GRAFICKÁ PREZENTÁCIA ZÁKLADOV FYZIKY
(Tímový projekt: hrubý návrh a špecifikácia)

Obsah

1. Úvod Tento dokument
Ciele
Ohraničenia
Riešiteľský kolektív 2. Plán projektu

3. Kontext systému

Kontextový diagram 4. Špecifikácia funkcií systému Základné funkcie
Hlavný program
Moduly 5. Špecifikácia údajov v systéme Dátový model 6. Špecifikácia správania systému Inštalácia, Prevádzka, Odinštalácia 7. Ďalšie požiadavky a ohraničenia

1. Úvod

Tento dokument

Tento dokument predstavuje špecifikáciu a prvotnú analýzu projektu, tak ako ho plánuje spracovať náš tím č.9 a zároveň predstavuje prvú dokumentáciu projektu.

Ciele

Cieľom projektu je vyhotoviť programový balík na výuku základných poznatkov z fyziky z vybraných častí tejto prírodnej vedy. Výuka by mala byť interaktívna, multimediálna a ľahká.

Ohraničenia

Na práci začíname v novembri 1998 a pokračujeme do mája 1999, s kratšou prestávkou od januára do polovice februára 1999.

Ľudské zdroje

na tomto projekte pracuje päť ľudí pod odborným dohľadom Ing. R. Jančiho

Hardwarové ohraničenie

Jadro programu je určené pre spúšťanie na počítačoch triedy PC s minimálnou konfiguráciou, ktorá je prakticky určená minimálnou konfiguráciou počítača vhodného pre Windows 95/98/NT. Program dekomprimuje moduly a preto je na harddisku nutné mať miesto vo veľkosti dekomprimovaných súborov. Nie je možné v tomto momente určiť veľkosť súbora modulov, ani veľkosť dekomprimovaných údajov, pretože tá môže byť prakticky akákoľvek. Horné ohraničenie nie je určené.

Softvérové ohraničenie

Program je určený pre platformu Win32. To prakticky znamená, že je použiteľný v operačnom systéme Windows 95/98/NT. Nasadenie programu v 16-bitovom prostredí s rozšírením Win32s nie je plánované, ale jeho správanie bude testované.

Riešiteľský kolektív

Bc. Peter Kolláth, Bc. Pavel Machyniak, Bc. Martin Malík, Bc. Juraj Spál, Mgr. Ester Tesáková. 2. Plán projektu na zimný semester, úlohy členov riešiteľského kolektívu

Na vypracovanie projektu nám bolo pridelených 5 mesiacov. Časové rozdelenie je nasledovné:
 
Október 1998 Doba uplynulá
November,

December 1998

 Tvorba prototypu. Prototyp bude tvorený evolučných spôsobom, kedy sa opakovane bude tvoriť špecifikácia, analýza, návrh a implementácia za účelom hlbšieho pochopenia problémov a čŕt súvisiacich s programovou implementáciou. Tiež sa presne špecifikuje typ údajov obsiahnutých v konfiguračnom súbore.
Február až

Máj 1999

 Využitie znalostí a špecifikácie zo zimného semestra. Hlavná aplikácia bude vytváraná v iteračnom životnom cykle. Jednotlivé moduly sa budú postupne implementovať, aby sa tým zjednodušil proces implementácie celého systému.

členovia tímu sa po dohode s vedúcim dohodli na rozdelení nasledovných úloh medzi sebou:

Peter Kolláth

HTML stránka projektu. Dielčie programové moduly použité v hlavnom programe. Juraj Spál Literatúra, nájdenie podkladov k animovaným fyzikálnym pokusom. Tvorba animácií v DirectX. Návrh (učebných) dokumentov + ich tvorba v HTML formáte. Pavel Machyniak Tvorba animácií v 3D Studio Max. Dielčie programové moduly použité v hlavnom programe. Martin Malík
Tvorba jadra samotnej aplikácie.
Ester Tesáková. Návrh (učebných) dokumentov + ich tvorba v HTML formáte. Dokumentácia. Dielčie programové moduly použité v hlavnom programe. 3. Kontext systému

Programovať sa bude v MS Visual C++ s použitím HTML a grafickej knižnice DirectX. Ako formát učebných dokumentov sme vybrali HTML pre jeho rozšírenosť a dá sa povedať všeobecnú znalosť práce s týmto formátom (viď obrovskú navštevovanosť webovských stránok a ich popularitu hlavne medzi mládežou, čiže koncový užívateľ by mal už intuitívne ovládať náš budúci program…). Ak teda komunikácia programu s koncovým užívateľom bude prebiehať vo formáte HTML, zostruční sa a zjednoduší manuál k programu (resp. helpy).

Animácie sa budú robiť v 3D Studio Max a tzv. interaktívne animácie, tj. také, v ktorých možno meniť parametre vstupu, možno ich počas behu zastaviť ap.) , sa budú robiť pomocou DirectX.

4. Špecifikácia funkcií systému

Základné funkcie

Projekt má názov Grafická prezentácia základov fyziky a preto bude poskytovať nasledovné funkcie:

Po dôkladnom zvážení alternatív sme sa rozhodli pre nasledovnú architektúru systému:

Hlavný program

Spúšťací program vytvorený v MS Visual C++ (.EXE). Tento program má za úlohu zistiť, aké moduly sú dostupné na prehliadanie a nasledovne poskytnúť úžívateľovi možnosť výberu jednej z nich. Po vybratí témy je potrebné načítať zodpovedajúci modul, zistiť informácie o jeho štruktúre pomocou konfiguračného súboru uloženého v module a zobraziť hlavný HTML súbor využitím MS Internet Explorer COM interface.

Moduly

Každý modul pokrýva jednu tému a obsahuje viacero textových a dátových súborov. Prezentácia znalostí v rámci vybranej témy spočíva v zobrazení textových a grafických informácií. Informácie možno prezerať pomocou známeho prostredia MS Internet Explorer (navigácia späť, vpred...). Textové informácie sú uložené vo formáte HTML. Obrázky môžu byť vložené priamo do dokumentu (navrhujeme formát JPEG). Prezentácia bude samozrejme obsahovať aj animácie. Tieto budú buď vopred vytvorené s použitím 2D/3D animačných programov (napr. Kinetix 3D Studio Max) a uložené vo formáte AVI, alebo prostredníctvom grafického rozhrania DirectX. Parametre AVI animácií však nebude možno počas behu prezentácie meniť a preto plánujeme použiť aj uvedené DirectX animácie. Každá takáto animácia bude uložená v jednom spúšťateľnom súbore a bude spúšťaná na požiadanie. Uvádzame zoznam plánovaných modulov.

Optika
Program bude tvoriť učebnú pomôcku vysvetľujúcu a zobrazujúcu svetelné javy (lom, odraz, tiež) a optické sústavy (oko, ďalekohľad, lupa a mikroskop). Ukazoval by prechod svetelného lúča cez optické sústavy, jeho odrazy a lomy. V trojrozmernej grafike by vizualizoval rôzne typy svetelných zdrojov, s možnosťou ich presúvania a menenia intenzity a dopady na rôzne typy telies. Animované sekvencie lomu a odrazu svetla, s nastaviteľnými parametrami umožnia ľahko pochopiť princíp týchto javov spolu s javmi ako sú rozklad svetla na hranole a pod.

Astronómia
Malá encyklopédia Slnečnej sústavy spolu s jej trojrozmerným modelom by umožnila nahliadnuť žiakom na súčasné chápanie nášho najbližšieho vesmírneho okolia. Obežne dráhy planét by sa mohli zobrazovať z pohľadu heliocentrického aj geocentrického. Geocentrické chápanie slnečnej sústavy je síce výsadou minulých časov, ale z matematického a filozofického hľadiska takýto pohľad nie je až tak zbytočný a preto ako zaujímavosť je tu trojrozmerný model vesmíru, zostrojený podľa popisov starých indických písiem.

 5. Špecifikácia údajov v systéme

Výsledný produkt sa bude skladať zo spustiteľného programu a jednotlivých modulov. Vo všeobecnosti bude každý modul obsahovať nasledovné súbory:

HTML dokumenty: dokumenty podľa štandardu HTML 3.0 obsahujúce text a linky na obrázky

AVI súbory: súbory obsahujúce vopred vytvorené animácie (parametre animácie nemožno meniť)

JPG súbory: obrázky vo formáte JPEG, 24-bit color

spúšťateľné súbory: súbory obsahujúce animácie využívajúce rozhranie DirectX

konfiguračné súbory: Súbory špecifického formátu poskytujúce informácie o moduloch. Sú to textové súbory formátu Windows INI súborov, kde budú uložené informácie týkajúce sa chodu celého programu.

Tu sú príklady niektorých položiek v konfiguračnom súbore.
 
Hlavný HTML Meno a cesta hlavného HTML dokumentu, ktorý je spustený ako prvý a ktorý obsahuje odkazy na ostatné dokumenty.
Prvý spustený program Informácie o spúštení programu a argumenty pre jednotlivé programy.

Uvedené súbory budú spolu kompaktne uložené v jednom súbore (nazývanom modul) z dôvodu jednoduchej rozšíriteľnosti systému

Dátový model

6. Špecifikácia správania systému

Správanie systému má tri aspekty: inštalácia, prevádzka a odinštalácia.

Inštalácia
Program sa inštaluje jednoduchým kopírovaním programových súborov do zvoleného adresára. Nemenia sa žiadne súbory používané operačným systémom, nepridávajú sa žiadne DLL súbory do zdieľaných adresárov systému Windows a ani sa nepridávajú žiadne zápisy do súbora REGISTRY. Preto je inštalácia jednoduchá a bezpečná.

Prevádzka
Program má dva základné režimy používania modulov. V prvom režime program prezerá aktuálny adresár a hľadá súbory modulov, ktoré potom používa. V druhom režime sa pozerá do vlastného zoznamu modulov. Tento zoznam modulov sa vytvára funkciami pre inštaláciu (registráciu) modulu, odinštaláciu modulu a premiestnenie modulu.

Odinštalovanie
Odinštalácia prebieha jednoduchým procesom zmazania programových súborov. Vďaka vlastnostiam inštalácie, počítač po odinštalovaní programu nie je zaťažovaný zbytočnými programovými súbormi.

7. Ďalšie požiadavky a ohraničenia

Systém bude ohraničený veľkosťou harddisku, čo môže byť trochu problémom. Pri prvom sprístupnení modulu sa objaví isté časové oneskorenie následkom dekomprimácie súbora modulu. Systém bude inteligentne spravovať miesto na disku. V prípade dostatočného miesta, bude na disku dekomprimovaných viac tém.