Corso di Interazione uomo-macchina: interfacce grafiche

Corso di

Interazione Uomo-Macchina: Interfacce Grafiche

Esercitazione di laboratorio

Modalita' di lavoro

A gruppi. I gruppi possono non essere gli stessi delle esercitazioni guidate. I gruppi devono essere composti preferibilmente da due, e assolutamente da non piu' di tre persone. I gruppi da tre persone sono tenuti a svolgere una parte in piu', come indicato sotto. E' possibile farla a casa, anche per conto proprio (non in gruppo), anche in questo caso segnalatemi la cosa.
Raccomando di segnalarmi le variazioni nei gruppi.

Data di consegna

9 giugno 2000

Indice

lavoro da svolgere
materiale fornito e suggerimenti
raccomandazioni
che cosa bisogna consegnare
parte aggiuntiva per gruppi da tre persone

Lavoro da svolgere

Realizzare un'interfaccia grafica per un "gioco delle costruzioni" virtuale.

Descrizione del gioco

In questo gioco l'utente ha a disposizione una serie di "formelle" diverse che puo' collocare in uno spazio di lavoro.

Lo spazio di lavoro e' idealmente strutturato come una griglia tridimensionale. Le maglie della griglia sono cubi con facce parallele ai piani coordinati.

Ogni formella occupa un certo numero di cubi della griglia: per esempio, una formella ad "L" occupa tre cubi. Una maglia cubica della griglia puo' essere vuota, oppure essere occupata da una sola formella.

La figura mostra una possibile configurazione dello spazio di lavoro:

La gamma delle formelle che l'utente puo' collocare e manovrare nello spazio di lavoro e' predefinita. Si hanno i seguenti tipi di formelle:

formella singola che occupa un cubetto
formella doppia che occupa due cubetti affiancati
formella a "L" che occupa tre cubetti
formella a "T" che occupa 4 cubetti
formella "a ponte" che occupa 5 cubetti

Le formelle sono visualizzate come oggetti solidi a facce piene, soggette ad illuminazione e rese in modalita' "flat shading" (tutti i vertici di una faccia hanno la stessa normale, perpendicolare alla faccia).

Per ciascun tipo di formella l'applicazione stabilisce, fra tutti i cubi che la costituiscono la formella, un cubo di aggancio, che viene usato come perno per ruotare la formella (ved. dopo).

La griglia di lavoro ha dimensione NxNxN, con N > 3.
L'utente puo' collocare nello spazio di lavoro fino a K formelle contemporaneamente, con K > 1.

Funzionalita' dell'interfaccia

L'interazione con l'utente avviene in questo modo:

Inizialmente lo spazio di lavoro e' vuoto (nessuna formella presente).
In qualsiasi momento, purche' il numero di formelle presenti non sia gia' il massimo consentito, l'utente puo' aggiungere una formella scelta fra quelle disponibili.
La nuova formella viene inizialmente collocata dall'applicazione in una posizione arbitrariamente scelta, non gia' occupata da altre formelle. La nuova formella viene visualizzata in un colore diverso da quello di tutte le altre formelle presenti. La nuova formella viene selezionata come la "formella corrente".
L'utente puo' spostare la formella corrente traslandola in una delle due direzioni lungo gli assi coordinati. Ad ogni spostamento, la lunghezza del vettore di traslazione e' pari ad una maglia della griglia.
Durante i movimenti di traslazione, la formella non deve andare ad occupare cubi della griglia gia' occupati da altre formelle.
L'utente puo' ruotare la formella corrente su se stessa secondo un asse di rotazione parallelo ad uno degli assi coordinati e passante per il baricentro del suo cubo di aggancio. Ad ogni rotazione, l'angolo di rotazione e' pari a 90 gradi.
Durante i movimenti di rotazione, la formella non deve andare ad occupare cubi della griglia gia' occupati da altre formelle.
L'utente puo' cancellare la formella corrente eliminandola dallo spazio di lavoro.
In qualsiasi momento l'utente puo' selezionare una delle formelle presenti come "formella corrente" (per poi eseguire su di essa le operazioni di cui ai punti 3,4,5).

Inoltre l'interfaccia deve fornire all'utente funzionalita' che facilitino l'interazione, almeno le seguenti:

Possibilita' di visualizzare / nascondere la griglia cubica che struttura lo spazio di lavoro.
Possibilita' di guardare la scena in 3D da punti di vista diversi (es. girare attorno alla scena).
Possibilita' di guardare la scena in 2D proiettata su uno dei tre piani coordinati.
Qualche opportuno meccanismo visivo per informare l'utente su:
- quale e' la formella correntemente selezionata (es. evidenziarla con un colore piu' intenso o linee di contorno piu' spesse, contrassegnarla con qualche elemento grafico aggiuntivo...)
- in quale delle 6 direzioni possibili si sta per traslare la formella corrente (es. mostrando il vettore di traslazione, mostrando in anteprima la formella collocata nella sua posizione di arrivo...)
- in quale dei 6 versi possibili si sta per ruotare la formella corrente in ogni momento (esempi analoghi a sopra)
Qualche opportuno meccanismo per informare l'utente non valide:
- aggiunta di una formella quando il numero di formelle presenti e' gia' il massimo consentito
- traslazione o rotazione che porterebbe la formella ad occupare cubetti gia' occupati da altre formelle
L'operazione non valida puo' essere disabilitata (l'utente non la puo' selezionare) oppure respinta (l'utente la puo' selezionare, ma il sistema non la esegue).
E' importante che l'utente riceva in qualche forma avviso del fatto che un'operazione invocata e' stata rifiutata, altrimenti sembra che il programma non funzioni.
E' utile che l'interfaccia informi l'utente del motivo per cui un'operazione risulta disabilitata o viene rifiutata, questo aiuta l'utente ad imparare come funziona l'applicazione.

Parametri N e K

Il numero N che definisce la dimensione della griglia di lavoro e il numero K massimo di formelle collocabili nello spazio di lavoro sono stabiliti dall'utente una sola volta all'inizio della sessione di lavoro.

Per esempio, si puo' prevedere che vengano immessi da command line oppure l'interfaccia puo' partire in una configurazione tale che all'inizio l'unica operazione consentita e' l'immissione di questi due parametri.

Materiale fornito e suggerimenti

Materiale fornito

Viene fornito un file che implementa le strutture dati e le funzioni dell'applicazione relative alla gestione delle formelle e della griglia:

il file gioco.h contiene le dichiarazioni delle strutture dati e delle funzioni
il file gioco.c contiene il codice dell'implementazione vera e propria).
Il vostro programma interfaccia dovra' includere il file gioco.h ed essere linkato assieme al file gioco.c.
Le strutture dati dell'applicazione sono:
- Una matrice tridimensionale dove ogni elemento corrisponde ad un cubetto della griglia e contiene 0 se il cubetto e' vuoto, oppure contiene l'identificatore della formella che lo occupa (numero intero > 0).
  La variabile che memorizza la griglia e' griglia, la variabile dim_griglia contiene la dimenzione N della griglia (la griglia ha NxNxN cubetti).
- Un array di formelle che contiene, per ciascuna formella presente, il suo tipo, e le coordinate nella griglia del suo cubo di aggancio. I tipi di formelle sono codificati mediante numeri interi (da 1 a 5). Non tutte le posizioni dell'array sono usate, quelle non usate sono contraddistinte da un tipo di formella = 0.
  La variabile che memorizza l'array di formelle e' formelle, la variabile num_formelle contiene il numero effettivo di formelle presenti, mentre max_formelle definisce il numero massimo K di formelle gestibili.
  L'identificatore di una formella e' dato dal suo indice nell'array formelle. Di questo array vengono usate solo le posizioni da 1 in poi, in modo da avere identificatori positivi.
Il tipo Posizione e' un array di tre interi ed e' usato per individuare un cubetto della griglia.
Le funzioni esportate dall'applicazione sono:
- int AllocaGriglia(int dim)
  Alloca la griglia e la inizializza con cubetti tutti vuoti.
- int AllocaFormelle(int dim)
  Alloca l'array delle formelle inizializzandolo con posizioni tutte libere.
- int EsisteFormella(int id_formella)
  Restituisce 1 se id_formella e' identificatore di una formella presente, o altrimenti.
- int QuantiCubiOccupa(int tipo_formella)
  Restituisce il numero di cubi occupati da un tipo di formella.
- int TrovaCubiOccupati(int id_formella, Posizione * cubi)
  Se id_formella denota una formella presente, carica nell'array cubicubi le posizioni dei cubi occupati dalla formella. Tale array deve avere un numero di posizioni sufficienti (5 va bene per qualsiasi tipo di formella). Restituisce il numero dei cubi occupati.
- int AggiungiFormella(int tipo_formella)
  Cerca una collocazione iniziale "libera" per una formella del tipo assegnato, ed inserisce la formella aggiornando la griglia e l'array di formelle.
  Ritorna un identificatore per la nuova formella (numero intero positivo), oppure 0 se l'operazione e' fallita (superato il numero massimo di formelle o fallita la ricerca di una collocazione).
  L'argomento tipo_formella e' una costante simbolica che rappresenta il tipo di formella e puo' essere uno fra FORMELLA_SINGOLA, FORMELLA_DOPPIA, FORMELLA_T, FORMELLA_L, FORMELLA_PONTE).
  Il valore di ritorno e' 1 se successo, 0 se fallimento.
- int PossoTraslare(int id_formella, int asse, int verso)
  Controlla se la formella puo' essere traslata di un cubo lungo l'asse assegnato nel verso indicato, senza andare a scontrare cubi occupati da altre formelle.
  id_formella e' l'identificatore intero della formella che si intende spostare.
  asse e' una costante simbolica che individua lungo quale asse traslare (puo' essere uno tra ASSE_X, ASSE_Y, ASSE_Z).
  verso vale 1 per traslazione in verso positivo, -1 per traslazione in verso negativo lungo l'asse assegnato.
  La funzione ritorna 1 se e' possibile traslare la formella, 0 altrimenti.
- int TraslaFormella(int id_formella, int asse, int verso)
  Esegue traslazione della formella. Deve essere chiamata avendo gia' verificato che la formella puo' essere traslata.
- int PossoRuotare(int id_formella, int asse, int verso)
  Controlla se la formella puo' essere ruotata di 90 gradi nel verso assegnato attorno ad una retta passante per il baricentro del suo cubo di aggancio e parallela all'asse dato.
  id_formella e' come prima.
  asse e' una costante simbolica come sopra, che individua attorno a quale asse ruotare (l'asse passa per il punto di aggancio della formella ed e' parallelo ad uno dei tre assi coordinati).
  verso vale 1 per rotazione di 90 gradi in senso antiorario, -1 per rotazione di 90 gradi in senso orario attorno all'asse prescelto.
- int RuotaFormella(int id_formella, int asse, int verso)
  Esegue rotazione della formella. Deve essere chiamata avendo gia' verificato che la formella puo' essere ruotata.
- int CancellaFormella(int id_formella)
  Se id_formella e' identificatore di una formella presente, cancella la formella dallo spazio di lavoro eliminandola sia dalla griglia che dalla lista delle formelle esistenti.
  Ritorna 1 se operazione completata con successo, 0 in caso di errore (es. la formella con quell'identificatore non esiste).
Vi sono altre funzioni che non sono riportate qui perche' ritenute non utili al fine dell'interfaccia. Se servissero altre informazioni, vedere i commenti nel file gioco.h.

Nel file esempio.c trovate un "main" che mostra le operazioni eseguite in una possibile sessione di lavoro.

Suggerimenti

Si possono recuperare varie parti di programmi gia' sviluppati nelle esercitazioni guidate. Per esempio:

Ciascuna formella e' un insieme di cubi. Puo' essere visualizzata in OpenGL usando varie istanze della display list "cubo" (gia' vista) posizionate opportunamente nella griglia di lavoro. L'elenco delle posizioni di griglia occupate da una formella si ottiene con la funzione applicativa TrovaCubiOccupati.
Anche per il movimento del punto di vista attorno alla scena potete riutilizzare parti di codice gia' visto.

Raccomandazioni

Questo e' un progetto di interfacce grafiche. Pertanto, sara' tenuto conto non solo del fatto che tutte le funzioni richieste siano presenti nell'interfaccia sviluppata, ma anche e di quanto facile e gradevole risulta l'uso dell'interfaccia stessa per l'utente.

Materiale da consegnare

L'eseguibile, i sorgenti e il makefile (se usato) o comunque istruzioni per la compilazione. Questi possono essere forniti su dischetto o spediti per email.
Solo se lo si ritiene necessario, brevissime istruzioni per l'uso dell'interfaccia (su carta o sul dischetto stesso in formato ASCII). Possono essere consegnate su carta o spedite per email.

L'indirizzo di posta elettronica a cui spedire e' magillo@disi.unige.it.
Indicare chiaramente nel messaggio il nome dei componenti del gruppo e l'elenco dei file inviati.

Parte aggiuntiva per gruppi da tre persone

I gruppi da tre persone devono fornire anche la possibilita' per l'utente di cambiare il colore della formella corrente selezionando le tre componenti RGB.