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コンピュータグラフィックスにおいて、タートルグラフィックスは、直交平面（x軸とy軸）上の相対カーソル（「タートル」）を使用するベクターグラフィックスです。タートルグラフィックスは、 Logoプログラミング言語の重要な機能です。[1]
概要
タートルには、位置、向き (または方向)、ペンの 3 つの属性があります。ペンにも、色、幅、オン/オフ状態 (ダウンとアップとも呼ばれます) の属性があります。
タートルは、「10 マス前進」や「90 度左回転」など、自身の位置に関連するコマンドで移動します。タートルが持つペンも、有効にしたり、色を設定したり、幅を設定したりして制御できます。生徒は、自分がタートルだったらどうするかを想像することで、タートルの動きを理解 (および予測して推論) できます。 シーモア・パパートはこれを「ボディ・シントニック」推論と呼びました。
完全なタートル グラフィックス システムには、制御フロー、手順、および再帰が必要ですが、多くのタートル描画プログラムはこれらを満たしていません。これらの構成要素から、正方形、三角形、円、その他の複合図形など、より複雑な形状を作成できます。たとえば、タートル グラフィックスの考え方は、フラクタルを生成するLindenmayer システムで役立ちます。
タートル ジオメトリは、厳密に座標でアドレス指定されたグラフィックス システムの代替としてグラフィックス環境で使用されることもあります。
歴史
タートルグラフィックスは、 Logoプログラミング言語に関連付けられることが多い。[2] シーモア・パパートは1960年代後半に、彼のバージョンのタートルロボットをサポートするためにLogoにタートルグラフィックスのサポートを追加した。タートルロボットは、ユーザーのワークステーションから制御される単純なロボットで、ロボットの本体にセットまたは取り付けられた小さな引き込み式のペンを使用して、割り当てられた描画機能を実行するように設計されている。タートルジオメトリは、ビットマップやラスターグラフィックスなどの座標アドレス指定システムと比較して、主にベクトルベース（つまり、開始点からの相対方向と距離）であるため、（ x、y）アドレス指定の直交幾何学とは多少動作が異なっている。実際問題として、従来のモデルの代わりにタートルジオメトリを使用すると、タートルロボットの実際の動作ロジックを模倣できる。タートルは、伝統的に、ほとんどの場合、三角形またはタートルアイコン（任意のアイコンで表すことができる）として絵で表現される。
現在、Pythonプログラミング言語の標準ライブラリには、Turtleグラフィックモジュールが含まれています。[3]前身のLogoと同様に、Pythonのturtle実装では、プログラマーが2次元空間で1つ以上のturtleを制御できます。標準のPython構文、制御フロー、およびデータ構造をturtleモジュールと一緒に使用できるため、turtleはPythonを学習するプログラマーが言語の基礎に慣れるための一般的な方法となっています。[4]
3次元への拡張
タートル グラフィックスの背後にある考え方は、3 次元空間を含むように拡張できます。これは、いくつかの異なる座標モデルの 1 つを使用することで実現されます。一般的な設定は、元の 2D タートルと同様に直交回転です。追加の「上」ベクトル (法線ベクトル) は、タートルの 2D「前方」ベクトルが回転する平面を選択するために定義されます。「上」ベクトル自体も「前方」ベクトルの周りを回転します。実際には、タートルには 2 つの異なる方向角度があり、1 つは平面内、もう 1 つは平面の角度を決定します。通常、従来の設定と同様に、平面の角度を変更してもタートルは移動しません。
Verhoeff 2010 [5]は、2 つのベクトル アプローチを実装しています。ロールコマンドは、「上」ベクトルを「前」ベクトルの周りで回転させるために使用されます。この記事では、基礎となるタートル プログラムの構文特性から幾何学的特性を証明するための代数理論を展開しています。その洞察の 1 つは、ダイブコマンドが実際にはターン - ロール - ターン シーケンスの省略形であるということです。
Cheloniidae Turtle Graphics は、Java用の 3D タートル ライブラリです。 「回転直交座標タートル」には、 bankコマンド ( rollと同じ) とpitchコマンド ( diveと同じ) があります。非ユークリッド幾何学を含む他の座標モデルも使用できますが、含まれていません。[6]
参照
参考文献
- ^ Goldman, Ron; Schaefer, Scott; Ju, Tao. 「コンピュータグラフィックスとコンピュータ支援設計におけるタートルジオメトリ」(PDF) . CSE.WUSTL.edu .
- ^ Thornburg, David D. (1983 年 3 月). 「Friends of the Turtle: On Logo And Turtles」. Compute!. p. 148. 2013 年10 月 6 日閲覧。
- ^ 「25.1. turtle — タートルグラフィックス — Python 3.7.0 ドキュメント」。docs.python.org 。2018年8月23日閲覧。
- ^ 「3. こんにちは、小さなカメたち！ — コンピューター科学者のように考える方法: Python 3 で学ぶ」python.camden.rutgers.edu 。 2018 年 8 月 23 日閲覧。
- ^ Verhoeff, Tom (2010). 「3Dタートルジオメトリ：アートワーク、理論、プログラムの等価性と対称性」。International Journal of Arts and Technology。3 ( 2/3): 288–319。doi : 10.1504 /IJART.2010.032569 。 2021年2月28日閲覧。
- ^ スペンサー・ティッピングによるカメレオン科について(2016年9月17日閲覧)
- ^ ピエトロコーラ、ジョルジョ (2005)。 「タルタペラゴ」。マエクラ。
さらに読む
- パパート、シーモア(1993)。マインドストーム:子供、コンピューター、そして強力なアイデア(第 2 版)。ニューヨーク:ベーシック ブックス。ISBN 0-465-04674-6. OCLC 794964988.
- パパート、シーモア（1993年）。『子どものマシン：コンピュータ時代の学校再考』ニューヨーク：ベーシックブックス。ISBN 0-465-01830-0. OCLC 248428992.