2005 年度卒業論文 LMNtal のグラフィック機能の設計と実装 Design and implementation of graphic features of the LMNtal system 早稲田大学理工学部情報学科学籍番号: 1G02P065-0 中野敦指導：上田和紀教授背景と目的 LMNtal処理系の機能を拡張し，グラフィック・プログラムを実行できるようにする． ※グラフィック・プログラム＝静止画，アニメーション，ゲーム（I/O機能）など LMNtal言語 →階層的グラフの書換えに基づく言語 →実世界を表現しやすい逐次言語 →実世界を宣言型で記述出来るとは言えないより実世界に即した，より直感的なプログラムを． →LMNtalでの実装 1 LMNtal言語説明（１）階層的グラフの書換えに基づく言語構成要素：Atom，リンク，膜，ルールリンクするAtomが膜により階層化 →階層的グラフ構造ルール（書換え規則）によりグラフ構造を書換え→計算が進行情報（アトム）の繋がり（リンク）と，まとまり（膜）が表現できる． →現実世界を容易に表現 ※宣言的に表現したものをダイレクトに操作できる 2 LMNtal言語解説（２）テキスト表現 ※実際のアニメーション・プログラム図表現 { window,size(200,200),name(hoge),timer(1000). {draw,name(“obj”),getpic("rect"),size(100,100)}. {getpic("rect"),$p}:-{getpic("oval"),$p}}. アトム size 膜 200 window size 100 name obj 100 draw getpic rect :- getpic リンク 200 name hoge timer 1000 ルール getpic rect $p ルール適用で状態が書き換わる！ oval $p １秒後 size 200 name hoge timer 1000 200 window size 100 name obj 100 draw getpic oval :- getpic getpic rect $p oval $p 設計グラフィック・プログラムの要求簡略化 •ウィンドウ関連 •描画関連（描画オブジェクト） →2種類の要求膜で状態を表現する【宣言的】 →宣言型でプログラムを書くことで，状態を表現【マッピング】 →処理系が状態をマッピングウィンドウ膜：ウィンドウ関連の要求ウィンドウ関連の情報（アトム）を膜に入れて表現する．描画膜：描画オブジェクト関連の要求描画関連の情報（アトム）を膜に入れて表現する．レラティブ膜：描画膜の補助描画膜をまとめて操作（移動，回転など） 4 実装 •グラフィック機能部を通常部の処理系から独立 →高速化目的，MVCモデルへの対応 •「特定のタイミング」で状態を通知を受ける →（通知を受けると描画を行う） •「特定のタイミング」の決定 →膜を操作するときに，処理系が膜をロックする．このロックを解除（アンロック）する時 •「アンロック」の改良 →膜内に変更が無い（状態チェックのみ）時でもアンロックが発生していた →膜内の変更があった時のみ状態取得に改良 →高速化に成功 •アトム（情報）探索の改良 →全アトムを検査していたのをグラフィック関連のアトムだけを特定して取得・探索できるようにした →高速化に成功 •I/O機能の実装 →キー入力やマウス入力の受付 5 サンプルアニメーションプログラムルール1本で作成四角形を円に置き換わるアニメーション１秒後ソース { window, size(200,200), name(hoge), timer(1000). {draw, name(obj), getpic(rect), size(100,100)}. ウィンドウ四角形 /*四角形を円に変更*/ {getpic(rect), $p}:-{getpic(oval), $p} }. 6 ルールアニメーションプログラム紹介バブルソートルール数：1本ドラゴン曲線ルール数：2本ギャスケットルール数：2本ギャスケット3D ルール数：2本ラインアートルール数：12本タイピングゲームルール数：13本 7 成果【インターフェース】入力受付けなどの実装などにより，より幅の広いアプリケーションの作成も可能になった．【宣言型】宣言型のプログラムで，直感的なプログラムが組めるようになった．【まとめ】本研究により静止画や，簡単なアニメーションプログラムなどを，容易にプログラムできるようになった．また，実装した機能はすでに公開・配布されている． 8 各種膜で意味を持つアトムウィンドウ膜内で意味を持つアトムアトム名説明 window ウィンドウ膜の宣言 name(String or int) ウィンドウ膜の名前、ウィンドウのタイトルになる size(int, int) 生成されるウィンドウのサイズ（フレームを含む） bgcolor(int, int, int) 背景色（省略可） position(int, int) ウィンドウを生成する位置（省略可） timer(int) 次の更新までの最短時間[ms]（途中変更可・省略可） keyChar ウィンドウにキー入力を受け付けるようにする。値が文字である場合は、文字がkeyChar アトムにリストとして繋がる（省略可） keyCode ウィンドウにキー入力を受け付けるようにする。値はすべて、キーコードでkeyCode アトムにリストとして繋がる（省略可）描画膜内で意味を持つアトムアトム名説明 Draw 描画膜の宣言 name(String or int) 描画膜の名前 getpic(String) 生成するオブジェクトの指定 size(int, int) 生成されるオブジェクトのサイズ color(int, int, int) 図形・文字列の色（省略可・デフォルトは黒） position(int, int) オブジェクトを生成する位置（省略可） sequence(int) 前後関係の指定．大きい方が手前（途中変更可・省略可）レラティブ膜内で意味を持つアトムアトム名説明 Relative レラティブ膜の宣言 name(String or int) レラティブ膜の名前 angle(int) 膜内のすべての描画オブジェクト，レラティブ膜を原点を中心にint 度右回転させる（省略可） position(int, int) レラティブ膜内の原点を変更する（省略可）処理速度ルール数2本【描画あり】【描画なし】時間（秒）時間（秒）シェルピンスキーのギャスケット3D カラー版 18.505 17.040