फोर्थ और शेड्स

हम कविता के बारे में बात कर रहे हैं। फोर्थ प्रोग्रामिंग भाषा की न्यूनतावाद और डेमो दृश्य की छवियों की सुंदरता ने प्रोग्रामर ब्रैड नेल्सन को फोर्थ हाइकू के विचार पर धकेल दिया। जापानी हाइकु का अनुकरण करते हुए, ब्रैड ने अपनी तीन पंक्तियों के पहले कार्यक्रमों को लिखा, उनमें पाँच, सात और फिर पाँच शब्द शामिल थे। लेकिन पारंपरिक जापानी शैली के विपरीत, फोर्थ भाषा में कविता ने चित्रों को पाठक की कल्पना में नहीं, बल्कि नेत्रहीन, कंप्यूटर स्क्रीन पर उत्पन्न किया। यह विचार कंप्यूटर रेट्रो के एक अकेले प्रशंसक का एक हिस्सा हो सकता है (फोर्थ दृढ़ता से अच्छे पुराने सत्तर के दशक से जुड़ा हुआ है) यदि ब्रैड ने इसे सबसे आधुनिक प्लेटफॉर्म (वेबजीएल) पर नहीं अपनाया था और ऑनलाइन संपादक को सार्वजनिक किया था।

यहाँ एक नमूना फोर्थ हाइकु कोड और छवि है कि यह कोड बनाता है: ब्रैड नेल्सन द्वारा "लाइट ड्रॉप"।

: iii xyz* Sin ; x 5 * xy - iii exp y iii 

हम में से कई अद्भुत ("लाइव" सहित) चित्रों का इंतजार कर रहे हैं, लेकिन पहले - थोड़ा सिद्धांत।

मूल अवधारणाएँ

सुरक्षा संबंधी सावधानियां । जाहिर है, पैरा "वार्निंग" से पहले किसी के पास पढ़ने का समय नहीं है, इसके बजाय, वे तुरंत ऑनलाइन संपादक के पास जाते हैं और कुछ करने की कोशिश करते हैं। परिणाम दुखद हैं: सर्वर बाढ़ गया था, काम का आधार निष्क्रिय हाइकु के साथ बनाया गया था। कृपया थोड़ा नीचे स्क्रॉल करें और सेल्फ-स्विमिंग करने से पहले पानी पर व्यवहार के नियमों को पढ़ें। धन्यवाद!

फोर्थ एक खड़ी प्रोग्रामिंग भाषा है। कई नंबरों पर कार्रवाई करने के लिए, आपको पहले उन्हें स्टैक पर लोड करना होगा। यह केवल रिक्त स्थान द्वारा अलग किए गए नंबरों को सूचीबद्ध करके किया जाता है। फिर स्टैक से संख्याओं पर की जाने वाली क्रिया को इंगित करें। टीमें भी रिक्त स्थान से अलग हो जाती हैं और गणना के लिए आवश्यक किसी भी क्रम में संख्याओं के साथ मिलाया जा सकता है। साधारण अंकगणितीय ऑपरेशन स्टैक के शीर्ष से ऑपरेंड लेते हैं और इसके बजाय परिणाम देते हैं।
1 2 3 + /
उदाहरण 1: हम स्टैक पर संख्या 1, 2 और 3 को लोड करते हैं, फिर दो ऊपरी संख्याओं को जोड़ते हैं (स्टैक 1, 5 का रूप लेता है) और फिर एक संख्या को दूसरे में विभाजित करते हैं। नतीजतन, स्टैक में उत्तर होता है: संख्या 0.2
1 2 + 3 /
उदाहरण 2: एक अलग प्रक्रिया। हम संख्या 1 और 2 को स्टैक पर लोड करते हैं, उन्हें जोड़ते हैं। परिणाम स्टैक पर संख्या 3 है। हम स्टैक पर एक और संख्या 3 लोड करते हैं और विभाजन करते हैं। उत्तर: ढेर के शीर्ष पर नंबर 1।

शेडर - यहां हम पिक्सेल शेड्स पर ध्यान केंद्रित करेंगे, अन्यथा टुकड़े शेड्स कहलाते हैं। यह बनावट के प्रत्येक बिंदु के लिए एक वीडियो कार्ड द्वारा निष्पादित कार्यक्रम है, और हमारे मामले में, 256x256 आकार के वर्ग खिड़की के प्रत्येक बिंदु के लिए। इस प्रकार, जिस कैनवास पर हम अपनी पेंटिंग बनाते हैं, उसमें 65,536 अंक होते हैं, और यह कई बार होता है कि शेडर प्रोग्राम निष्पादित किया जाएगा। आउटपुट पर, इसे बिंदु का रंग देना चाहिए। ऐसा लगता है कि यदि एक ही कार्यक्रम को सभी बिंदुओं के लिए निष्पादित किया जाता है, तो इन बिंदुओं को समान दिखना चाहिए - हमें एक बड़ा मालेविच वर्ग (काला, लाल, कोई अन्य) मिलता है। वह सब है। लेकिन सौभाग्य से, शेडर प्रोग्राम उस बिंदु के x और y निर्देशांक को पहचान सकता है जो वर्तमान में ड्राइंग कर रहा है। और वह सब बदल जाता है।

समन्वय प्रणाली

काम के अंत में, हमारे शेडर प्रोग्राम (फोर्थ हाइकु) को स्टैक पर तीन नंबर छोड़ने चाहिए: रंग का लाल घटक, हरा घटक और नीला। यह बहुत सुविधाजनक है कि आरजीबी घटकों की चमक खिड़की के ज्यामितीय आयामों के समान मापी जाती है। बस स्टैक पर x या y डालना (यह प्रत्येक बिंदु के लिए अलग है, ठीक है?), हमें अपने पूरे कैनवास के माध्यम से काले से उज्ज्वल रंग का एक चिकनी संक्रमण मिलता है।

समय
X और y के अलावा, एक और वैश्विक चर t हमारे लिए उपलब्ध है - समय। सच है, वेबजीएल समर्थन की कमी वाले ब्राउज़रों में, यह हमेशा शून्य होता है। समय से उलटी गिनती शुरू हुई, अब एक सेकंड की अकल्पनीय संख्या आ गई है, इसलिए, शायद चर टी का केवल आंशिक भाग और प्रकार के पाप का आवधिक कार्य ( टी ) हमारे लिए व्यावहारिक उपयोग के हैं, क्योंकि यह -1 से + तक की सीमा में मान देता है 1।

 x y t sin 1 + 2 / 

सरलतम एनीमेशन का एक उदाहरण । हम स्टैक पर एक्स कोऑर्डिनेट करते हैं और इसे अपरिवर्तित छोड़ देते हैं - यह रंग के लाल घटक को प्रतिबिंबित करेगा। हमने स्टैक पर दूसरे स्थान पर हरे रंग के घटक को रखा, यह वाई होगा (इसलिए, हरा नीचे से ऊपर तक जाएगा)। नीले घटक के रूप में, हम समय टी डालते हैं। और अब हम अंतिम सेट संख्या पर कई ऑपरेशन करते हैं। पहले हम इसमें से साइन लेते हैं। फिर हम 1 जोड़ते हैं और 2 से विभाजित करते हैं। वह सब है। हमारे पास रेंज में एक साइन था [-1,1], और बन गया [0,1] - जैसा कि रंग का एक घटक होना चाहिए। और फिर एक सुखद लहर नीले घटक के साथ चली गई, और अब वे पिछले बिंदु की तुलना में अधिक जलाए गए थे, लाल और हरे रंग के घटक - सौंदर्य से छायांकित!
तुलना के लिए, यहां वही GLSL शेडर है:

 void main(void) { vec2 uv = gl_FragCoord.xy / iResolution.xy; gl_FragColor = vec4(uv,0.5+0.5*sin(iGlobalTime),1.0); } 

यह किसके लिए लगता है, लेकिन फोर्थ कोड मुझे आसान और स्पष्ट लगता है, यह विषय में प्रवेश करने के लिए बहुत कम सीमा प्रदान करता है। देखें कि मेरे 9 साल के बेटे ने किस तरह (खरोंच से) फोर्थ हाएबू के साथ मेरे कुछ दिनों के प्रयोगों को देखा। मुझे लगता है कि यह एक संकेतक है।

आगे बढ़ो!

खैर, सिद्धांत खत्म हो गया है, चलिए अभ्यास करते हैं। फोर्थ प्रोग्रामिंग सैलून गैलरी सुंदर अभी भी छवियों के चित्रफलक पेंटिंग से भरा है। लेकिन हम एनीमेशन में अधिक रुचि रखते हैं।
चेतावनी (सुरक्षा सावधानी): जब आप अन्य लोगों के काम ("एक व्युत्पन्न कार्य") या नए बनाने ("हाइकू बनाएं", "हाइकु संपादक") को चुनना शुरू करते हैं, तो आपका हाथ "सबमिट" बटन तक पहुंच जाएगा। किसी भी मामले में इसे दबाएं नहीं, क्योंकि यह वह नहीं करता है जो आपने सोचा था! आप दूसरे बटन पर क्लिक करके अपने कार्यक्रम को देख सकते हैं - "अपडेट"। और "सबमिट" बटन आपके टैग किए गए अधूरे कार्यक्रम को प्रकाशित करेगा, और यहां तक ​​कि उपयोगकर्ता नाम "बेनामी" के साथ, आम गैलरी में भी प्रकाशित होगा। हमें ऐसी हॉकी की आवश्यकता नहीं है, आधार पहले से ही टूटे हुए प्रोग्राम स्निपेट्स और क्लोन के साथ स्पैमेड है (ब्रैड नेल्सन ने आधार को साफ करने और इंटरफ़ेस में सुधार करने का वादा किया है)। तो केवल " अपडेट " करें। इनहेल-एक्सहेल, जिमनास्टिक में 15 मिनट का ब्रेक, हम अपने कार्यक्रम पर एक नया नज़र डालते हैं, और केवल अगर हम इसे 146% सुनिश्चित करते हैं, तो इसे एक नाम दें, लेखक को दर्ज करें और "सबमिट करें"।


तस्वीरों पर क्लिक करें यह वहाँ चला जाता है! (ब्राउज़र क्रोम, फ़ायरफ़ॉक्स, IE11 में)

मेरे कार्यक्रम, ज़ाहिर है, बहुत अपठनीय हैं। सबसे पहले, हाल ही में (इस फोर्थ अनुवादक के जावास्क्रिप्ट को चुनने वाले छोटे बेटे के लिए धन्यवाद) मैंने कार्यक्रम में टिप्पणियां लिखने के लिए एक अनैच्छिक क्षमता के अस्तित्व के बारे में सीखा (कोष्ठक में, जिसे टिप्पणी पाठ से एक स्थान से अलग किया जाना चाहिए)। दूसरी बात - और यह मुख्य बात है - मैंने कार्यक्रम के आकार को कम करने की कोशिश की। इस तरह का एक खेल है - अनुकूलन, यह लोकतांत्रिक में बहुत लोकप्रिय है । 256 बाइट्स कर सकते हैं? शाबाश! अब इसे 128 में रखते हैं। इसलिए सबसे पहली बात मैं फोर्थ भाषा के कमांड को फिर से परिभाषित करता हूं।

 : q dup * ; 

बृहदान्त्र फोर्थ भाषा का एक ऐसा ऑपरेटर है (वास्तव में, फोर्ट प्रोग्रामर्स के बीच "कमांड" और "डिक्शनरी" के बजाय "शब्द" को "कमांड और फ़ंक्शंस का एक सेट" के रूप में कहने के लिए प्रथागत है, लेकिन हम इसे जटिल नहीं करेंगे)। बृहदान्त्र विवरण एक फ़ंक्शन परिभाषा के समान है। बृहदान्त्र के बाद (एक स्थान से अलग, हमेशा की तरह) नए ऑपरेटर का नाम है, इस उदाहरण में यह "क्ष" ("वर्ग" शब्द से) है। नाम के बाद, एक छोटे से कार्यक्रम को एक स्थान के साथ लिखा जाता है, जो हमारे नए बने ऑपरेटर "क्यू" का शरीर है। अंतिम ऑपरेटर अर्धविराम है, परिभाषा का अंत (वास्तव में, यह विशेष रिटर्न स्टैक से रिटर्न एड्रेस को निकालता है और वहां अनुदेश काउंटर को फिर से व्यवस्थित करता है, लेकिन फिर से, हम इसे जटिल नहीं करेंगे)।
अक्सर इस्तेमाल किए जाने वाले कमांड क्रम अलग-अलग नए ऑपरेटरों में समझ में आते हैं, भले ही इसका भौतिक अर्थ न हो । मान लीजिए कि मैं एक पारंपरिक प्रोग्रामिंग दृष्टिकोण के साथ रे ट्रेसिंग लिख रहा हूं। मेरे लिए वैक्टर तीन संख्याओं के अटूट रूप से जुड़े हुए सेट हैं, मेरे लिए सामान्यीकरण फ़ंक्शन एक अलग सूत्र है जिसका एक विशिष्ट भौतिक अर्थ है, और इसी तरह। लेकिन अगर मैं विशुद्ध रूप से यंत्रवत् रूप से, "गहन आंतरिक अर्थ" के बारे में सोचे बिना, फोर्थ कार्यक्रम का अनुकूलन करना शुरू कर दूं, तो स्थिरांक द्वारा गुणन वाष्पीकरण हो जाता है, कुछ कार्य बीच में टूट जाते हैं और अन्य कार्यों के साथ चिपक जाते हैं, और अंत में ... परिणामस्वरूप, मुझे पूरी तरह से अलग संरचित कार्यक्रम मिलता है। अपनी विशेष सुंदरता है। इस तथ्य का उल्लेख नहीं है कि यह छोटा हो गया है। उदाहरण के लिए:

 x ' r / z * lx m y ' r / z * ly m 

यहां x और y वैश्विक स्थिरांक हैं, बाकी सब प्रोग्रामर द्वारा निर्धारित किया जाता है। "स्ट्रोक" ऑपरेटर हमें किसी अन्य समन्वय प्रणाली में ले जाता है, "r" ऑपरेटर वेक्टर की लंबाई की गणना करता है, z ऑपरेटर सामान्य की गणना करता है, "lx" और "ly" प्रकाश स्रोत के निर्देशांक देता है, "m" वेक्टर को सामान्य करता है (अधिक सटीक रूप से, इसके निर्देशांक में से एक)। यदि आप चाहें, तो हम स्वयं "z" ऑपरेटर के शरीर में "z" के बाद गुणा को जोड़ सकते हैं (कुछ जोड़े को बचाएं)। और "z" से पहले के विभाजन को इसमें जोड़ा जा सकता है (या पिछले ऑपरेटर "r") में। अनुकूलन के दौरान, ये सभी मध्यवर्ती क्रियाएं शब्दकोश में रेंगती हैं, और कार्यक्रम के शरीर में केवल नंगे सार रहता है: x, y, t ।
यह सुंदर है। लेकिन एक हफ्ते बाद यह पूरी तरह से अपठनीय था, ज़ाहिर है।

क्या आप एक सरल कार्यक्रम का उदाहरण चाहते हैं जिसे आप फोर्थ हाइकु शब्दकोश का उपयोग करके समझ सकते हैं? यह शब्दकोश क्लासिक फोर्थ शब्दकोश की तुलना में बहुत गरीब है, और यह जानबूझकर है। ऑपरेटर पर क्लिक करें और इसके बारे में अधिक पढ़ें।

 : r dup y 12 ** * t + sin swap x * cos + 1 mod ; 18 r 25 r dup 12 r / 

पहली पंक्ति में, हम ऑपरेटर "आर" (शब्द "रेंडर" से) को परिभाषित करते हैं, जो स्टैक के शीर्ष से संख्या को निगलता है, इसे अच्छी तरह से चबाता है, एक्स और गेम के साथ काटता है, और फिर स्टैक पर सीमा (0,1) में परिणाम निकालता है। ऑपरेटर "आर" को तीन बार अलग-अलग संख्या में खिलाया जाता है, और आउटपुट में हमें तीन आरजीबी घटक मिलते हैं। रंग सुधार प्रयोजनों के लिए, हरे रंग के घटक की नकल करें और इसे नीले रंग में विभाजित करें। अब हमारे पास एक नया नीला घटक है, इसलिए समग्र चित्र कारमेल है।
"मॉड" एक नंबर का आंशिक हिस्सा हो रहा है। सच है, यह हर जगह काम नहीं करता है (फोर्थ हाइकू, वास्तव में, वेबजीएल की अनुपस्थिति में, शुद्ध जावास्क्रिप्ट में, लेकिन कई सीमाओं के साथ तैयार किया गया है)। "1 मॉड" के बजाय "डुबकी फर्श" का उपयोग करना बेहतर है। लेकिन जब आप 128 बाइट्स से छोटे आकार का पीछा कर रहे होते हैं, तो आपको संक्षिप्तता के पक्ष में अनुकूलता का त्याग करना पड़ता है।

कट्टर के प्रशंसकों के लिए - बाइनरी संचालन की अनुपस्थिति में ड्राइंग स्प्राइट और थोड़ा अधिक:

निष्कर्ष

फोर्थ हाइकु बहुत ही सरल और बहुत सीमित है। यदि आप चाहें, तो आप इसमें से बहुत कुछ निचोड़ सकते हैं, लेकिन जीएलएसएल के साथ प्रतिस्पर्धा का कोई सवाल ही नहीं है। लक्ष्य नहीं। फोर्थ कार्यक्रम अपने आप में सुंदर है। फोर्थ पर एक व्यक्ति प्रोग्रामिंग के विचार की ट्रेन, और यहां तक ​​कि पिक्सेल शेड्स प्रोग्रामिंग भी अपने आप में दिलचस्प है। अपने आप को विचलित करने और खुद को मज़े करने का एक शानदार तरीका, बच्चों के लिए एक अद्भुत व्यायाम। मैं ईमानदारी से स्कूल में फोर्थ हाइकु पाठ्यक्रम शुरू करूँगा। कम से कम एक चौथाई बच्चों को अलग-थलग समझने की कोशिश करना।

संदर्भ

ब्रैड नेल्सन के फोर्थ प्रोजेक्ट्स ।
हाइकु डंप - कार्यों की गैलरी के लिए "बैक डोर"।