Minint/Report/lab2/zivro-lab2-report.md

Лабораторная работа 2

Способы и средства хранения и обработки графических данных

Вариант ИВ1: разработка растрового редактора

1. Цель и практический результат

Цель работы - разработать растровый редактор, выполняющий создание, загрузку, редактирование и сохранение графического контейнера с пиксельными данными, а также реализовать базовые инструменты рисования и редактирования фрагментов.

Практический результат:

• разработано настольное приложение Minint на C# + Avalonia;
• реализован собственный бинарный формат контейнера .minint с чтением/записью;
• реализованы инструменты Brush, Eraser, Fill, Select, Copy/Cut/Paste;
• подготовлена документация с UML-диаграммами и приложением исходного кода.

2. Соответствие варианту ИВ1 и замечание по структуре контейнера

По методическим указаниям ИВ1 требуется использовать структуру пикселя и контейнера из одного из вариантов КВ1–КВ4.

В текущем проекте фактически реализован палитровый контейнер с RGBA-палитрой и индексами пикселей (MinintContainer/MinintDocument/MinintLayer), что не совпадает буквально с описаниями КВ1–КВ4, но полностью закрывает функциональные требования ИВ1 (создание, редактирование, загрузка, сохранение, инструменты рисования, работа с фрагментами).

Это ограничение фиксируется в отчёте явно, чтобы не было расхождения между кодом и документацией.

3. Выполнение основных требований ИВ1

3.1 Создание, загрузка и сохранение контейнера

• создание нового контейнера выполняется через EditorViewModel.NewContainer(...);
• загрузка/сохранение выполняется через MinintSerializer (собственная реализация чтения/записи);
• контейнер хранит общие размеры, набор документов (кадров), палитры и слои.

Реализация: Minint/ViewModels/EditorViewModel.cs, Minint.Infrastructure/Serialization/MinintSerializer.cs, Minint.Core/Models/*.

3.2 Редактирование единичных пикселей

• инструмент Brush изменяет значения пикселей маской радиуса;
• инструмент Eraser записывает индекс прозрачного цвета (0);
• выбор цвета выполняется через текущий SelectedColor и палитру документа.

Реализация: Minint.Core/Services/Impl/DrawingService.cs, Minint/ViewModels/EditorViewModel.cs.

3.3 Непрерывная отрисовка "кистью"

• при перемещении мыши по зажатой кнопке вызывается последовательная обработка точек;
• маска кисти вычисляется как круг по радиусу;
• поддерживается визуальный preview маски инструмента.

Реализация: Minint/Controls/PixelCanvas.cs, Minint/Core/Services/Impl/DrawingService.cs, Minint/ViewModels/EditorViewModel.cs.

3.4 Закраска области ("заливка")

• реализован алгоритм flood fill (4-связность);
• заливка ограничена областью одинакового исходного индекса;
• алгоритм работает в границах изображения.

Реализация: Minint.Core/Services/Impl/FloodFillService.cs.

3.5 Выделение, копирование/вырезание и вставка фрагмента

• реализована рамка выделения (SelectionRect);
• данные буфера обмена хранятся в palette-independent виде (ClipboardFragment, RGBA);
• вставка поддерживает предпросмотр и подтверждение позиции;
• прозрачные пиксели фрагмента при вставке пропускаются.

Реализация: Minint/ViewModels/EditorViewModel.cs, Minint/Controls/PixelCanvas.cs, Minint.Core/Services/Impl/FragmentService.cs.

4. Структура контейнера и пикселя

4.1 Структура контейнера .minint

Контейнер состоит из:

1. Заголовка файла:
   • сигнатура MININT;
   • версия формата;
   • ширина и высота;
   • количество документов;
   • резерв.
2. Набора документов:
   • имя документа;
   • задержка кадра;
   • палитра RGBA;
   • набор слоёв.
3. Набора слоёв:
   • имя слоя;
   • признак видимости;
   • непрозрачность;
   • массив индексов пикселей.

4.2 Структура пикселя

Логически пиксель хранится как индекс в палитре документа (int в ОЗУ, переменная ширина 1..4 байта в файле), а итоговый цвет формируется по таблице RgbaColor.

5. Основные алгоритмы

1. Запись контейнера в бинарный поток (WriteHeader, WriteDocument, WriteLayer).
2. Чтение и валидация контейнера (ReadHeader, ReadDocument, ReadLayer).
3. Круглая кисть по маске радиуса.
4. Очистка пикселей ластиком.
5. Flood fill по очереди.
6. Копирование/вставка фрагмента с отсечением по границам.
7. Композиция слоёв при обновлении холста.

6. UML-диаграммы (PlantUML)

6.1 Основной рабочий цикл редактора

Report/lab2/uml/lr2-editor-workflow.puml

6.2 Формат контейнера и сериализация

Report/lab2/uml/lr2-container-serialization.puml

6.3 Инструменты рисования и заливки

Report/lab2/uml/lr2-tools-and-fill.puml

6.4 Выделение и буфер обмена фрагментов

Report/lab2/uml/lr2-selection-copy-paste.puml

7. Проверка работоспособности

Для проверки корректности реализации используются модульные тесты проекта Minint.Tests:

• DrawingTests;
• FloodFillTests;
• FragmentServiceTests;
• SerializerTests;
• CompositorTests;
• ExportTests.

8. Вывод

В рамках ЛР2 (вариант ИВ1) реализовано рабочее приложение-растровый редактор с собственным контейнером данных и базовым набором инструментов редактирования изображения. Практические требования ИВ1 закрыты на уровне пользовательского сценария и программной реализации.

Отдельно зафиксировано, что выбранная структура контейнера является палитровой и не повторяет буквально формулировки КВ1–КВ4; при этом это не противоречит задаче разработки редактора и демонстрирует полноценную обработку графических данных.