タートルグラフィクス

もくじ

1. はじめに
2. プログラムの例
3. 亀の動作の記述方法
   • もう一つの記述方法(*)
   • テンプレートファイル(*)
4. 亀の描画機能
5. キャンバスの座標系
6. 亀のデータ入出力機能(*)
7. その他の機能(*)
   • 亀のそのほかの機能(*)
   • キャンバスの設定など(*)
8. サンプルプログラム集(*)

ここではGtrというタートルグラフィクスパッケージを使って絵を描く プログラムを作成する方法を説明します． もくじの項目のうち(*)をつけたものは，まず読み飛ばしても問題ありません． また 「亀の描画機能」では描画に利用できる機能の一覧を紹介していますが，それらの全てを理解しなければプログラムが作れないわけではありません．

はじめに

タートルグラフィクスとは，画面上のタートル(亀)を動かして，亀の通った跡に線をひくことで絵を描く枠組みです． 亀の動きをプログラムで指示することでさまざまな絵を描くことができます． 次にタートルグラフィクスプログラムの実行画面の例を示します．

亀の動作の基本となるのが「前へ進む」と「向きを変える」という指示です． ただしこれらだけでは描ける絵が限定されますので， ここで紹介するタートルグラフィクスパッケージGtrでは， たとえば，線を描かずに移動すること，あるいは指定した範囲を塗りつぶすことなどができるようになっています． 詳しくは「亀の機能」を参照してください．

プログラムの例

次に簡単なサンプルプログラムを示します． これは黄色で正方形を描くプログラム(gtr_square.rb )です．

require 'gtr/turtle'

include Gtr

## 亀の動作の記述
class Turtle
  def draw

    # アニメーションのスピード設定
    set_speed(10)

    # 線の色指定
    set_color(255,192,0)

    # 動作記述(正方形を描く)
    forward(200) # 200進む
    turn(90)     # (反時計回りに)90度回転する
    forward(200) 
    turn(90)    
    forward(200) 
    turn(90)    
    forward(200) 
    turn(90)    
  end
end

# キャンバスの幅と高さ
WIDTH  = 640
HEIGHT = 480

# キャンバスを用意する(広さ=WIDTHxHEIGHT)
wrl = World.new(WIDTH,HEIGHT)

# 亀を用意する
t = Turtle.new()

# キャンバス上に亀を置く
# t: 亀
# (WIDTH/2,HEIGHT/2): 亀を置く場所
# 0: 亀の向き(0を上向きとして反時計回りの角度で指定する)
wrl.register(t,WIDTH/2,HEIGHT/2,0) 

# 画面を表示する
wrl.open

このサンプルプログラムは次のように実行します． 画面が表示されたら[Operation]→[Draw]とすれば絵を描くことができます． また[Operation]→[Quit]でプログラムを終了できます．

  $ ruby gtr_square.rb

プログラムの前半で亀の動作を記述しています． 演習ではこの部分を変更してさまざまなプログラムを作成することになります．

なお後半では，キャンバスの大きさの設定，亀を置く場所の指定など， 絵を描くための準備を行っています(「キャンバスの設定など」を参照のこと)．

亀の動作の記述方法

亀の動作は次の形式で記述します．

include Gtr

class Turtle
  def draw

    # この中(def draw〜endの間)に亀の動作を記述する

  end
end

「def draw」から「end」までで亀の動作を書きます． 動作は好きなだけ書くことができます． 動作スピード，線の色，線の幅，線の種類などの指定， あるいはメッセージの表示やデータの取り込みも「def draw」から「end」の間に記述します． プログラムを実行すると，記述した内容が上の行から順に読み取られて，その指示の通りに順番に亀が動くことになります． 亀の具体的な動かし方については別途説明します(「亀の描画機能」を参照のこと)．

もう一つの記述方法(*)

次のように亀の動きを記述することもできます．

include Gtr

# 亀を先に用意する
t = Turtle.new

def t.draw
  # この中(def draw〜endの間)に亀の動作を記述する
  # (classとendは不要なので注意)
end

# この後にTurtle.newは不要なので注意

複数の亀に別々の動作をさせる場合には，後者の方法で， それぞれの亀についてdrawを記述します．

include Gtr

# 亀を先に準備する
t0 = Turtle.new
t1 = Turtle.new

# 亀の動きをそれぞれ記述する
def t0.draw
  # この中(def draw〜endの間)に亀t0の動作を記述する
end

def t1.draw
  # この中(def draw〜endの間)に亀t1の動作を記述する
end

# キャンバスの幅と高さ
WIDTH  = 640
HEIGHT = 480

# キャンバスを用意する(広さ=WIDTHxHEIGHT)
wrl = World.new(WIDTH,HEIGHT)

# 亀をそれぞれキャンバスに配置する
wrl.register(t0,WIDTH/2,HEIGHT/4,0) 
wrl.register(t1,WIDTH/4,HEIGHT/2,180) 

wrl.open

注意

亀ごとにdrawを定義する場合，以下で説明している機能でのデータ指定の方法が若干変わります．

標準のdrawの場合	亀ごとのdrawの場合
ROTATE_LEFT,ROTATE_RIGHT	Turtle::ROTATE_LEFT,Turtle::ROTATE_RIGHT
MOVE_FREE,MOVE_TOEDGE,MOVE_RETRY	Turtle::MOVE_FREE,Turtle::MOVE_TOEDGE,Turtle::MOVE_RETRY
MAX_SPEED	Turtle::MAX_SPEED

テンプレートファイル(*)

亀の動作以外の部分を書いたプログラムのテンプレートを用意しました． 名前を適宜変えて保存して利用してください．

• gtr_template.rb

亀の描画機能

ここではタートル(亀)の描画機能について説明します． 基本となる機能は「前へ進む」(forward)と「向きを変える」(turn)です． 線の色はset_colorで指定します． まずこれらを使うだけでもいろいろな絵を描くことができるでしょう． さらに以下に示すfill,hover等々を利用すればさらにバラエティに富んだ絵を描けるようになります． なお上の例でも指定してあるように最初に描画スピードを設定(set_speed)しておくとよいでしょう．

キャンバスの座標系

キャンバスでは原則として左下角が原点(0,0)となっています． 右向きにx軸，上向きにy軸がとられています． またy軸正方向を0として反時計回りで角度(degree)により方位を表します． 0が北，90が西，180が南，270が東になります． 360は，また北になります． もちろん中間の方位も角度で表すことができます．

なお座標系の原点を別途指定することもできます(以下の「キャンバスの設定など」を参照のこと)．

亀のデータ入出力機能(*)

タートルグラフィクスでデータを読み込んだり，メッセージを表示したりする方法を紹介します．

その他の機能(*)

Gtrパッケージにはここまでで紹介したもの以外にもさまざまな機能もあります． なお演習を行うために以下で紹介する機能について理解する必要はありません．

亀のそのほかの機能(*)

Turtleには次のような機能もあります． どのプログラムでもTurtle.newは必ず使うことになります． なおここで紹介していない機能もあります． サンプルプログラムにはそのような機能を使っているものもあります．

キャンバスの設定など(*)

キャンバスを作る，亀をキャンバスに配置するといったキャンバスに関する設定を行うには，キャンバスの次のような機能を使います．

サンプルプログラム集(*)

以下のサンプルプログラムを用意しました． ダウンロードして実行してみてください． またemacsでダウンロードしたプログラムの内容を見て参考にしてください．

• gtr_simple_star.rb(星形を描く)
• gtr_two_stars.rb(星形を二つ描く; hoverの例)
• gtr_square_fill.rb(塗りつぶされた正方形を描く; fillの例)
• gtr_sprout.rb(植物の芽を描く; circle,mark,backの例)

• gtr_simple_star_fill.rb(塗りつぶされた星形を描く)
• gtr_meta.rb(亀を描く)
• gtr_chase.rb(おいかけっこ)
• gtr_multi.rb(バラバラに動く亀)