов» (OFM));
WIMP не думает устаревать, и скорее сам абсорбирует новые интерфейсные возможности (включая распознавание речи), чем будет вытеснен ими;
и, наконец, самое серьезное – это то, что «триумф WIMP» на сегодня выглядит не то чтобы менее бесспорным, а менее однозначным, все более походя на пресловутое «триумфальное шествие советской власти» по обессиленным Первой мировой войной частям Российской империи и ее окрестностей. Во многих прикладных областях попытки внедрения WIMP стали скорее частью проблемы пользовательского интерфейса, чем частью ее решения.
«Сплошной» же WIMP-среды и вовсе нет нигде, кроме встроенных/специализированных систем: в любом окружении, претендующем даже не на универсальность, а просто на широкую сферу применения, элементы WIMP сочетаются с элементами другой интерфейсной модели – командно-строчной – иногда более органично (OFM, AppleScript и т.п.), а чаще эклектично, противоречиво и с фатальным для производительности исходом (фрагменты «рваной» командной строки в «диалоговых окнах», разнообразные Wizards и «окна установки предпочтений»).
Если перечитать текст доклада, в котором идеи WIMP впервые были представлены широкой публике [79 - D. Englebart, W. English. A Research Center for Augmenting Human Intellect // AFIPS Conf. Proc., Fall Joint Computer Conf. – San Francisco, 1968.], станет понятно, почему: модель WIMP предлагалась как средство непосредственного манипулирования конкретными объектами («взять это и положить туда», «изменить такое-то свойство того-то объекта», а не как средство формулирования абстрактных положений и команд («все ли файлы, лежащие в каталоге X, имеют формат Y?», «удалить все файлы, созданные до 01.01.2000 в которых упоминается Борис Ельцин» и т.п.). Соответственно, сделать WIMP-рабочее место для выполнения технических процедур, «рабского», неквалифицированного труда можно, а вот систему поддержки полноценной свободной практики – затруднительно.
2.7 От какого наследства нам не стоит отказываться?
Виктор Вагнер [80 - Виктор Вагнер. True UNIX GUI // http://www.ice.ru/~vitus/thoughts/true_unix_gui.txt/true_unix_gui.txt] противопоставляет «рыхлости» модели WIMP, пусть и целостной метафорически, концептуальную целостность командно-строчного интерфейса, основывающуюся на четырех принципах:универсальности формы представления информации (текстовый файл, понимаемый как последовательность символов, некоторые из которых разделяют строки (записи), поля и слова);
– возможности переназначения ввода-вывода и соединения программ каналами;
– философии «набора инструментов» (одна утилита – одна функция);
– наличия в оболочке механизма регулярных выражений.
По Вагнеру, по-настоящему успешным графическим интерфейсом («True UNIX GUI») будет интерфейс, предлагающий не менее целостную и последовательно реализованную концептуальную основу. Причем, предлагающий ее не только и не столько конечному пользователю, сколько разработчику, т.е. реализованный начиная с системы быстрой разработки (СБР, RAD). В упомянутой статье Вагнер рассматривает несколько кандидатов на роль универсальной формы представления информации в графической среде и рассуждает о том, какие принципы могли бы стать аналогами другим «китам», на которых покоится командно-строчный интерфейс.
На самом деле, существует целый ряд систем, в той или иной степени закладывающих основу «интерфейсов следующего поколения». К сожалению, ни одну из них нельзя назвать на сегодня массовой, кроме, возможно, языка описания интерфейса XUL, использованного в «Мозилла» (см. гл. 3), но и для XUL пока нет СБР.
2.8 Зачем нужны «легкие» среды?
В то время, как сама оконная система «Икс» много лет является фактическим отраслевым стандартом, лежащие «над» нею слои графической среды не стандартизованы. Какую-либо классификацию графических сред дать затруднительно, однако самым грубым образом их можно разделить на «интегрированные» и «легкие».
Оборотной стороной интегрированности является достаточно высокая их требовательность к ресурсам. Комфортная работа с «КДЕ» или «Гном» «свежего разлива» начинается примерно от производительности, эквивалентной производительности 800 МГц процессора Celeron, отказ от некоторых ресурсоемких свойств (анимация изменений в среде и т.п.) позволяет «снизить планку» примерно до 500 МГц при объеме оперативной памяти от 128 МБ. Разумеется, эти цифры даже ниже характерных для компьютеров «стартового уровня», поставляемых сегодня производителями, однако парк машин, находящихся в эксплутации, как в офисах, так дома и в школе, включает и компьютеры с более низкими характеристиками.
Так, в школе весьма желательно предоставить возможность работы в графической среде на менее мощных машинах. Здесь помогут «легкие» графические среды, представляющие собой оконные менеджеры с несколько расширенными возможностями (базовая и расширенная функциональность типичных оконных менеджеров описана ниже).
Обсуждаемые сегодня IceWB, BlackBox и fluxBox (а также чуть более требовательный к ресурсам WindowMaker) [63 - Возможностью представить их обзор в компактном виде автор обязан прежде всего своим соавторам по[76] Егору Гребневу, Сергею Иванову, Михаилу Шигорину.] позволяют достаточно комфортно работать с графикой на машинах производительностью (в эквиваленте Intel Pentium) примерно от 100 МГц и с памятью от 32М (текст одного из предыдущих разделов набирался в поезде, с одновременной «съемкой» изображений с его экрана графическим редактором «ГИМП» (см. главу 5) на ноутбуке с процессором Intel Pentium MMX 166 и ОЗУ объемом 64МБ).
Следует оговориться, что отказ от интегрированных графических сред не является «волшебной палочкой»: конкретные прикладные программы могут быть сами по себе достаточно требовательными к ресурсам. Так, на упомянутом ноутбуке запуск word-процессора «OpenWriter» занимает более минуты (хотя дальнейшая работа не сопряжена с существенными задержками). Кроме того, если прикладная программа изначально создана в ориентации на определенную интегрированную среду, она может интенсивно использовать соответствующие библиотеки, даже если запускается в «легкой» среде. Например, запуск программ из пакета KOffice в «легкой» среде, на самом деле, дает небольшой выигрыш по сравнению с его запуском из «родной» для него среды «КДЕ».
(Если необходимо задействовать имеющийся парк «слабой» техники для таких задач, а также, если необходимо сохранять в эксплуатации еще менее производительные машины (например, старшие модели IBM PC-совместимых компьютеров на базе процессоров Intel 486 или AMD 586 или «Макинтоши» на процессорах Motorola 68K), следует подумать об использовании такой техники в режиме графических терминалов или, по крайней мере, варианте запуска наиболее «тяжелых» прикладных программ на сервере.)
Следует оговорить также, что ограниченность аппаратных ресурсов не является единственным мотивом применения «легких» графических сред. Каждая графическая среда, интегрированная или легкая, обладает собственными уникальными особенностями, собственным стилем, и уместность пользования конкретной средой в значительной степени зависит от набора задач, решаемых на компьютере конкретным пользователям, и от его личных предпочтений.
2.9 Базовая функциональность оконного менеджера
Как уже говорилось, ключевой компонент графической платформы – Икс-сервер: – захватывает оборудование,
– создает по запросу других программ (которые в этой терминологии называются X-клиентами) окна и
– предоставляет другим программам возможность работы в окнах, то есть вывода информации в эти окна и обработки сигналов от устройств ввода (клавиатуры и «мыши» или другого координатного устройства), когда окно, назначенное программе, является активным. Предоставление ресурсов возможно в том числе и через сеть, когда клиент и сервер работают на разных компьютерах (узлах).
В «голой» среде, образуемой Икс-сервером без оконного менеджера, окно, выделяемое клиенту, является фиксированным: его геометрия (местоположение на экране и размер) задается при запуске клиента и сохраняется в течение всего сеанса работы с этим клиентом. Это вполне соответствует цели создания специализированных систем с графическим интерфейсом пользователя (таких, как мультимедийные киоски и т.п.), но совершенно недостаточно для универсального «настольного» применения.
При универсальном применении компьютера характерна поочередная работа с различными программами (иногда достаточно большим их количеством), причем пользователь может отрываться, допустим, от редактирования текста, чтобы поработать другой программой с иллюстрацией, прочитать почту или заглянуть на WWW-страницу, затем возвращаться к редактированию текста и т.д. Графическая операционная среда должна быть достаточно гибкой, чтобы допускать и поддерживать такой, «субъектно-ориентированный», а не ориентированный на строго последовательное выполнение предзаданных процедур, стиль работы.
В частности, должно поддерживаться управление (с помощью клавиатуры или «мыши») окнами, т.е. возможность изменять «на лету» их геометрию (положение и размеры), а также (обычно не относимое к геометрии) положение в воображаемой «стопке» окон, т.е. определение того, какое из окон будет «верхним» (видимым полностью), если окна перекрывают друг друга на плоскости экрана.
Управление окнами и составляет базовую функциональность оконного менеджера (устоявшийся термин window manager, относящийся к этому классу программ, будет передаваться далее словосочетанием-калькой «оконный менеджер», которое, впрочем, не представляется особенно удачным, так же, как и встречающиеся в литературе «менеджер окон» и «администратор окон»).
Технически ограничение на изменение геометрии однажды выделенного окна преодолевается оконным менеджером за счет того, что ему в качестве окна выделяется весь экран.
Прикладным программам, таким образом, выделяются далее уже не окна собственно X, а окна оконного менеджера. Для них это совершенно прозрачно, хотя желательно, чтобы программа была достаточно «сообразительной», чтобы изменить свое поведение при изменении размеров выделенного ей окна «на лету» (изменение положения окна в подавляющем большинстве случаев ничего от клиента не требует), это справедливо для большинства, но не для всех программ (в частности, этого не «умеют» многие старые программы и некоторые компьютерные игры).
В свою очередь, и оконный менеджер может быть достаточно «умен», чтобы понять, что программа не реагирует на изменение геометрии, и заблокировать возможность изменения размеров окна пользователем (чтобы он не оказался в ситуации, когда ему видна лишь часть области вывода программы или наоборот, часть окна прикладной программы пуста). Однако такое решение может привести к весьма дискомфортным ситуациям (например, если при запуске программы ее окно оказывается больше экрана) [64 - Следует отметить, что большинство базовых функций оконных менеджеров при исполнении опирается на поддержку оконной системой X функций двумерной графической акселерации (ускорения), реализованных практически во всех современных графических адаптерах. В отличие от трехмерной акселерации, полезной лишь для достаточно узкого круга приложений (программ трехмерного моделирования, компьютерных игр), двумерная акселерация – действительно универсальна полезна для графического пользовательского интерфейса. При использовании карты без двумерного ускорения или карты, чья акселераторная функциональность не поддерживается системой X, можно рекомендовать настройку среды для исключения, например, визуализации перемещения окна со всем его содержимым, дабы избежать неоправданного роста нагрузки на процессор и драматического падения производительности.)].
2.10 «Виджеты»
Базовая (а также расширенная) функциональность оконных менеджеров доступна пользователю прежде всего за счет введения в интерфейс так называемых «виджетов» (widgets = window gadgets, «оконные приспособления») – таких визуальных элементов, как рамки, кнопки, меню и пр., которые служат «органами управления» окна. Технически виджеты представляют собой отдельные окна (в терминах оконной системы «Икс»), примыкающие к окну прикладной программы и, как правило, перемещающиеся вместе с ним.В пользовательской перспективе виджеты, составляющие обрамление окна, часто воспринимаются как его часть. Однако не следует забывать, что внутри окна (содержимым которого управляет прикладная программа) зачастую тоже есть свои виджеты: кнопки, полосы прокрутки, переключатели, меню и т.п. В общем случае, используемые оконным менеджером и прикладной программой библиотеки виджетов могут и не совпадать.
//-- Рис. 2-8 --// (Зачастую при проектировании выдвигается требование единства стиля органов управления и согласованного управления изменением этого стиля (например, для настройки среды для пользователя с ограниченными возможностями: со слабым зрением, нарушением моторики и т.п.), и в этом сильно выигрывают интегрированные графические среды «Гном» и «КДЕ», используемые совместно с прикладными программами, основанными на тех же графических библиотеках и наследующими те же настройки. Однако на практике ограничиться набором программ, основанных на одной библиотеке графических примитивов, бывает трудно, поэтому разумно познакомить учеников с особенностями по крайней мере самых распространенных из них.)
Обрамление окна обычно включает:
рамку, окружающую окно. При «буксировке» рамки мышью окно изменяет свой размер. Иногда для изменения размера окна предназначены только выделенные «уголки» рамки, представляющие собою отдельные виджеты;
полосу заголовка, часто совпадающую с одной из (обычно, верхней) сторон рамки. Полоса заголовка может содержать название программы, команду, ее запустившую, или другую информацию, специфичную для окна. При «буксировке» полосы заголовка перемещается все окно. Со «щелчками» различными кнопками мыши на полосе заголовка также могут быть связаны различные действия по управлению окнами;
кнопки управления окном. Часто вынесенные на полосу заголовка или в другое место рамки кнопки позволяют выполнить с ним такие действия, как закрытие (часто сопровождающееся выходом из программы, открывшей окно), максимизация (разворачивание окна на весь экран), минимизация/сворачивание (см. ниже расширенную функциональность), вызов меню управления окном, которое может содержать весьма обширный репертуар других действий.
Детали реализации обрамления окна могут быть весьма различными в зависимости от конкретного оконного менеджера и его настроек.
2.11 Расширенная функциональность оконного менеджера
Собственно, перечисленными функциями оконный менеджер, предназначенный для работы в составе интегрированной операционной среды, может и ограничиться. При использовании же в качестве операционной графической среды самого оконного менеджера, крайне полезной может оказаться его расширенная функциональность. К ней можно отнести:минимизацию/сворачивание окон и управление свернутыми окнами. Работа на «столе», «захламленном» десятком различных окон, может быть дискомфортной, и крайне полезна возможность «свернуть» или «минимизировать» окно со временно неиспользуемой программой. Для того, чтобы средствами графической среды можно было окно затем развернуть, оно и в свернутом состоянии должно каким-то образом визуализироваться. Существует несколько относительно распространенных способов визуализации свернутых окон. Например, «на столе» может оставаться полоса заголовка свернутого окна, по щелчку на которой оно вновь разворачивается. Свернутым окнам могут соответствовать пиктограммы («иконки», «значки») на поверхности «рабочего стола» или в специально отведенном для этого окне («панели управления»). Свернутые окна могут визуализироваться как пункты общего или специального меню (см. ниже);
управление несколькими «столами». Практика показывает, что для многих продвинутых пользователей, для которых освоение стандартных систем следует за освоением специфически персонально-компьютерных, именно возможность работать на нескольких «столах» оказывается первым «убойным приложением» оконной системы «Икс». Действительно, переключение между виртуальными «столами» позволяет организовать комфортную работу со множеством программ даже на мониторах с относительно низким разрешением (1024х728, 800х600) и физическими размерами (17, 15-дюймовыми). В иных условиях комфортность работы существенно снизилась бы, или настоятельной необходимостью стало бы приобретение более крупного и емкого монитора (что зачастую влечет за собой необходимость смены графической карты и прочих недешевых мероприятий). Все современные оконные менеджеры поддерживают виртуальные столы, правда называются эти сущности в них по-разному: «столами», «рабочими областями» или «экранами». До предела (чтобы не сказать, до абсурда) эта функциональность развита в оконном менеджере Enlightenment, упоминавшемся в одном из предшествующих разделов: E позволяет организовать до 64 «экранов» на «рабочем столе», при этом «рабочих столов» также может быть более одного (точнее, до 32). Трудно представить, зачем может понадобиться две тысячи с лишним отдельных экранов (как правило, четырех экранов хватает с избытком для любых практических задач), однако возможности приема демонстрируются этим «в полный рост»;
быстрый запуск команд. Возможность быстрого запуска предуготовленных команд обычно ассоциируется с общим меню, вызываемым «щелчком» на особом виджете, не связанном с прикладными окнами, или в свободной от прикладных окон области экрана;
возможности настройки «поведения» и внешего вида среды. «Поведение» (реакция отдельных виджетов на операции с ними, модель фокусировки (связывание ввода с клавиатуры и «мыши» с теми или иными программами) и т.п.) и внешний вид оформления окон, а также наличие на экране «общих» виджетов, не связанных с конкретными прикладными окнами, «обои» и т.п. могут варьировать в очень широких пределах. Иногда возможности такой настройки считают некими «архитектурными излишествами», однако более взвешенной является точка зрения, согласно которой в хорошем визуальном дизайне (так же, как и в хорошей архитектуре) ничто не является излишеством. В частности, в школе программы эксплуатируются на широком спектре оборудования с весьма разными характеристиками и разного качества, причем используются они широким кругом людей с различными психофизическими особенностями, как в пределах нормы, так и связанных со здоровьем, и игнорировать возможности настройки нельзя даже уже исходя из гигиенических соображений.
//-- * * * --//
Выше при характеристике тех или иных (предположительно, общих) характеристик оконных менеджеров чаще обычного употреблялись слова «обычно», «как правило», «может» и т.п. Это связано с чрезвычайным разнообразием решений на базе распространенных оконных менеджеров. Ниже самые распространенные из них характеризуются более подробно и определенно.
2.12 Оконные менеджеры «BlackBox» и «FluxBox»
//-- Рис. 2-9 --// «BlackBox» («BB») – один из самых компактных, «минималистичных» и быстродействующих оконных менеджеров. Он позволяет эффективно организовать работу на «рабочем столе», не «захламляя» его ненужными ссылками и не расходуя экранное пространство на отображение громоздких элементов оформления.
Наряду с базовой функциональностью, «BB» предоставляет (факультативно) панель, содержащую кнопки переключения между «рабочими столами» (по умолчанию их четыре) и заголовки открытых окон. Общее меню вызывается «щелчком» правой кнопкой «мыши» на свободном от окон месте «стола». Меню (или любое из вложенных в него меню) «щелчком» по заголовку может быть превращено в окно, остающееся на экране до явного его закрытия щелчком на соответствующей кнопке.
По умолчанию на полосе заголовка каждого окна присутствуют кнопки сворачивания (сворачивание можно выполнить также двойным «щелчком» на самом заголовке), максимизации и закрытия окна. Свернутое окно присутствует на экране в виде полосы заголовка, развернуть его можно повторным двойным «щелчком» на полосе заголовка или из меню Workspaces («рабочие пространства»), доступного по «щелчку» средней кнопкой мыши на свободном от окон месте «стола». Это же меню позволяет перейти на другой «стол», добавить или удалить «стол» из рабочего пространства.
«BB» поддерживает различные модели фокусировки ввода. «Click to focus» («фокусировка по щелчку») позволяет реализовать стиль работы, привычный для пользователей «Гном», «КДЕ» или «Майкрософт Уиндоуз»: окно становится активным (принимающим текущий ввод с клавиатуры и от «мыши») после «щелчка» на нем. Активное окно автоматически становится «верхним» (видимым полностью, даже если оно частично перекрывается с другими окнами). Модель «Sloppy focus» («небрежная фокусировка») предполагает активизацию окна при попадании на него курсора мыши (окно при этом не «всплывает» автоматически наверх).
Наряду с панелью и конвертируемыми в дополнительные окна-«панели» меню, «BB» реализует еще один автономный виджет – так называемую «щель» (Slit). «Щель» располагается на краю видимого экрана и может содержать маленькие (без обрамлений) окна специализированных программок (их существует около десяти), индицирующих какие-либо состояния среды или позволяющих быстро выполнить часто исполняемые действия.
На основе «BB» созданы два более развитых оконных менеджера – «OpenBox» и более популярный «FluxBox».
«Наиболее характерная особенность „Fluxbox“ – реализация закладок (tabs) в контексте рабочего стола. Если закладки в браузере позволяют одновременно открыть несколько страниц в одном окне, то закладки fluxbox позволяют удобно сгруппировать несколько окон на столе. Все окна в группе имеют одинаковые размеры и расположены строго одно под другим. Для переключения на какое-либо из них достаточно навести курсором мыши или щелкнуть (в зависимости от настроек) по соответствующей закладке. К примеру, мне приходится работать с несколькими различными почтовыми клиентами. Совместив их в одну группу, я могу легко переключаться между ними и при этом я всегда знаю, где расположено каждое окно. На словах объяснить преимущества этого оригинального подхода не очень легко, но после нескольких дней практического использования, становится трудно без него обходиться: к хорошему привыкаешь быстро.»
Внешний вид «BB», «FluxBox» и «OpenBox» легко настраивается с помощью механизма «тем» рабочих столов.
2.13 Оконный менеджер «WindowMaker»
//-- Рис. 2-9 --// «WindowMaker» («WM») – это свободная реализация (в рамках проекта «GNUStep») концепций «NextSTEP» – первой получившей более или менее широкую известность универсальной графической среды пользователя. За недоступностью оригинальной «NextSTEP» для современных платформ, познакомиться с «WM» полезно и поучительно вне зависимости от того, собираетесь ли вы с ним работать – это позволит увидеть исходную точку развития графических сред и оценить продуктивность (или контрпродуктивность) того, чем эти идеи «обросли» со временем.
Основным автономным виджетом WM, как и NextSTEP, является «пирс» прикладных программ, представленный при запуске пиктограммой со скрепкой. При запуске любой «корректной» (с точки зрения WM), а также некоторых «некорректных» программ, кроме ее окна на экране появляется ее пиктограмма. Если «пришвартовать» эту пиктограмму к «пирсу», она там и останется, позволяя запускать эту программу вновь и вновь простым щелчком по ней – это «родной» некстстеповский интегрирующий интерфейс.
WM позволяет работать с несколькими «столами» (переключение по умолчанию по Alt-n или через меню, доступное по «щелчку» правой кнопкой на свободном песте «стола»). «WM» очень гибко настраивается, как в части внешнего вида, так и в части «поведения», причем большая часть настроек доступна из программы «Wprefs.app», запускаемой по щелчку на пиктограмке «со ступенькой».
2.14 Оконный менеджер «IceWM»
«IceWM» – простой оконный менеджер, очень часто выбираемый пользователями, приходящими из-под «Майкрософт Уиндоуз» или «ОС/2», поскольку он способен достаточно точно имитировать их основные черты.Из автономных виджетов прежде всего стоит отметить панель с кнопкой, вызывающей главное меню (подобно тому, как это делает кнопка в «Майкрософт Уиндоуз», «Гном» или «КДЕ»). С помощью панели можно также управлять текущим сеансом и настраивать «IceWM». Впрочем, основное меню также доступно и по «щелчку» правой кнопкой на свободном месте «стола», что более привычно для пользователей «WindowMaker», «Sawfish», «Blackbox» или «Enlightenment».
А еще панель содержит список запущенных программ (включая те, окна которых минимизированы), на нее можно вывести и «мини-терминал», позволяющий оперировать командной строкой. Любые действия могут выполняться с помощью ассоциированных клавиатурных комбинаций.
«IceWM» также позволяет работать с множеством «столов» («рабочих мест»), которые нумеруются или именуются пользователем.
2.15 Интегрированные графические среды
Запуск графической среды (точнее, «бутерброда» из оконной среды «Икс», оконного менеджера и графической среды) в открытой операционной системе можно сравнить с запуском «Майкрософт Уиндоуз» в «МС-ДОС» [65 - Имеются в виду графические оболочки («Майкрософт Уиндоуз» 1.x, 2.x, 3x, 9x и Me), а не семейство «Майкрософт Уиндоуз НТ» (сегодняшними версиями которых являются «Майкрософт Уиндоуз 2000, XP и .NET Server»).].Однако, сходство заканчивается, не успев начаться. «МС-ДОС» – это однозадачная и однопользовательская система, и запущенная оболочка захватывает все ее ресурсы. Из-за неполноценности ОС оболочке приходится брать на себя несвойственные ей функции (например, имитацию многозадачности), с которой она справляется плохо (так, «зависание» одной программы вполне может привести к неработоспособности всей системы).
При запуске графической среды под полноценной ОС, она, с точки зрения последней, представляет группу обычных процессов, управление которыми производится общесистемными средствами. Точно так же, общесистемными средствами производится и управление процессами, запускаемыми «из-под» этой графической среды. Более того, поскольку платформой для запуска конкретной среды является изначально сетевая среда «Икс», прикладная программа даже может запускаться на другом компьютере.
Среда отнюдь не монополизирует использование компьютера; параллельно с ее работой продолжает исполняться множество служебных системных процессов; с других терминалов (если система многотерминальная) могут запускаться другие программы или даже другие графические среды (или дополнительные экземпляры той же среды).
2.16 Плюсы и минусы интегрированных сред
Однородность опыта и связанная с нею привычность (иногда ошибочно называемая «интуитивностью», хотя она не имеет отношения к философскому и психологическому понятиям интуиции) позволяют при освоении нового инструмента-программы сосредоточиться на ее прикладной логике (на аспектах, связанных с конкретным приложением ИТ, которое она реализует), не задумываясь и специально не фокусируя внимания на аспектах, общих для разного инструментария. Это делает более «крутой» пресловутую «кривую обучения» нового пользователя.(Разумеется, это сильно идеализированная картина. Иногда прикладная логика диктует некоторые элементы эргономики; например, интерфейсы большинства систем автоматизированного конструирования и проектирования (CAD, САПР) весьма сходны, вне зависимости от среды, в которой работают эти программы.)
Как ни парадоксально, основной недостаток работы в интегрированной среде является оборотной стороной основного достоинства: жестко закрепленные навыки мешают при выходе за ее пределы. Конечному пользователю, ограниченному опытом работы в одной среде, недостает «стереоскопичности» видения, глубины понимания; элементы эргономической логики могут напрямую ассоциироваться с определенными визуальными элементами и «жестами», с помощью которых подаются команды.
Общеизвестны сложности, с которыми сталкиваются люди, несколько лет пользовавшиеся «МакОС» или «Майкрософт Уиндоуз» при необходимости поработать в другой (пусть даже и весьма схожей) среде. Подобная «ригидность» опыта может формироваться и при работе в любой из свободных сред, хотя как правило пользователь в них не ограничен (в отличие от специфически персонально-компьютерных сред) прикладными программами, специально разработанными для данной среды и делящими с ней наборы элементов интерфейса («виджетсеты»), поэтому его опыт изначально более разнообразен.
В этом смысле, крайне полезным представляется знакомство учащихся с разными средами уже на начальном этапе освоения графических интерфейсов. Это не обязательно должны быть разные интегрированные среды, но само представление о том, что один и тот же результат может достигаться с помощью разных интерфейсных средств, должно быть передано обязательно. В общем случае это возможно и в рамках одной интегрированной среды из числа рассматриваемых ниже – и «КДЕ», и «Гном» в высшей степени гибки в отношении настройки внешнего вида и «поведения». Эта гибкость также весьма полезна для обеспечения доступности и максимально достижимого комфорта учащимся с физиологическими особенностями и физическими недостатками (дальтонизмом, слабым зрением, ограниченной подвижностью или расстроенной координацией движений и т.п.).
2.17 Общие черты интегрированных сред
Сколько-нибудь последовательной теории интегрированных графических сред не существует. Изучая отдельные среды в динамике их развития, можно, тем не менее, выделить несколько общих черт:они опираются на определенный интерфейс разработчика (API), состоящий из библиотек, доступных также разработчикам прикладных программ (будь то MS Windows API для «Майкрософт Уиндоуз», «Мотиф» для «CDE», «Qt» для «КДЕ» или GTK+ для «Гном»);
они реализуют элементы объектной метафоры (одельные экземпляры сущностей, таких как файлы, процессы (их потоки ввода-вывода) визуализируются определенным образом, на них можно фокусироваться и выполнять с ними различные действия, их состояния и изменения этих состояний также могут визуализироваться или озвучиваться). Целостная объектная метафора своей реализации не нашла (и, видимо, последовательно «объектная» среда была бы крайне неудобной в использовании);
они реализуют единообразные элементы управления («виджеты»), зачастую не только в оформлении отдельных окон, но и в их «начинке»;
они содержат те или иные элементы управления, не привязанные к отдельным окнам прикладных программ («общие» меню, «панели управления», «поверхность стола» и т.п.);
они позволяют согласованно изменять свойства интерфейса образующих среду программ;
они реализуют «буфер (буферы) обмена», позволяющий передавать типизованные данные от программы программе (оконная система «Икс» содержит буфер, позволяющий передавать данные лишь простого текстового типа);
они реализуют возможность «перетаскивания» (drag'n'drop) объектов или данных между окнами одной программы или разных программ.
(За ограниченностью объема «за бортом» остаются более сложные вопросы, такие, как компонентная объектная модель и модели сетевого взаимодействия, так или иначе «втягиваемые» в проекты интегрированных сред.)
На сегодня существуют и развиваются две свободные интегрированные графические среды общего назначения: «КДЕ» и «Гном». Они входят в поставку большинства стандартных (открытых) ОС, как свободных, так и несвободных. Хотя «Гном» на полгода моложе «КДЕ», мы начнем обсуждение именно с «Гном».
2.18 «Гном» (Модельная среда сетевых объектов GNU)
//-- Рис. 2-11 --// «Гном» (GNOME, GNU Network Object Model Environment – «Среда GNU, основанная на модели сетевых объектов», но также и «Образцовая среда для сетевых объектов GNU») – один из самых амбициозных и масштабных проектов в программистском сообществе.
Кроме реализации функционально полной графической среды (возможно, уместнее говорить о сенсуальных средах, учитывая то, что звук стал их полноправной частью), «Гном» претендует на то, чтобы полностью реализовать спецификации промышленной платформы сетевого взаимодействия CORBA и полностью абстрагировать слой «менеджера рабочего стола» (или «графической среды») от низлежащего слоя управления окнами («оконного менеджера»).
«Гном» поддерживает ряд оконных менеджеров, среди которых: Sawfish («штатный» оконный менеджер по умолчанию), Enlightenment, IceWM, WindowMaker, AfterStep и FVWM2, совместимые с «Гном», впрочем, в разной степени.
Сегодняшняя версия «Гнома» («Гном» 2.4) – полноценная интегрированная среда, включающая реализацию повседневно необходимых функций и позволяющая использовать сторонние решения для реализации функциональности, которая в ней отсутствует.
«Гном» использует один из самых развитых интерфейсных пакетов GTK+, реализованный для разных платформ. Над ним надстраивается масса компонентов и библиотек, обеспечивающих сетевую функциональность, интерфейсы к различным языкам программирования, работу со звуком через механизмы ОС и пр. Сам «Гном» стремится оставаться мобильным и доступным во всех открытых системах. Он стабильно работает в «ГНУЛинукс», «БСД», AIX и «Солярис»; последнее обстоятельство способствовало поддержке разработки «Гном», которую оказывает Sun Microsystems через созданный в 2001 г. году «Фонд “Гном”», среди учредителей которого также крупнейшие поставщики свободных ОС.
С пользовательской точки зрения «Гном» предстает как набор базовых компонентов интерфейса и «апплетов», утилит и прикладных программ. К базовым компонентам относятся менеджер файлов и поверхности стола Nautilus, панели управления и меню GNOME Panel и центр управления (Gnome Control Center).
«Наутилус». Менеджер файлов Nautilus позволяет отображать содержимое файлов и каталогов в окнах и выполнять над файлами обычные действия (удаление, переименование, копирование и перемещение и т.п.), а также осуществлять предварительный просмотр многих типов данных. «Наутилус» эффектен, но работа с ним не более эффективна, чем с прочими браузерами файлов, включаемыми обычно в графические среды (менеджер файлов CDE или «Майкрософт Уиндоуз Эксплорер»).
Помимо отображения содержимого каталогов в окнах, «Нау» также может отображать один из каталогов на поверхности «рабочего стола»: размещенные на нем иконки как бы приклеены к монитору, и при смене текущего экрана остаются на том же месте относительно наблюдателя (так же, кстати, ведут себя и открытые окна, если их «приклеить»).
Поддерживается широкий спектр операций переноса мышью (drag'n'drop), причем «перетаскиванию» подвержены не только объекты (файлы, пункты меню и т.п.), но и некоторые их свойства: так, можно «взять цвет» в окне выбора цвета и перенести его на панель, которая воспримет его. Есть даже операции, позволяющие назначить один объект свойством другого: например, если на панель «перетащить» не цвет, а файл с картинкой, последняя станет ее фоном. «Таскать» файлы между окнами «Нау», на рабочий стол и панели можно практически без ограничений.
Панели и меню. Уже упомянутые панели являются, наряду с менеджером файлов, важнейшей составной частью интерфейса «Гном». Панелей может быть неограниченное количество. Панель может относиться к одному из пяти типов, но на самом деле их два: панель-меню (menu panel) и объектная панель. Первая из них содержит пункты меню и может содержать пиктограммы, а вторая – только пиктограммы. Последняя может быть краевой (edge), выравненной (aligned), скользящей (sliding) или плавающей (floating), но это скорее свойство панели (которое можно менять «на ходу»), определяющее особенности ее поведения, чем тип.
Внешний вид и поведение панелей является в высшей степени конфигурируемым. Пользователь может задавать как глобальные предпочтения (анимация движения панелей, отображение панельных объектов и пр.), так и индивидуальные предпочтения для каждой из них (ее тип и положение на экране, ширина, возможность автосокрытия и принудительной минимизации, цвет и фоновое изображение и т.п.) Ну и, разумеется, пользователь может «набивать» панели теми объектами, которые ему нужны.
На панелях могут присутствовать объекты пяти типов:
пускатель (launcher) ассоциирован с приложением или командой, которые исполняются по щелчку на его пиктограмме в панели;
выдвижной ящик (drawer) – это кнопка, открывающая другую панель, перпендикулярно первой – некий аналог подменю в меню, который можно «набить» всевозможными апплетами;
апплет (applet, «приложеньице») – интересный тип панельного объекта, демонстрирующий то, что он не обязан быть представлен статической картинкой. Это программа, места в панели которой достаточно, чтобы отображать какую-нибудь полезную (или забавную) информацию или даже принимать клавиатурный и/или координатный ввод. С «Гном» поставляется масса апплетов, отображающих всякую полезную информацию (состояние ресурсов и статус сети, например) или позволяющих осуществить нетривиальные действия (например, mini commander, позволяющее набрать команду, не запуская терминала). Важными «приложеньицами» являются «путеводитель по столу» (Desktop Guide) и «список задач» (Task List), позволяющие переключаться между виртуальными экранами и активизировать окна запущенных программ, соответственно;
специальные объекты – это те же апплеты, но выполняющие функции, которые другими средствами «достать» почему-либо нельзя (запереть экран, выйти из «Гном» или запустить программу «вручную»). В качестве «специальных объектов» исполняются и программы, которые не были написаны специально для «Гном», но могут, тем не менее, осуществлять вывод в панель – «поглощенные программы» (swallowed applications);
наконец, объект-меню раскрывает меню.
За работу системы меню, как и за работу панелей, отвечает компонент GNOME Panel, и это не случайно: разница между панелью и меню более декоративная, чем сущностная: любое меню можно зафиксировать на экране, и оно превратится в подобие панели-меню (только вертикальное, а не горизонтальное, и с меньшими возможностями настройки).
У «Гнома» нет единой иерархии меню: кроме главного, вызывающегося объектом-меню с гномьей лапой (оно же, когда вызывается щелчком правой кнопки на фоне или нажатием клавиши, почему-то называется глобальным (global)), пользователь может создавать «обычные» (normal) меню, связанные с объектами-меню на панелях.
Меню настраиваются примерно так же, как и панели: пользователь может добавлять, менять и удалять пункты, создавать подменю и т.п. При этом создаваемые «обычные» меню изначально пусты, а главное/глобальное «набивается» при установке всем, что «Гном» найдет в системе, и пользователю остается только убрать лишнее и переставить пункты в соответствии со своими предпочтениями.
Утилиты, апплеты и «капплеты». Для настройки различных аспектов функционирования системы предназначен Центр управления, представляющий собой набор «управляющих апплетов» (capplets), связанных с разными компонентами и прикладными программами.
Одни из них позволяют менять параметры рабочего стола и облик приложений (включая использование «тем»), другие – настраивать мультимедиа, третьи – управлять свойствами клавиатуры и мыши, и т.д.
Важным «капплетом» является менеджер т.н. «драйверов документов» (Document Handlers), устанавливающий соответствие между типом файла или протокола и программой, выполняющей различные операции с ними. Набор «капплетов» является расширяемым, их можно писать не только для программ, написанных специально для «Гнома», но и для внешних программ.
Еще более открыт набор утилит, прикладных программ и апплетов, поставляемых с «Гном» – вместе с программами, входящими в большинство дистрибутивов ОС, о которых «Гном» «в курсе», их число превышает сотню.
Перечислить их здесь нет никакой возможности, но среди них есть интерфейсы для администрирования системы, средства звукозаписи и воспроизведения, сетевые утилиты, игры и многое другое.
«Гном» снабжен встроенной системой помощи; кроме того, его разработчиками совместно с Sun Microsystems подготовлено компактное (130 с.) руководство, доступное в разных форматах на сайте проекта. В его поставку входит система разработки графических приложений под GTK+, которая называется Glade и включает в себя специфические для «Гном» элементы.
«Гном» и большинство его компонент соответствуют соглашениям об интернационализации и, соответственно, поддерживают работу с кириллицей и локализацию и перевод интерфейса. К сожалению, локализация «Гнома» сильно отстает от разработки.
2.19 «КДЕ» (Настольная среда K)
Само название «КДЕ» – явная пародия на CDE – Common Desktop Environment («Общая настольная среда») – последнюю попытку отрасли стандартизовать графическую среду на несвободной основе, предпринятую в конце девяностых годов. «K» в «КДЕ» ничего не означает.
//-- Рис. 2-12 --// Несмотря на явно игривый тон, начинающийся с названия среды и продолжающийся в названии компонент (в «КДЕ» любят играть со словами; например, универсальный браузер, входящий в среду, называется Konqueror (от Conqueror – «завоеватель», «покоритель»), терминал – Konsole (от Console – «консоль), а система помощи – вообще Kandalf (от имени Гэндальфа, мага из фантазийных произведений Дж.Р.Р.Толкиена)), „КДЕ“ – очень серьезный проект.
Если единообразие и «сплошность» среды считать достоинством, то «КДЕ» – несомненный лидер среди всех (как свободных, так и несвободных) интегрированных графических сред. Основное «видимое» средство интеграции – это универсальный браузер Konqueror. Функция Konqueror близка к той, которую приобрел «Майкрософт Интернет Эксплорер» в «Майкрософт Уиндоуз» – он совмещает функции гипермедийного браузера WWW и браузера локальных ресурсов.
Разработчики «КДЕ» пошли даже дальше своих коллег из Microsoft и определили ряд дополнительных протоколов, что позволило, в частности, просматривать с помощью браузера в единообразном формате все разнообразие справочной информации, представленное в сегодняшних открытых система (традиционные страницы руководства man, гипертекстовую систему Info из проекта GNU, разрозненные файлы документации в текстовом и гипертекстовом формате). В Konqueror интегрирована также возможность предварительного просмотра содержимого большого количества типов файлов.
«КДЕ» включает также настраиваемую систему панелей и меню и интегрированный «центр управления», позволяющий согласованно изменять параметры среды. «КДЕ» менее гибка в настройке, чем «Гном», однако ее гибкости вполне достаточно для решения любых практических задач (в том числе, имитации вида и поведения других сред). «КДЕ» работает только с собственным оконным менеджером KWin.
В поставку «КДЕ» входит множество «аксессуаров» и прикладных программ, к тому же «рядом» с проектом выросла целая «грибница» сопутствующих, ориентированных на те или иные предметные приложения, из которых самым развитым является KOffice.
Глава 3. Пакет «Мозилла»
Среди массы свободных клиентских программ, связанных с сетевой функциональностью, за ограниченностью печатного объема остановимся на проекте «Мозилла».
«Мозилла» представляет собой свободный пользовательский прикладной пакет, реализующий интерфейсы просмотра WWW (браузер), электронной почты и новостей USENET, многопользовательских диалогов в реальном времени («чатов») IRC и редактирования страниц WWW (компоновщик). Входящие в пакет программы, таким образом, открывают доступ ко всем наиболее популярным приложениям Интернет (кроме, на сегодня, «быстрых сообщений»). Существенной сильной стороной «Мозилла» является практически неизменная функциональность и эргономика на широком спектре платформ, включая как стандартные («МакОС Х», «ГНУ/Линукс», «Солярис», «Айрикс», HPUX и пр.), так и альтернативные («МакОС 9», «Майкрософт Уиндоуз», «БиОС», «ОС/2») операционные системы на большинстве аппаратных платформ.
Слегка модифицированная версия «Мозилла» 1.x также распространяется организатором разработки – компанией AOL Time Warner. – под названием Netscape Navigator 6.x и 7.x.
Русская локализация «Мозилла» (www.mozilla.ru) выполнена Валентиной Ванеевой, Вадимом Виниченко и Сергеем Дегтярёвым. Текущая стабильная версия – 1.5.
Помимо текущей ветви разработки, команда также работает над следующим поколением приложений «Мозилла». Уже доступны предварительные версии браузера «Жар-Птица» («Mozilla Firebird») и пакета работы с электронной почтой и новостями «Гром-птица» («Mozilla Thunderbird»), они также оперативно русифицируются.
3.1 Базовая функциональность «Мозилла»
Браузер. Для просмотра страниц WWW и «хождения» по FTP-серверам предназначен компонент «Навигатор». На панели компонент «Мозилла» он изображается морским штурвалом (см. рис. 3-1).
//-- Рис. 3-1 --// Все возможности программы доступны из меню, наиболее часто употребляемым соответствуют также «горячие клавиши» и кнопки панели навигации. Под меню – еще одна панель, которую можно настроить по своему желанию (чаще всего, на нее выносятся ссылки на десяток самых посещаемых страниц), еще ниже – окно для отображения гипертекстовой информации с посещаемых страниц. Замыкает окно строка состояния с панелью компонент слева и служебными пиктограммами справа.
С каким бы компонентом вы не работали в даный момент, всегда можно запустить любой другой кнопкой с соответствующим значком из панели компонент или пункт меню «Окно». Из пункта меню «Создать...» вы можете, кроме того, открыть еще одно окно просмотра или вкладку (вкладка – это окно в окне) уже открытого окна, на разных вкладках вы можете просматривать разные страницы с одного сайта или разные сайты. Это позволяет не захламлять экран и панель задач окнами одного типа и сразу видеть, где закачка страницы уже завершилась, а где еще нет.
Из пункта меню «Файл» можно также открыть любой локальный html-файл или каталог (или файл другого известного Навигатору формата, например, графический или текстовый), одной командой переслать по почте адрес понравившейся страницы или даже всю страницу, сохранить страницу на жестком диске или напечатать на принтере.
Программа ведет учет страниц, которые вы посетили («Перейти... Журнал посещений»). Это удобно для быстрого возврата на уже посещенную страницу. Сколько просмотренных адресов (и на какое время) программа будет их сохранять, можно указать в общем окне настроек.
Как и в других браузерах, вы можете вести структурированную базу закладок на понравившиеся сайты и редактировать параметры каждой закладки, в частности, менять названия и делать пометки на память: а чем же зацепила вас именно эта страница.
Навигатор может передать запрос на поиск информации на указанные поисковые машины, дает возможности управления заполнением форм и блокирования изображений (это удобно для отсечения рекламы из многочисленных баннерных сетей) и cookies конкретных сайтов, запрета появления выскакивающих окон.
Наверное, самая интересная особенность программы – «боковая панель» (Sidebar). Размещенная в левой части всех окон, она значительно облегчает работу. На нее можно вывести множество полезной информации. Например, вы можете настроить ее так, чтоб сразу при запуске программы, видеть свежие новости, новости с любимых новостных сайтов, все свои закладки в виде дерева, иметь доступ к своим любимым поисковикам или еще что-нибудь, что сами придумаете.
Почта. Электронная почта соревнуется с WWW за почетное звание главного коммуникационного приложения. Существует масса свободных программ для работы с почтой, и среди них – модуль Мозиллы «Почта и новости».
Открыть его можно, нажав кнопочку с изображением конверта, выбрав соответствующий пункт меню «Окна».
Этот модуль позволяет обмениваться письмами с друзьями, писать и получать почту из почтовых рассылок и групп новостей. Всю свою почту можно разложить по папочкам и настроить систему фильтров, чтобы новая почта попадала, куда нужно, а надоедливый спам – в мусор.
Вы можете отвечать на письма, переадресовывать полученное кому-то еще, отсылать и получать нужные файлы. Когда нужно быть уверенным в личности отправителя и неприкосновенности письма, воспользуйтесь интеграцией с GPG, свободной реализацией популярного формата OpenPGP, обеспечивающих электронную подпись и шифрование сообщений.
В почтовом ящике возможен поиск по теме, отправителю, словам в самом письме, дате, приоритету, адресатам, датам или комбинации этих параметров – этого хватит, чтоб не потеряться в своем почтовом ящике. Можно иметь несколько почтовых ящиков на разных серверах и работать с ними в одном окне.
Главное окно программы поделено на четыре части. Слева вверху – список почтовых ящиков, под ним боковая панель. Справа вверху – список писем в выбранной папке, под ним – текст выбранного сообщения. Многие из них можно временно спрятать, чтоб освободить место для других окошек. И здесь доступна боковая панель со всеми ее возможностями.
Выбрав в правой части название почтового ящика, вы увидите список действий, которые можете выполнить в нем и над ним. Например, настроить сам почтовый ящик, если есть необходимость, и параметры работы с почтовым сервером, параметры для исходящих и входящих сообщений. Возможности гибкой настройки и мощная система фильтрации сообщений, вместе с возможностями проверки правописания для многих языков (включая английский, русский, украинский) сделают вашу переписку удобной и приятной.
«Компоновка» собственных страниц. Немного побродив по Сети, каждый испытывает желание сообщить о чем-то своем всему мировому сообществу. Препятствием к этому оказывается необходимость изучать стандарт HTML. Не очень-то просто найти для этого время, особенно если речь идет о создании странички на пару абзацев о домашнем любимце.
В этой ситуации вам на помощь придет «Компоновщик», спрятавшийся за кнопкой с листком и пером для письма. Вызвав его, вы сможете быстро и без погружения в изучение стандарта создать простую страницу в режиме визуального редактирования. Как в word-процессоре, просто пишете текст, вставляете таблицы и рисунки и сразу можете видеть, что у вас получается. Более того, заглянув на другие вкладки окна Компоновщика, можно еще и подучить HTML. В этом помогут вкладки «Все теги» и « Код». Проверить, как ваша работа будет смотреться в окне просмотра «Навигатор», можно на последней вкладке. Главное преимущество этого инструмента перед многими похожими состоит в создании правильного HTML кода без лишних и нестандартных тегов, поэтому рекомендую его как первый инструмент начинающего (разумеется, для создания серьезных проектов изучение стандартов W3C обязательно).
В окне программы сперва линейка меню, под ней инструментальные панели, далее главное рабочее окно с вкладками и панель состояния под ним. Для подробного описания всех возможностей модуля потребуется не одна страница. Просто запустите его и попробуйте что-нибудь создать. Большинство пиктограмм и команд никакого объяснения не требуют.
Адресная книга. По мере того, как увеличивается круг ваших знакомых, помнить все необходимые адреса становится все тяжелее, но на помощь приходит адресная книга программы. Каждый раз, когда вы пишете письмо новому адресату или получаете письмо от нового отправителя, этот компонент программы запоминает его адрес. Дальше, когда вы начинаете заполнять поле «кому» нового письма, он пытается завершить набор за вас. Если адрес угадан правильно, можно просто переходить к заполнению остальных полей. Когда программа ошиблась, можно выбрать подходящий адрес из выпадающего списка или завершить набор самостоятельно.
Внешний вид окна «Адресной книги» достаточно типичен: снова, сперва меню, затем панель инструментов и основное окно с панелью состояния. Основное окно поделено на четыре части, некоторые из которых можно прятать. Слева – названия коллекций адресов вверху и боковая панель под ними. Справа – список карточек выбранной коллекции вместе с панелью поиска по ним вверху и окно для отображения информации с выбранной карточки внизу. Записи для каждой карточки редактируются по необходимости.
Настройки. Мозилла – пакет не только мощный, но и очень гибкий в настройке. Все доступные параметры настроек собраны в одном окне – дерево доступных настроек поделено на категории в соответствии с имеющимися программами плюс несколько общих.
В общей категории «Внешний вид» настраивается использование шрифтов для каждой кодовой страницы, отображаемые при запуске Мозиллы окна, использование цветов, язык интерфейса.
Вторая общая категория – «Дополнительно» – позволяет отрегулировать использование cookies, Java, размер и время сохранения буфера на диске для быстрого возврата к уже просмотренным страницам, использование прокси-серверов и еще некоторые полезные параметры.
Название группы «Приватность и безопасность» говорит само за себя. Количество доступных в ней настроек, говорит о том, насколько ответственно разработчики отнеслись к этому вопросу. Предлагаю вам разобраться с ней самостоятельно.
Регулировать внешний вид окна программы и степень «свежести» страницы в окне просмотра, вам позволят пункты меню «Вид». Отсюда можно запретить или разрешить показ каждого из компонентов окна программы, подобрать размер шрифта на странице, изменить, если нужно, кодовую страницу для показа текста, увидеть исходный код страницы и получить информацию про страницу на которой сейчас находитесь.
3.2 «Мозилла»: как это сделано
Возможно, более интересным будет общий взгляд на «начинку» «Мозилла», поскольку эта тема остается пока практически нераскрытой в публикациях на русском. А именно интересными внутренними архитектурными решениями и возможностями, которые они открывают для программистов, обусловлена перспективность и востребованность этого проекта.«Движок» «Геккон». Собственно интерпретацию («рендеринг») гипертекста и гипермедиа в браузере и компоновщике осуществляет «движок» под названием Gecko («геккон», «ящерка»). Сам по себе «движок» компактен и быстр. Он используется также рядом альтернативных браузеров, таких, как «Галеон», «Афродита», «Камино», «Феникс»; первый из них, достачно развитый и «шустрый», может рекомендоваться пользователям старых или маломощных (например, карманных) машин.
Язык XUL. Видимо, самой интересной особенностью «Мозилла» является реализация интерфейса пользователя на языке XUL, представляющем собой XML-приложение, т.е. набор определений вида и поведения визуальных объектов, свойственных современным графическим интерфейсам пользователя, на расширяемом языке разметки XML (об XML и его интегрирующей роли в современных приложениях компьютера подробнее говорится в разделе 4.1).
В большей своей части программы «Мозилла» «написаны для XUL» и интерпретируются «на лету». Обратной и неприятной для пользователя стороной этого остается значительная ресурсоемкость «Мозилла» и размер пакета. Базовая установка занимает порядка 30 Мб и комфортная работа в большинстве сред начинается от 128 Мб ОЗУ и 500 МГц процессора.
«Светлой» стороной XUL'ности «Мозилла» является его чрезвычайная гибкость, что, видимо, позволит уже в ближайшие годы «малой кровью» существенно расширить набор входящих в пакет программ и практически полностью покрыть ими клиентские приложения Интернет.
На Рис. 3-2 видно, что по специальному протоколу chrome можно просто «открыть» в браузере еще один браузер (или любой другой компонент пакета), причем это не просто изображение его интерфейса, а полноценная работающая программа.
//-- Рис. 3-2 --// Разумеется, суть использования XUL не в этом, а в том, что на этом относительно простом языке разметки могут быть легко реализованы различные интерактивные прикладные программы. На сайтах www.mozdev.org и www.xulplanet.com можно найти десятки программ на XUL, а по http://books.mozdev.org/chapters/ можно найти текст книги «Создание прикладных программ в “Мозилла”» (к сожалению, пока только на английском).
Например, так выглядит традиционная первая программа «Привет, мир!» на XUL (ее текст заимствован из упомянутой книги) – см. Рис. 3.3.
//-- Рис. 3-3 --// Знакомым с JavaScript-сценариями в HTML или XML этот пример должен быть кристально понятным. Однако внимание следует обратить на то, что элементы разметки, определяемые XUL, свойственны графическим интерфейсам общего назначения («окно» (window), «контейнер» (box), «кнопка» (button) и т.п.), и весь XUL-файл определяет интерфейс, а не страницу [67 - Строго говоря, «Мозилла» поддерживает и смешанные контексты, например, XUL-компоненты в HTML или наоборот, но XUL-интерпретатор как таковой не обязан этого делать, и XUL-интерпретатором, соответственно, вовсе не обязательно должен быть браузер.].
Перспективы, открываемые универсальным языком описания графического интерфейса перед отраслью быстрой прикладной разработки (RAD) и практическим программированием вообще – очевидны. Но здесь уместнее будет указать на методические перспективы: включение в один и тот же вводный курс программирования на XUL наряду с изучением языков разметки контента (например, HTML, особенно в его нынешней, XML-версии) позволит осуществить значительную понятийную экономию. Возможно, наш кругозор ограничен, но нам не известны другие полноценные языки программирования интерфейса, кроме XUL, являющиеся корректными и исполнимыми XML-приложениями.
Глава 4. «Открытый Офис»
Хотя «офисные» программы с распространением сетей и коммуникационных программ и перестали быть основным приложением персональных компьютеров, они все еще достаточно популярны, и в учебных планах им отводится значительное (быть может, даже слишком большое) место. К «офисным» программам традиционно относят словарные процессоры, редакторы электронных таблиц и компоновщики мультимедийных презентаций.
В пакет «OpenOffice.org» (далее – «OO.o»), которому посвящена эта глава, входят:
словарный процессор «OpenWriter»;
редактор электронных таблиц «OpenCalc»;
компоновщик мультимедийных презентаций «OpenImpress» (в этой книге не рассматривается).
Кроме того, в пакет включен:
векторный графический редактор «OpenDraw».
У «OpenOffice.org» есть масса недостатков – он (версия 1.0) вышел сыроватым (хотя версия 1.1, уже выпущенная в англоязычном и готовящаяся к выпуску в русскоязычном варианте, гораздо более «вылизана»), он достаточно «тяжел» для слабой техники, он неидеально отдокументирован и локализован) – которые постепенно исправляются. У него есть четыре очень серьезных достоинства:
1) он свободен, поставляется конкурентно (с соответствующими ценовыми последствиями) и может быть использован как база для дальнейших разработок (в том числе, специфически учебных);
2) он изначально платформенно-независим, и пользование им не диктует практически никаких ограничений на выбор операционной системы и операционной среды. Более того, навыки работы с ним также в большой степени переносимы. Фактически, «OO.o» выглядит и управляется одинаково под любой стандартной ОС (разработчики говорят о поддержке «ГНУ/Линукс» и «Солярис»; известно об устойчивой работе пакета под FreeBSD, «Дарвин»/«МакОС Х»), а также под «Майкрософт Уиндоуз 9х/Ми» и «Майкрософт Уиндоуз НТ/00/XP»;
3) он использует в качестве языка разметки XML (не только для размеченного текста, но также и для математических формул, т.е. по сути, все его форматы суть приложения международного стандарта разметки текста SGML), соответствующие определения типов документа доступны и отдокументированы. В качестве кодировки используется Unicode, что позволяет забыть про третью (после классических «дураков и дорог») российскую проблему с разнобоем в кодовых таблицах, используемых для представления кириллицы в разных системах,
4) в команде разработчиков есть российские программисты и фирмы, которым небезразличны перспективы его применения в школе.
4.1 Словарный процессор «OpenWriter»
И «Обязательный минимум...», и большинство конкретных учебных планов предусматривает знакомство лишь с базовой функциональностью программ манипуляции текстами, и любой из свободных словарных процессоров («AbiWord», «Kword», «OpenWriter») гарантированно и с избытком перекроет требования (так же, как и масса присутствующих на рынке несвободных программ, таких, как «Майкрософт Уорд», «Лексикон», «СтарОфис» или «УордПёрфект»). Поскольку большинство из них так или иначе развивают основные интерфейсные подходы «УордПёрфект», существенного (и могущего быть выявленным в пределах тех немногих часов, что учитель в состоянии уделить этой теме) эргономического различия между ними нет.Значит основания для рационального выбора программы нужно искать не внутри темы манипулирования текстами, а в ее связи с другими учебными темами. У программистов есть такой эмпирический принцип: когда начинаешь путаться в программах, отложи их в сторону и попытайся разобраться со структурами данных – сам удивишься, насколько очевидными и простыми окажутся после этого решения, касающиеся программ. Возможно, этот принцип разумно применять и пользователям.
Давайте попробуем отложить в сторону программный инструментарий и разобраться с тем, какого рода данные мы им обрабатываем.
«Плоский» и размеченный
Водораздел между текстовыми редакторами и word-процессорами проходит по критерию способа отображения размеченного (имеющего некоторые атрибуты, такие, как цвет, начертание и кегль (размер) символов, выключка (выравнивание) и расположение абзацев, оформление страницы и т.п.) текста. Текстовый редактор отображает его как есть, например:
<курсив>Предложение, набранное курсивом.
а word-процессор визуализирует эти атрибуты, например:
Предложение, набранное курсивом.
Визуализацию иногда путают с так называемым WYSIWYG-принципом (сокращение от «What you see is what you get» – «Что видишь, то и получишь»).
Однако в общем случае это неверно: WYSIWYG-идеология унаследована от эпохи персональных компьютеров, когда в ходе «малой компьютеризации» отдельные офисы и рабочие места становились «островами» безбумажных технологий в море бумажной коммуникации, и компьютерное представление мыслилось лишь промежуточной или предварительной формой существования текста или документа.
Сегодня большинство документов никогда не попадает на принтер, и нет нужды подстраиваться под архаичный бумажный документооборот. Вполне возможно, что автору или редактору удобнее выделение не курсивом, а подчеркиванием:
_Предложение,_набранное_курсивом._
Более того, современные технологии (например, HTML или XML-оформление текстов) изначально предполагают, что читатель документа может устанавливать собственные предпочтения в визуализации, зависящие от особенностей используемого им оборудования (размеров и разрешающей способности монитора и т.п.) или от своих биологических особенностей (слабого зрения, дальтонизма и т.п.), и в общем случае они могут не совпадать с предпочтениями автора или редактора.
Таким образом, один и тот же документ может быть отображен с разметкой, с визуализацией, а иногда – и с разметкой и с визуализацией (см. Рис. 4-1).
Рис 4-1Хотя на рисунке нам удалось показать три типа отображения одного и того же документа, не выходя из одного прикладного пакета, это не такой частый случай. На самом деле текстовые редакторы, как правило, не имеют способности непосредственной визуализации вообще или обладают ею лишь в зачатке (как, например, Emacs, способный визуализировать формат Enriched text, но Emacs это не просто редактор, а целая операционная среда), а word-процессоры, в свою очередь, крайне неудобны для редактирования «плоского» текста: слишком разнятся базовая операторика и ожидаемая эргономика этих двух типов прикладных программ.
Учащийся сталкивается с задачей манипулирования «плоским» текстом как минимум два раза (при знакомстве с электронной почтой и при изучении основ программирования), соответственно, успевает познакомиться, как правило, с двумя разными текстовыми редакторами (встроенными в почтовую программу и среду программирования, соответственно). Как минимум два раза он сталкивается и с задачей манипулирования размеченным текстом: один раз его знакомят с word-процессором (как правило, в России под руку подворачивается «пиратский» «Майкрософт Уорд», либо бесплатно распространяемый «СтарОфис 5», либо дешевый «Лексикон», исключения единичны), а затем ему преподносят основы HTML.
Знакомство с манипулированием текстом, таким образом, оказывается бессистемным и фрагментарным, и, в лучшем случае, автор учебника или учитель сумеют рассказать о том, что сфера это, в общем-то единая, а показать это оказывается весьма затруднительно.
Значительным шагом к систематизации опыта, вырабатываемого школьным курсом, на наш взгляд, является использование инструментария, позволяющего демонстрировать возможность работы с размеченным текстом разными средствами. Это значит, что к очевидным требованиям, предъявляемым к «учебному» word-процессору (достаточность функций, локализованность, мультиплатформенность, ценовая доступность), добавляется серьезное пожелание: стандартность формата разметки.
Это сильно облегчает выбор. На самом деле, на сегодня всем перечисленным требованиям удовлетворяет, по сути, лишь одна программа. Но сначала – немного о стандартах.
Стандарты разметки текста
Существуют и доказали свою устойчивость два основных типа языков разметки.
Первый из них, это семейство, называемое *ML-языками: на эти две буквы заканчиваются аббревиатуры их названий – GML, SGML, HTML, XML, – а сами по себе эти буквы означают просто «markup language» – «язык разметки».
Второй – разработанный выдающимся американским теоретиком и практиком программирования Дональдом Кнутом язык программирования верстки TeX [68 - Это греческий корень, он читается как русское «тех», а не как «текс».] и его расширения (например, LaTeX). Не будучи официальным стандартом, ТеХ постепенно вытесняет и замещает прочие языки разметки, предназначенные для набора и верстки текстов (TeX и системы на его основе плохо приспособлены для верстки т.н. «иллюстрированных изданий» с характерным для них богатым насыщением текста графикой, сложными обводами и наложениями текста на графику и пр., и этот сегмент рынка остается пока не стандартизованным).
За пределами этих типов – огромное множество нестандартных (и даже неопубликованных) форматов, зачастую использующих не текстовую, а двоичную форму представления данных (например, файлы «Майкрософт Уорд», «Лексикона» и т.п.). Это исключает возможность применения для работы с такими данными обычных текстовых редакторов и обработку их стандартными текстовыми утилитами, а также сильно затрудняет обратную разработку формата с целью обеспечения импорта и экспорта из независимо написанных программ [69 - Возможно, использование двоичных форматов и было оправданно во времена, когда позволяло экономить байты памяти и носителей на «персоналках» с крайне ограниченными аппаратными ресурсами. В то же время, современные компьютеры (даже относимые к классу персональных, «стартового уровня») обладают ресурсами, позволяющими организовать гораздо более удобную схему: сжатие «на лету» по стандартному алгоритму стандартно размеченного текста или иных данных.].
Наверное, TeX имеет потенциал к использованию в качестве примера языка разметки (или, точнее, языка генерации разметки), однако вряд ли в средней школе – отчасти потому, что ориентирован на печатную форму в качестве окончательной формы представления содержания, что представляет на сегодня если не экзотическую, то, во всяком случае, достаточно специальную область применения компьютеров, в отличие от *ML-языков, в равной степени ориентированных и на «экран», и на «бумагу».
Судьба *ML-языков
SGML достаточно давно (с 1986 г.) является стандартом на разметку документов, принятым Международной организацией стандартизации (серия ISO 8879). Парадокс заключается в том, что до недавнего времени даже частичные реализации SGML были сравнительно немногочисленными, и его использование ограничивалось рамками государственных организаций (в массе своей оборонных и научных) и крупных корпораций. Гораздо более широкое распространение получили «похожие на SGML» языки, а именно, HTML различных версий, являющийся одним из технологических столпов WWW.
HTML был сознательно создан как «игрушечный SGML»: он не обладал всей гибкостью и мощью последнего, но был очень компактен и легок в реализации и изучении. Одна из сторон «игрушечности» HTML заключается в том, что он подталкивает пользователя к использованию физической, а не логической разметки, и именно поэтому, на наш взгляд, его не стоит изучать в школе.
Однако добавление все новых и новых возможностей и конструкций в HTML в ходе его развития привело к тому, что сложность его существенно выросла и приблизилась к сложности SGML-приложений, при сохраняющейся несовместимости с SGML.
Параллельное развитие двух близких по назначению языков было очевидно нецелесообразным, поэтому дальнейшее развитие WWW предполагает переход на XML – «расширяемый язык разметки», который превосходит по мощности, гибкости и согласованности HTML и является полноценным SGML-приложением. Уже сегодня наиболее развитые WWW-серверы генерируют HTML именно из XML; непосредственно «понимать» последний постепенно учатся и браузеры.
«Молодое поколение выбирает *ML!»
На наш взгляд, принципы расширяемой разметки, реализованные в XML, могут и должны стать одной из базовых составляющих компьютерной грамотности и обязательно должны найти свой путь в школьные учебные планы. Это позволит:
подвести единую основу и логически связать такие темы, как манипуляция размеченным текстом, гипертекстом и гипермедиа, векторной графикой, электронными таблицами и т.п.,
приблизить школьную информатику к реальным тенденциям развития информатики и информационной отрасли вообще, вывести ее из закутка «персонального компьютинга»,
упростить за счет стандартизации задачу выбора (разработки) учебных программ и пакетов.
Задача доступного изложения основ XML и приемов работы с ним сама по себе непроста, как дидактически, так и технически (в частности, нужны определения типов документов (DTD) для учебных задач, достаточно развитые для демонстрации возможностей языка, но в то же время достаточно простые для понимания XML-документов «с листа» и низкоуровневого редактирования).
Однако одно из основных препятствий на пути использования XML в школе – неразвитость визуализирующих редакторов – уже отпало с появлением офисного пакета «OpenOffice.org». Он сочетает привычные пользователям ПК пользовательские интерфейсы с поддержкой стандартных XML-приложений, таких, как «текстовый документ» (программа «OpenWriter»), «электронная таблица» («OpenCalc»), «презентация» (OpenImpess), «формула» (OpenMath), «гипертекст» (OpenWeb) и, что уже совсем не характерно для «офисного» софта, «векторный рисунок» («OpenDraw»), их взаимного внедрения и связывания.
По сути дела, «OO.o» – это «троянский конь», заброшенный в мир «малой компьютеризации»: «снаружи» он похож на «офис», а «изнутри» (или «с изнанки») представляет собой набор XML-инструментов. «Офисной» стороной он обращен к опыту пользователей персональных компьютеров, инструментальной – к современным, постперсональным вычислительно-коммуникационным системам (включая локальные сети и сети Интернет с возможностями безбумажного документооборота и совместной работы над документами).
«OpenWriter»
«OpenWriter» (далее – OW) – это неофициальное, но уже закрепляющееся название word-процессора из комплекта свободных офисных прикладных программ ОО.о (официальным названием, видимо, следует считать Ooowriter) [70 - «В девичестве» (до того, как американская корпорация Sun Microsystems приобрела немецкую компанию StarDivision и свободно лицензировала код, права на который принадлежали ранее последней) пакет назывался StarOffice, а word-процессор – StarWriter; под таким названием он получил известность и обрел достаточную популярность, в том числе, и в России (особенно версии 5.1 и 5.2).].
//-- Рис. 4-2 --// Как уже говорилось выше, все словарные процессоры внешне (по функциональности и интерфейсу) похожи друг на друга, и OW (см. рисунок) – не исключение. Он предназначен для набора, редактирования и оформления текстов на естественных языках (включая многоязычные) и поддерживает:
физическое и логическое (через механизм стилей) форматирование документа в целом, отдельных страниц, разделов, абзацев и символов;
шаблоны (наборы стилей и формы документов);
лингвистическую поддержку (корректные переносы, проверку орфографии и грамматики, тезаурус (русского грамматического и тезаурус-модулей пока нет));
внедрение и связывание объектов – как из XML-приложений, так и чужеродных (включая растровую графику и результаты выполнения запросов к базам данных);
импорт/экспорт унаследованных нестандартных форматов (в базовую поставку входит модуль только для Microsoft Office), а также плоско-текстовых и гипертекстовых форматов;
встроенный макроязык;
автоматическую нумерацию элементов, оглавления и указатели;
... (назовите сами).
За подробностями отсылаю к [82 - Документация на StarOffice 5.2 («Руководство пользователя» и «Инструкция по инсталляции», в совокупности около 600 стр.) входит в русское «коробочное» издание этого пакета. «Руководство пользователя» также (в значительно улучшенном переводе) издавала и включала в «коробочные» издания своих дистрибутивов, содержащих StarOffice, московская компания ASPLinux (www.asplinux.ru). Следует заметить, что «OO.o» 1.0 несколько отличается от StarOffice 5.2 и более ранних версий; однако единственным серьезным с точки зрения пользователя отличием является лишь отсутствие единого «рабочего стола» в первом.].
Интересное, однако, начинается, когда мы посмотрим на OW «с изнанки». Файлы с расширением имени «.sfx», создаваемые им – это PKZIP-архивы, содержащие (в простейшем случае) набор XML-файлов, соответствующих (в терминах XML) манифесту, содержанию документов, определению стилей и значениям текущих настроек.
Заглянем в файл с содержанием (content.xml). Даже не зная XML, и лишь ориентируясь в синтаксисе языка разметки, можно понять, что файл содержит сначала определения стилей, использованных в документе (даже «жесткое» форматирование имитируется в OW путем создания неявных стилей), а затем размеченного указаниями на эти стили текста. Смотрите, заголовок статьи размечен так (Рис. 4-3).
//-- Рис. 4-3 --// Понятно, что для форматирования использован один стиль абзаца «P2» и три стиля символов «T1», «T2» и «T3». Выше, в определениях стилей можно найти, что, допустим, «T2» – это стиль, определенный на Рис. 4-4.
//-- Рис. 4-4 --// То есть «текстовый» (символьный) стиль, предполагающий набор и отображение полужирным шрифтом.
Теперь content.xml может обрабатываться любым XML-инструментом уже без использования «OO.o». Его можно преобразовать в HTML или проиндексировать, вывести на печать, просмотреть браузером, поддерживающим XML. Произвольные определения документов напрямую пока браузерами не поддерживаются, однако текст (неформатированный) можно уже сегодня просмотреть, просто открыв content.xml в «Мозилла» или другом браузере, поддерживающем XML.
4.2 Редактор электронных таблиц «OpenCalc»
Слово «компьютер», означающее буквально «вычислитель» и восходящее к лат. computare, сегодня не нуждается в переводе: повсеместно им обозначают электронные вычислительные машины, и оно понятно даже носителям языков, в которых для компьютера есть собственное слово. Однако в английском, из которого оно и начало свое распространение, это слово имеет и более ранее значение: человек, занятый вычислениями.Парадоксально, но сколько-нибудь систематического исследования вопроса о динамике совокупной «вычислительной мощи», которыми располагало человечество до появления автоматических вычислителей, в мировой литературе не существует (по крайней мере, с ходу не находится), хотя само содержание общематематического образования и профессиональной подготовки до сих пор наполнено, наряду с теоретическими сведениями о природе и свойствах математических объектов, вполне прагматическими приемами, способами, методами эффективного ручного счета.
Такое исследование будет непростым предприятием, учитывая, что в большинстве случаев вычисления были не отдельной профессией, а частью других профессиональных занятий. Бухгалтер, инженер, техник затрачивали существенные усилия на проведение расчетов, являющихся частью их повседневной работы. Компьютер меняет все это: от профессионала по-прежнему требуется умение применить способ расчета, но сами «вычислительные объемы» выполняются все более и более автоматизированно.
Лишь в относительно небольшом количестве случаев такие вычисления можно сделать полностью автоматическими и централизованными, свалить их на «числомолотилки», а в большинстве случаев расчеты должны проводиться уместно, в том месте и в тот момент, когда это необходимо. Иными словами, от все большего количества профессионалов ожидается умение программировать вычисления.
«Программирование» здесь употреблено не в узком значении, связанном с определенной профессиональной деятельностью, использованием специальных систем нотаций и интеллектуальной дисциплины, а в самом широком, совпадающем с этимологией слова. «Программировать» означает буквально всего лишь «прописывать наперед» те действия, которые должны быть выполнены.
«Убойное приложение» ПК
У маркетологов есть такое сленговое выражение: «убойное применение», или «убойное приложение» (killer application). Оно означает то применение какой-либо многофункциональной в своей основе вещи, которое формирует основную долю спроса на нее и превращает ее из модной новинки в массовый товар.
Появившийся на рубеже семидесятых и восьмидесятых, в сравнении с «настоящим» дорогим компьютером дешевый ПК был всем плох, кроме одного: он быстро выводил данные на экран.
Нужно вспомнить, что в те времена относительно дешевые алфавитно-цифровые терминалы соединялись с машиной последовательными интерфейсами (RS-232), скорость передачи данных по которым обычно измерялась в сотнях знаков в секунду, иногда в тысячах. Гораздо быстрее обменивались данными X-терминалы, включенные в сеть, но это оборудование другого класса, стоившее совсем других денег.
«Терминал» персонального компьютера – это (не считая клавиатуры и «мыши») адаптер, интегрированный на системной плате или вставленный в разъем шины с параллельной передачей сигнала со скоростью, как минимум в сотни раз превышающей пропускную способность последовательного интерфейса, а на монитор, находящийся всего в десятках сантиметров от компьютера, сигнал передается по аналоговому кабелю.
Даже на ранних ПК вывод данных на экран был, в масштабах человеческого восприятия, мгновенным (если не «тормозила», конечно, сама программа). Это позволило относительно дешево реализовать различные приложения, сама идея которых в том, чтобы представить пользователю «живую» презентацию каких-либо данных. К числу таких приложений относится полноэкранное редактирование текстов и, в особенности, работа с электронными таблицами. Электронные таблицы – по большому счету, единственное приложение компьютера, которое было придумано для ПК и впервые реализовано на ПК. Сегодня, разумеется, благодаря многократно возросшей скорости передачи данных, редакторами электронных таблиц можно пользоваться в компьютерных системах и сетях практически любой топологии (упомянутый ниже KSpread без проблем заработал на карманном компьютере Sharp Zaurus).
Программирование особого рода
Мы придерживаемся отнюдь не общепризнанной точки зрения, согласно которой популярность электронных таблиц как делового приложения компьютера, обусловлена именно простотой решения задач, требующих программирования.
Электронная таблица – это двумерный массив, каждый элемент (ячейка) которого может содержать либо значение, либо выражение (формулу), причем выражения в качестве связанных переменных могут содержать ссылки на другие ячейки. (Можно считать значение (константу) частным случаем формулы, однако по историческим и эргономическим соображениям синтаксис этих сущностей различен. Значения, к которым приводятся ячейки, содержащие формулу «=100» (если, как во всех известных нам системах управления электронными таблицами, синтаксис формулы предполагает «=» в первой позиции) и константу 100, равны.)
По сути дела, электронная таблица предполагает использование простого функционального языка программирования (точнее, современные системы управления электронными таблицами как правило реализуют язык формул, функциональный в своей основе, но с элементами инфиксной нотации, т.е. с возможностью вместо «=функция1(функция2((сумма(а; произведение(b;c)))))» написать чуть короче: «=функция1(функция2(a+b*c))»).
Синтаксис этого языка очевиден для всех, кому ясно, что такое формула в обычном математическом понимании. Кроме того, форма электронной таблицы снимает с пользователя-«программиста» заботу об организации данных (их организует сама таблица, и вместо имен переменных можно использовать координаты ячеек), о вводе-выводе и о связывании отдельных конструкций в программу (вычисление формул происходит по мере необходимости).
Таким образом, с помощью электронных таблиц в учебный курс информатики можно вводить «нулевую степень программирования», объясняя, что такое выражение и переменная, но откладывая на потом то, от чего можно абстрагироваться (сущности, перечисленные в предыдущем абзаце, и другие, более сложные).
Свободные редакторы электронных таблиц
Пробежавшись по каталогам свободных программ (таким, как «кузница кода» Sourceforge, содержащая тысячи проектов), можно обнаружить более двух десятков программ в категории «электронные таблицы». Большинство из них – незавершенные или более или менее законченные учебные проекты. Работу с электронными таблицами можно, видимо, считать зрелым персонально-компьютерным приложением: оказывается, за полгода-год один программист в состоянии реализовать (разумеется, опираясь на существующие библиотеки) до 90% функциональности, свойственной лидирующим программам в этой категории.
Однако знакомство с содержанием коммуникации на форумах поддержки позволяет предположить, что реальную широкую пользовательскую аудиторию получили три свободных проекта:
«OpenCalc» – электронно-табличный компонент уже знакомого нам по предыдущим разделам интегрированного прикладного делового пакета «OpenOffice.org»;
KSpread – компонент еще одного конкурирующего пакета под названием KOffice, который мы пока обходим вниманием. KSpread сегодня также не будет нами рассматриваться, но по чисто техническим причинам. Ничего плохого мы о нем сказать не можем. И, наконец,
Gnumeric – компонент слабоинтегрированного пакета (или, скорее, собрания программ) «Гном» Office, не слишком популярного в России из-за хронических сложностей с кириллической письменностью, свойственных word-процессорному его компоненту, Abiword. Сразу отметим, что, в отличие от последнего, Gnumeric «русофобией» не страдает.
Упомянутое выше слово – зрелость самого приложения – ключевая характеристика. Набор ожиданий пользователя, в общем-то, известен, причем не только в части функциональности, но и в части основных эргономических характеристик программы: помимо богатых выразительных возможностей самих функций, для работы с электронными таблицами важна т.н. «остенсивная» операторика, иными словами, возможность «показать пальцем» на объект, с которым нужно произвести те или иные действия. Например, «суммировать значения вот этих ячеек», а не «... ячеек с A5 по D5». В большей, чем в других приложениях, мере очевидны эвристики, которые должны реализовываться программой в качестве «подсказок»; например, если в ячейку, завершающую длинный столбец чисел, пользователь намерен ввести формулу, скорее всего он суммирует значения, а если он начал ряд «1 2 3» или «январь, февраль, март», скорее всего, он продолжит его достаточно прямолинейно.
//-- Рис. 4-5 --// 
//-- Рис. 4-6 --// Соответственно, различий можно ожидать лишь в деталях реализации функциональности и эргономики. И действительно, большинство редакторов электронных таблиц, включая и перечисленные, очень похожи.
За две недели автор (в обычной жизни не пользующийся этим классом программ), проверяя свои впечатления, «играл» с четырьмя подобными системами, пытаясь решать несложные задачки, которые обычно он решает (ввиду специфики личного профиля навыков) с помощью СУБД, включая 1) элементарные инженерные расчеты (расход материалов и жесткость корпусной мебели), 2) бюджетирование небольшого проекта, 3) бюджетирование личных расходов. Под горячую руку попали и 4) три задачки из учебника алгебры за 11 класс, две из которых даже удалось с ходу решить.
//-- Рис. 4-7 --// В число этих систем вошли три упомянутые свободные программы и, в качестве контрольного образца, очень популярная несвободная «Майкрософт Эксел» (из офисного пакета «Майкрософт Офис 2000»). Вывод: существенной разницы в возможностях и способах их реализации 99% пользователей не обнаружат. Некоторые тонкости: самой «интуитивной» показалась «Ньюмерик», лучше всего документирована «Майкрософт Эксел», у последней также наиболее развиты средства визуализации (построение графиков и диаграмм).
Тем не менее, если бы автору предстояло регулярно работать с электронными таблицами, скорее всего, его выбор пал бы на сравнительно «серенькую» «OpenCalc» из-за единства интерфейса и интегрированности с «OpenWriter» и «OpenDraw», которыми он пользуется регулярно.
Как и остальные упомянутые программы (за исключением Microsoft Excel), «OpenCalc» определяет особое приложение языка разметки XML, которое и используется для хранения рабочих книг (почему-то workbook переводится как «рабочая книга», хотя вообще-то это обычная «тетрадь») с подшитыми в них листами электронных таблиц. Как и остальные компоненты «OpenOffice.org», «OpenCalc» упаковывает XML-файл с содержимым (а также ряд вспомогательных файлов) в PKZIP-архив, который и является единицей хранения документа. (О важности стандартизации языков представления данных в «офисных» приложениях мы подробно говорили в разделе 4.1, к каковому и отсылаем читателя.)
Кроме «родного» формата, «OpenCalc» «понимает» распространенный формат, используемый Microsoft Excel разных версий, экспортирует данные в DIF (Data Interchange Format), форматы ранних версий StarCalc, потомком которых она является, SYLK, импортирует – также из форматов dBase и Lotus 1-2-3. Книгу (workbook) можно с очень приличным качеством экспортировать в гипертекст (html 3.2).
Текущая версия (1.0) «OpenCalc» позволяет работать с отдельными таблицами (листами) размером до 255 столбцов (пронумерованных буквами и двухбуквенными сочетаниями, от A до IV) на 32000 строк (пронумерованных числами), чего вполне достаточно для большинства офисных применений и уж, во всяком случае, для любых разумных учебных задач. «OpenCalc» допускает абсолютную и относительную адресацию ячеек и их диапазонов.
В «OpenCalc» поддерживается типизация данных с возможностью их интерпретации как чисел, денежных сумм, дат, времени, логических значений и, наконец, просто текста. Возможны и определяемые пользователем типы. Для некоторых типов определены различные форматы представления, задающие способ их отображения или печати. В случае, если ячейка содержит формулу, ее результат также может быть типизован.
Библиотека функций OCalc достаточно компактна – их около трех с половиной сотен. Она разбита на ряд категорий: управление БД, работа с датами и временем, финансы, статистика и т.п. Имеются средства расширения этого набора.
«OpenCalc» реализует такие средства, как:
автозаполнение однородных рядов данных;
именование ячеек и их групп;
сортировка и фильтрация;
построение графиков и диаграмм.
Мощный механизм стилей оформления, свойственный всем компонентам пакета «OO.o», доступен и в «OpenCalc». Стили оформления могут определяться для отдельных ячеек, их совокупностей, листов и рабочих книг в целом, а также для включаемых элементов, таких как текст или иллюстрации (в том числе, графики и диаграммы).
4.3 Редактор векторной графики «OpenDraw»
//-- Рис. 4-8 --// Компьютерная графика, чуть более десяти лет назад бывшая если не экзотическим, то довольно специальным приложением компьютера, сегодня повсеместна.
Всякий, впервые сталкивающийся с компьютером, уже в самом начале обучения (если курс специально не построен так, чтобы ограничиться на первых порах программами с текстовым или псевдографическим интерфейсом), скорее всего, встретится с графическим терминалом, отображающим различные графические элементы (включая и текстовую информацию, также отображающуюся в графическом режиме средствами компьютерной графики).
Элементарная обработка (создание и редактирование) изображений (как векторных, так и растровых) входит в число приложений, перечисленных в «Обязательном минимуме содержания образования по информатике» [81 - Министерство образования Российской Федерации. «Обязательный минимум содержания образования по информатике».] в качестве обязательных к освоению в курсе средней школы.
Предметность обучения предполагает, что учащийся «узнает» в создаваемых или редактируемых им картинках при изучении обработки изображений подобие уже знакомых ему элементов графических интерфейсов. Чтобы это счастливое узнавание произошло, представляется целесообразным включить некоторые первоначальные сведения о компьютерной графике уже во введение в предмет, которым начинается его изучение. К сожалению, не все учебники это реализуют, поэтому преподавателю могут потребоваться некоторые дополнительные усилия, но, на самом деле, небольшие, поскольку наглядный материал «под рукой» в любом компьютерном классе.
Способы кодирования графических данных делятся на две категории: растровый (точки равномерно размеченного прямоугольника) и векторный (описания линий и фигур, составляющих изображение).
Например, растровое изображение окружности может быть таким: «заполняем квадрат 5х5: белая точка (Б), черная точка (Ч), Ч, Ч, Б, Ч, Б, Б, Б, Ч, Ч, Б, Б, Б, Ч, Ч, Б, Б, Б, Ч, Б, Ч, Ч, Ч, Б». (Более умные «форматы со сжатием», возможно, позволят сократить запись до чего-нибудь, подобного: «заполняем квадрат 5х5: Б, 3Ч, Б, 3(Ч, 3Б, Ч), Б, 3Ч, Б», а то и еще более компактно, но суть не в этом).
Векторное ее изображение совсем другое: «черная окружность с центром в (3,3), радиусом 2 и толщиной линии 1».
Важно понимать, что большинство компьютерных графических устройств сегодня – и терминалы, и сканеры, и принтеры – по своей природе растровые. Исключение составляют только графопостроители (плотерры) и редко доступные в учебных условиях их промышленные «кузены» (такие, как фрезерный станок с числовым управлением).
Соответственно, изображение, вне зависимости от его собственной природы (векторной или растровой), будет при отображении преобразовано в растр и доступно человеческим чувствам в растровой форме (даже если растр почти незаметен, как на дисплеях с высоким разрешением, или вообще имеет сетку ниже порога восприятия, как при печати на качественных струйных или лазерных принтерах). И указанные два способа вполне могут привести к неотличимому результату.
Разница может проявиться тогда, когда мы начнем обрабатывать элементы изображения.
Векторное изображение может без ущерба масштабироваться (увеличиваться или уменьшаться), причем эта операция обратима. В приведенном примере мы можем без труда увеличить векторную окружность в пять раз: «черная окружность с центром в (15,15), радиусом 10 и толщиной линии 5», и она останется окружностью.
А вот растровое изображение при увеличении обнаружит лишь свой растр в увеличенном виде (и на окружность наш пример похож уже будет мало). Более того, операция уменьшения (или увеличения в нецелое число раз) растрового изображения уже не является обратимой: информация при осуществлении такой операции безвозвратно теряется.
Кроме того, векторное изображение, содержащее более одного элемента (например, изображение двух пересекающихся окружностей), может быть разъято на элементы без каких-либо потерь. С растровым изображением такое, в общем случае, невозможно: программа «не знает» об элементах изображения и о принадлежности тех или иных точек отдельным элементам.
В общем случае, векторное кодирование хорошо подходит для работы с чертежами, схемами, картами, диаграммами, графиками и т.п., а растровое – для обработки фотографий и рисунков. Векторное изображение может быть без ущерба для восприятия преобразовано в растр, в то время, как обратное преобразование в общем случае проблематично (хотя есть программы, позволяющие с той или иной точностью распознавать графические образы). Векторное кодирование часто компактнее растрового, но его отображение требует больших вычислительных ресурсов [71 - Мы не касаемся здесь специального вопроса о сложных форматах кодирования, включающих векторные элементы и фрагменты растра, так же, как и – растрового и векторного – кодирования движущихся изображений и вопросов сжатия растровых изображений.].
Пример, который всегда перед глазами пользователя компьютера – шрифты. Когда точно известен масштаб, в котором будет отображаться текст, часто используются растровые («фиксированные») шрифты, представляющие собой набор растровых изображений отдельных букв и других символов используемого алфавита (например, растровые шрифты используются видеокартой, работающей в текстовом режиме, но также часто и как элемент графического интерфейса). Их применение позволяет отображать символы с недостижимой иным способом четкостью, но, если нужно более одного размера шрифта, потребуется трудоемкая работа по разработке нескольких таких шрифтов.
Когда необходимо свободное масштабирование шрифтов, используются векторные шрифты (на самом деле, большинство масштабируемых шрифтов – это библиотеки программ, «рисующих» соответствующие буквы, часто – с учетом важности их отдельных элементов для восприятия; но разница в данном случае несущественна). Качество отображения мелкого кегля или на экране с низкой разрешающей способностью у них ниже, но они универсальнее.
Прочие элементы графических пользовательских интерфейсов также используют как векторную (большинство органов управления и большинство элементов оформления окон), так и растровую (пиктограммы-«значки») графику.
Из множества свободных программ, предназначенных для редактирования векторно-графических файлов, разумные потребности большинства учебных курсов может удовлетворить любая из следующих:
очень простой векторный редактор Xfig для оконной системы XFree86,
sodipodi (обычно поставляется со всеми операционными системами, включающими среду «Гном»),
Kontour (компонент популярного «офисного» пакета KOffice)
и, наконец,
«OpenDraw» (входящая в пакет «OpenOffice.org»).
Рекомендуется при возможности хотя бы вкратце ознакомиться с каждой из них, чтобы понять, какая лучше подходит для конкретного учебного курса. В этом разделе далее будет обсуждаться «OpenDraw», исходя из уже описанных преимуществ, но это ни в коей мере не означает непригодность для учебных целей прочего из перечисленного.
Как и остальные компоненты пакета «OO.o», «OpenDraw» использует в качестве «родного» формата специально разработанное XML-приложение (об XML и о том, почему ориентация на этот стремительно набирающий популярность формат данных важна при выборе учебных программ, см. раздел 4.1).
Этот пакет доступен для популярных стандартных («ГНУ/Линукс», «Солярис») и нестандартных («Майкрософт Уиндоуз») операционных систем и прилично (хотя и не идеально) локализован.
Самым же существенным недостатком «OpenDraw» являются относительно высокие требования к аппаратным ресурсам, поэтому его использование затруднительно на старых или маломощных компьютерах (для комфортной работы над несложными учебными упражнениями должно быть достаточно Intel P-II, Celeron или K6-2 с частотой от 500 МГц или G3 с частотой от 350 МГц при памяти от 64 MБ). Если нужна демонстрация векторно-графических возможностей на таких компьютерах, мы рекомендуем sodipodi или еще более «легкую» XFig.
Сохранение в «чужих» векторных форматах (экспорт) на сегодня реализовано только для ранних версий предшественника «OpenOffice.org» пакета StarOffice (и StarDraw как отдельной программы). Зато импорт (чтение «чужих» форматов) возможен не только из универсальных векторных форматов, но и из DXF, используемого в популярных системах автоматизированного проектирования (САПР).
«OpenDraw» также позволяет экспортировать рисунок во многие растровые форматы или в гипертекстовую страницу.
Следует понимать, что StarDraw, на основе которого разработана программа, задумывалась как «офисный» графический редактор, прежде всего предназначенный для создания и редактирования графических элементов оформления документооборота (сопровождающих документы рисунков, карт, диаграмм, графиков и пр.). Поэтому действия, типичные для такой работы, максимально облегчены и «вынесены на первый план», и «OpenDraw» содержит массу готовых деталей, широко употребимых в «офисной» графике (например, готовых стрелок и множества соединительных линий, часто используемых в таких случаях). Для технического черчения и схемотехники «OpenDraw» не приспособлена (хотя при случае в ней можно создать простой чертеж или электронную схему).
Документ «OpenDraw» называется «рисунком», что несколько дезориентирует, поскольку на самом деле он может содержать целую «пачку» отдельных изображений, называемых слайдами. Каждый слайд, в свою очередь, может содержать один или более слоев .
Рисунок сохраняется в файле, который технически представляет собой PKZip-архив, включающий стилевые определения и собственно содержание документа на языке XML. Какой-либо инструментарий, специально предназначенный для обработки «OpenDraw» XML, нам не известен.
Как и остальные компоненты «OpenOffice.org», «OpenDraw» в высшей степени конфигурируемая и настраиваемая под конкретное применение программа. Для использования в учебном контексте может оказаться полезным предварительно настроить ее для некоторого сокращения обилия непосредственно доступных пользователю функций, чтобы ученик в них не затерялся.
Функциональность «OpenDraw» сопоставима с большинством других редакторов векторной графики и включает:
cоздание, форматирование и преобразование объектов-графических примитивов: отрезков и стрелок; квадратов и прямоугольников; окружностей, эллипсов, дуг, сегментов и секторов; кривых Безье, «свободных» кривых, ломаных и многоугольников;
cоздание, форматирование и редактирование объектов-текстовых надписей (при вводе или редактировании текстов доступна большая часть функциональности word-процессора OpenWord (см. раздел 4.1)). На самом деле, текст может содержаться в любом замкнутом контуре. В состав «OpenDraw» также входит декоративная функция FontWork, позволяющая расположить текст «фигурно» (вдоль дуги или окружности);
импорт растрово-графических объектов (в том числе, и в качестве текстур заливки векторно-графических примитивов).
Преобразование объектов включает:
изменение характеристик линий контура (они могут быть разного цвета, сплошными, пунктирными, двойными и т.п.) и заливки (заполнения; оно возможно отдельным цветом, цветовым градиентом (переходом) и даже растровым изображением) замкнутого контура;
перемещение, изменение размеров и поворот;
группирование (превращение нескольких в один) и разгруппирование объектов; комбинирование и раскомбинирование объектов (разница между группированием и комбинированием слишком тонка для нашего обзора);
вращение и зеркальное отображение;
преобразование примитивов – линий и контуров – в произвольные кривые или ломаные;
выравнивание и равномерное распределение (по вертикали или горизонтали, относительно края или центра);
специальные операции, некоторые из которых описаны ниже.
Большинство описанных операций преобразования доступны как посредством меню (к пунктам которого могут быть привязаны «горячие» клавиши), так и на пиктографических палитрах инструментов, наряду с палитрой цвета присутствующих (по желанию) в главном окне программы.
Точное позиционирование объектов облегчает возможность отобразить сетку разметки слайда, а также команды выравнивания объектов относительно узлов этой сетки, края или центра листа (слайда), а также относительно друг друга. Особенно полезно это при создании достаточно формализованных объектов.
Важной особенностью «OpenDraw» является использование механизма стилей для форматирования графических элементов. Использование стилей в векторной графике вполне сопоставимо с использованием того же механизма при оформлении размеченного текста (см. раздел 4.1) и имеет те же преимущества перед «жестким» форматированием/оформлением.
Этот прием позволяет серьезно облегчить вариантное оформление рисунков, отказавшись от «жесткого» (такого, при котором для каждого объекта или группы объектов характеристики задаются вручную) форматирования объектов.
Например, при подготовке схемы оргструктуры учреждения можно создать стиль, которым оформляются изображения подразделений, допустим, с голубой заливкой в черном контуре в 3 пункта толщиной. Если позднее потребуется изобразить те же подразделения желтыми прямоугольниками без рамки, не нужно будет помечать их вручную (представьте, насколько это может быть трудоемко даже для относительно простой организации типа средней школы), достаточно будет лишь изменить параметры стиля. Более того, можно определить стиль и для стрелок, показывающих связи между подразделениями, с «наследованием» цвета от цвета стиля подразделений, если предполагается, что их цвет должен совпадать.
Стиль можно определить и для слайда в целом, что позволяет единообразно оформлять серию рисунков. Набор стилей можно объединить в шаблон (сохраняемый в отдельном файле), если предполагается регулярное его использование.
«Логические операции» над объектами, «3D» и морфинг
Интересной функцией «OpenDraw» является наличие так называемых логических операций над объектами. Два или более заполненных контура могут быть скомбинированы особым образом, что порождает новый объект, являющийся объединением форм, их пересечением или «вычитанием» одной формы из другой.
Еще одной интересной особенностью программы является встроенная в нее базовая функциональность имитации трехмерной графики (3D-функции). Она ограничена 1) конструированием тел вращения, 2) преобразованием в тела вращения произвольных двумерных фигур, а также 3) экструзией (приданием последним «глубины»). Трудно понять необходимость рутинного конструирования тел вращения в «офисной» графике, однако для школы возможность такой демонстрации возможностей компьютерной графики может быть весьма полезна.
Двумерный морфинг (плавное перетекание фигур) реализован в «OpenDraw» не лучшим с точки зрения эстетического результата образом, однако интересным дидактически: на самом деле, программа просто группирует заданное (в качестве «количества шагов» морфинга) количество «промежуточных» (по форме и цвету) фигур между морфируемыми фигурами. Созданную таким образом группу можно разгруппировать и посмотреть, что и как, собственно, программа сделала.
Векторизация растровых изображений
//-- Рис. 4-9 --// Выше уже было замечено, что, хотя преобразование векторного изображения в растр – элементарная техническая задача, гарантированное обратное преобразование в общем случае невозможно. Тем не менее, существуют программы, которые пытаются это сделать.
«OpenDraw» обладает функцией векторизации, «спрятанной» в меню «Преобразовать» под кличкой «В многоугольник». Если применить данный пункт меню к импортированному растровому изображению, появится окно предпросмотра с возможностью задать некоторые параметры и увидеть результат.
Ничего мистического в этой функции нет: программа ищет связные области, залитые одним или близкими цветами, и описывает их контур как многоугольник. Затем она группирует полученные фигуры одного цвета и переходит к следующему цвету или группе цветов. Результирующий векторный объект представляет собой группу, в свою очередь состоящую из цветовых групп.
Более глубокого анализа программа не проводит (в принципе, можно было бы каждый выделенный объект пытаться аппроксимировать с заданной точностью отрезком, коническим сечением или кривой Безье; это позволило бы распознать элементарные геометрические фигуры, например, просканировав простой рисунок).
Эта функция предусматривает слишком мало параметров, чтобы быть особенно полезной на практике, однако для демонстрации того, в чем состоит процесс векторизации, она вполне подходит.
Глава 5. Редактор растровой графики «ГИМП»
5.1 Источники и параметры растровой графики
Обычным источником растровых изображений является сканер – устройство, «проходящее» (сканирующее) лист бумаги или кадр фотопленки точка за точкой и передающее компьютеру значения, соответствующее интенсивности базовых цветов в каждой точке. Все большей популярностью пользуются цифровые фотокамеры – аппараты, вместо фотопленки фокусирующие изображение на светочувствительной матрице, передающей цифровую запись изображения на энергонезависимый носитель информации (гибкий диск или т.н. флэш-карту), который затем может читаться компьютером.Растровые изображения могут также создаваться человеком на компьютере с помощью устройств координатного ввода («мыши» или более подходящего для этой цели графического планшета) или синтезироваться различными программами.
Важнейшими параметрами растрового изображения являются его растровый размер (в точках) и «глубина цвета» (количество бит, используемых для представления цвета каждой точки). Эти параметры часто записывают в виде 1024х728x24, что означает 1024 точки по горизонтали, 728 точек по вертикали и 24 бит на цвет (двадцати четырех бит достаточно для получения «фотореалистичных» изображений, дальнейшее повышение разрядности не приводит к увеличению качества отображаемых или печатаемых современными средствами изображений, хотя в промежуточной обработке или при синтезе изображений иногда используется большие значения глубины цвета). Еще одним параметром, предусмотренным некоторыми форматами хранения растровой графики, является его «масштаб», который принято измерять в точках на дюйм (DPI); это чисто информационный параметр, который может учитываться при печати изображений, но не влияет на возможность их обработки.
5.2 Источники и параметры и форматы представления растровой графики
За тридцатилетнюю историю компьютерной графики разработано великое множество (сотни) форматов хранения изображений. Большинство из них является плодом несогласованности «технического творчества» отдельных групп исследователей и компаний, а также отражает особенности давно вышедших из употребления специфических устройств. Важными свойствами форматов являются присущие им внутренние ограничения, из которых наиболее значимы ограничения на глубину цвета, поддерживаемые цветовые модели («мониторная» RGB, «полиграфическая» CMYK и т.д.) возможность сохранения нескольких слоев изображения (понятия слоев, контуров и масок здесь не обсуждаются), наличие т.н. «альфа-канала» (фиктивного «цвета», соответствующего степени прозрачности изображения при наложении его на другое изображение) и поддерживаемые алгоритмы сжатия.Применяемые в растровой графике алгоритмы сжатия подразделяются на неразрушающие и форматы с потерей качества (последние используют психофизиологическую модель человеческого зрения для того, чтобы избавиться от незначимых деталей изображения, что несколько снижает его качество, но позволяет добиться гораздо большей компактности кода).
Практически универсальными являются форматы TIFF (обычно применяемый в полиграфии, допускает лишь неразрушающее сжатие), PNG (наиболее удобный для представления графических данных в мультимедийных системах и WWW, допускающий неразрушающее сжатие), а также медленно вытесняемые последним JPEG (допускающий сжатие с потерями) и GIF (ограниченный 8 бит (256) цветами). Кроме того, многие графические редакторы (включая описанный ниже «ГИМП») обладают собственным форматом, позволяющим сохранять в том же файле массу вспомогательной информации, полезной при продолжающейся более одного сеанса работе с файлами.
5.3 Общие сведения о «ГИМП»
GNU Image Manipulation Program (Программа ГНУ для манипуляции изображениями), или сокращенно GIMP – потомок курсового проекта двух студентов, Питера Маттаса и Спенсера Кимболла (1985-86 гг.).За восемь лет и при участии десятков программистов «ГИМП» вырос в один из самых насыщенных функциональностью графических редакторов, уступающих лишь «под завязку» набитому сторонними модулями редактору Photoshop [72 - Стоит отметить, что стоимость одной копии последнего, самого по себе не дешевого, вместе со всеми такими модулями составляет несколько тысяч долларов]. Текущая стабильная версия – 1.2 (как и в некоторых других проектах нечетным «малым» номерам соответствуют экспериментальные (разработческие) версии, а четным – стабильные).
Интересно, что в рамках проекта «ГИМП» была создана библиотека работы с экранными примитивами GTK (ныне GTK+), являющаяся на сегодня одной из самых развитых и широко используемых в своем классе (в частности, на GTK+ основана популярная графическая операционная среда «Гном»).
«ГИМП», доступный для всех популярных настольных платформ (включая стандартные, а также «Майкрософт Уиндоуз», «МакОС» и др.), широко используется для работы над WWW и мультимедийной графикой, обработки любительского, репортажного и даже художественного фото, ретуширования кинокадров. Правда, для последней цели чаще используется модификация, известная как FilmGIMP, ее, в частности, активно эксплуатировали при монтаже первого фильма о Гарри Поттере.
«ГИМП» редко используется для предпечатной подготовки графики: в нем пока нет поддержки «полиграфических» цветовых моделей и системы цветоделения. Еще одним ограничением текущих версий «ГИМП» является относительно низкая производительность, затрудняющая работу с действительно большими (сотни тысяч точек) и сложными (десятки слоев) изображениями. Для создания и обработки достаточно компактных и простых изображений, а также для их отображения на мониторе и печати на оборудовании потребительского класса эти ограничения не важны.
«ГИМП» способен работать с продвинутыми координатными устройствами – графическими планшетами, в том числе, моделями, распознающими силу нажатия на перо.
5.4 «ГИМП» – программируемый графический редактор
Вероятно, успехом «ГИМП» не в малой степени обязан своей изначально модульной и программируемой архитектуре. Сам по себе этот редактор – достаточно компактная и простая программа, однако его возможности приумножаются за счет открытости архитектуры и наличия множества модулей (в текущей поставке – около трехсот), реализующих те или иные дополнительные функции, такие как импорт-экспорт сторонних форматов или обработку изображения или его фрагмента по тому или иному алгоритму.Такие модули можно разрабатывать как отдельные программы с использованием библиотеки GDK, а можно пользоваться одним из встроенных в «ГИМП» интерпретаторов языков программирования. Именно наличие таких интерпретаторов и делает «ГИМП» программируемым графическим редактором. Можно сказать, что его архитектура подобна архитектуре текстового редактора Emacs.
Таких интерпретаторов на сегодня два. Забавное название Script-fu, видимо, следует понимать как английско-китайское выражение, означающее «мастерство сценирования» (напомним, что «сценариями» («скриптами») называют программы, написанные на интерпретируемых языках). Script-fu – это первый встроенный в «ГИМП» интерпретатор функционального языка Схема (Schema), являющегося потомком первого языка функционального программирования Лисп. Разработчик скрипта имеет доступ к многочисленным базовым функциям-графическим примитивам.
Схема – весьма продуманный и стройный язык, однако его методический потенциал не может в полной мере быть раскрыт в сегодняшних курсах информатики в средней школе, программирование в которых вводится в директивной (сентенциональной) парадигме. На Схеме, так же, как и на Лиспе, можно писать в директивном стиле, однако изящества и простоты, столь необходимых в обучении, достичь при этом возможным не представляется.
Директивен другой язык, интерпретатор которого также встроен в «ГИМП». Это Перл (Perl), его «ГИМП»-овская реализация называется Perl-fu. Хороший программист может писать на Перле чисто и аккуратно, однако синтаксис языка сам по себе настолько гибок (чтобы не сказать «жидок»), что, по нашему мнению, Перл совершенно не годится на роль изучаемых в числе первых (хотя существуют и другие мнения, весьма авторитетные).
Добавление в «ГИМП» еще одного интерпретатора (например, алголо– или паскалеподобного языка) не представляется особо сложной задачей, однако о таких проектах ничего не известно, и, наверное, от программирования обработки изображений «внутри» «ГИМП» как от простой в методическом освоении темы большинству педагогов стоит пока отказаться.
Интерактивная функциональность и эргономика
Тем не менее, базовой интерактивной функциональности «ГИМП» (включая доступные модули) вполне достаточно, чтобы покрыть обычно изучаемые в школе вопросы обработки графики.
//-- Рис. 5-1 --// При запуске «ГИМП» на экране открывается ряд окон (Рис. 5-1). Главное окно содержит меню основных функций, панель пиктографически обозначенных «инструментов» и области, в которых отображаются текущие значения основного и фонового цветов, формы кисти, текущего градиента. Окна изображения соответствуют отдельным открытым графическим файлам (или слоям в них).
Дополнительные инструментальные окна (по какой-то причине названные «диалогами») могут открываться из меню главного окна. Однако их всего десяток («Слои, каналы и контуры», «Параметры инструментов», «Кисти», «Шаблоны», «Градиенты», «Палитра», «Устройства ввода», «Индекс документов», «Консоль ошибок»), а основной массив функций, применяемых к текущему или вновь создаваемому изображению или выбранному участку изображения (включая функции, реализованные внешними модулями-фильтрами) «достаются» через контекстное меню, открывающееся по щелчку правой кнопкой мыши в окне изображения.
//-- Рис. 5-2 --// 
//-- Рис. 5-3 --// Зато можно воспользоваться (непривычным для пользователей упрощенных графических сред, таких, как «Майкрософт Уиндоуз») свойством графической библиотеки GTK+, называемым «линия отрыва». Каждое меню наверху содержит пунктирную линию, щелкнув мышью на которой можно превратить это меню в самостоятельное инструментальное окно, сохраняющееся, пока пользователь явным образом его не закроет (Рис. 5-2). Таким образом (учитывая настраиваемость самой системы меню) можно в любой момент создать на экране дополнительные «панели инструментов», содержащие функции, которыми в ближайшее время предполагается воспользоваться. Привыкшему к другому стилю работы пользователю это непривычно, однако, привыкнув, эту интерфейсную особенность можно использовать весьма эффективно.
Множественность окон, к сожалению, может создавать некоторые неудобства в средах без развитого инструментария управления окнами. В более развитых средах можно «склеить» несколько окон, чтобы они перемещались как единое целое или «поднять» окно, чтобы оно продолжало оставаться видимым, даже если будет активизировано окно, расположенное «под ним» (собственно, многооконное визуальное решение и создано в расчете на наличие таких средств), а если такие средства отсутствуют (как, например, в «Майкрософт Уиндоуз»), пользование редактором на мониторе с малым разрешением может быть отягощено необходимостью совершать какие-то дополнительные действия.
Основная интерактивная функциональность, доступная посредством «инструментов» в главном окне, достаточно традиционна для программ этого класса. Она включает, в том числе:
выделение области изображения (прямоугольной, эллиптической или произвольной формы, а также ограниченной кривыми Безье). Последовательно выделяемые области могут образовывать пересечения, объединения или вычитания;
– выделение связной области («волшебная палочка») с заданием параметров связности;
– перемещение, копирование, заливку выделенных областей;
– кадрирование (обрезку) изображения;
– изменение масштаба отображения на экране;
– вращение, масштабирование, искривление и зеркальное отображение изображения;
– ввод текста;
– выбор текущего цвета («пипетка»);
– заливку области сплошным цветом или градиентом;
– рисование «карандашом» или «кистью» произвольной формы и очистку «ластиком».
В базовую функциональность «ГИМП» входит также возможность захвата изображения со сканера и с экрана.
5.5 Фильтрация и синтез изображений
Основной прием автоматизированной обработки изображений – фильтрация их целиком, либо выделенных в них областей. Большая часть упомянутых внешних модулей реализует именно функцию фильтрации. Среди наиболее важных в практической обработке изображений фильтров отметим:изменение цвета, насыщенности, яркости и контраста изображения;
удаление «шума»;
повышение резкости и размывание, выделение краев.
Значительное количество фильтров имитирует различные «эффекты»: от просмотра изображения через волнистое стекло до натяжения его на сферу, цилиндр или тор.
Синтез изображений в базовой поставке «ГИМП» и известных нам фильтрах не слишком развит, однако есть ряд фильтров, создающих фрактальные изображения (в том числе, натуроморфные).
|
|