ćwiczenie 3z - Robert Arsoba

Zagadnienia uzupełniające programowanie
w systemie Android
dr inż. Robert Arsoba
Ćwiczenie 3
Przekształcenia geometryczne obiektu w OpenGL ES
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest praktyczne zapoznanie się z podstawowymi przekształceniami
obiektów stosowanymi w grafice trójwymiarowej, takimi jak: przesunięcie (translacja), obrót
(rotacja) i skalowanie. Omawiany jest przykład aplikacji, w której wykorzystywane są
funkcje przeprowadzające przekształcenia geometryczne dostępne w bibliotece OpenGL
ES. Zakres ćwiczenia obejmuje transformacje pojedynczego obiektu (trójkąt)
i wykorzystanie ich w prostej animacji.
Przygotowanie się do ćwiczenia



Zapoznać się z wykładem „Grafika trójwymiarowa”.
 Zwrócić szczególną uwagę na opis reprezentacji obiektów trójwymiarowych.
 Przeanalizować opis tworzenia bufora wierzchołków i bufora indeksów.
 Zapoznać się z podstawowymi metodami API dotyczącymi rysowania.
Na podstawie dokumentacji Android SDK:
http://developer.android.com/reference/packages.html zapoznać się
z metodami do przekształceń geometrycznych: glRotatef i glRotatex (obrót),
glTranslatef i glTranslatex (przesunięcie),
glScalef i glScalex (skalowanie).
Zapoznać się z przykładową aplikacją zamieszczoną w opisie ćwiczenia.
 Przeanalizować kod źródłowy aplikacji (przypomnienie z ćwiczenia 2).
 Zwrócić szczególną uwagę na metodę onDrawFrame i zaprogramowany
w niej fragment dotyczący animacji obracającego się trójkąta.
Zadania do wykonania
1. Uruchomić przykładową aplikację zamieszczoną w opisie ćwiczenia i przetestować
jej działanie.
2. Zmodyfikować fragment kodu źródłowego w metodzie onDrawFrame
odpowiedzialny za transformowanie i animację trójkąta. Wykorzystać inne macierze
obrotu niż rotacja wokół osi Z (obroty wokół osi X, Y, składanie obrotów).
3. Przetestować transformacje obiektu z wykorzystaniem macierzy przesunięcia
(glTranslatef) i macierzy skalowania (glScalef). Sprawdzić efekty składania
różnego rodzaju przekształceń.
Materiały przygotowano w ramach projektu
„Inżynier pilnie poszukiwany”
Strona 1
Zagadnienia uzupełniające programowanie
w systemie Android
dr inż. Robert Arsoba
Przykładowa aplikacja – plik głównej aktywności OpenGLActivity.java
Należy zwrócić uwagę na wyłączone ustawienie GLSurfaceView.RENDERMODE_WHEN_DIRTY.
Powoduje to, że w przypadku animacji, zawartość powierzchni rysowania jest odrysowywana na
ekranie zawsze.
package org.przyklad;
import android.app.Activity;
import android.opengl.GLSurfaceView;
import android.os.Bundle;
public class OpenGLActivity extends Activity
{
private GLSurfaceView sv; // powierzchnia rysowania
/** Called when the activity is first created. */
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState)
{
super.onCreate(savedInstanceState);
sv = new GLSurfaceView(this);
sv.setRenderer(new NaszRenderer()); // ustalenie obiektu kontrolującego rysowanie (tzw. renderer)
// odrysowanie tylko w razie potrzeby wyłączone (dla animacji odrysowywanie zawsze)
// sv.setRenderMode(GLSurfaceView.RENDERMODE_WHEN_DIRTY);
setContentView(sv); // zawartość widoku to powierzchnia rysowania
}
@Override
public void onPause()
{
super.onPause();
sv.onPause();
}
@Override
public void onResume()
{
super.onResume();
sv.onResume();
}
}
Przykładowa aplikacja – plik NaszRenderer.java
package org.przyklad;
import
import
import
import
java.nio.ByteBuffer;
java.nio.ByteOrder;
java.nio.FloatBuffer;
java.nio.ShortBuffer;
import javax.microedition.khronos.egl.EGLConfig;
import javax.microedition.khronos.opengles.GL10;
import android.opengl.GLSurfaceView;
import android.opengl.GLU;
import android.os.SystemClock;
Materiały przygotowano w ramach projektu
„Inżynier pilnie poszukiwany”
Strona 2
Zagadnienia uzupełniające programowanie
w systemie Android
dr inż. Robert Arsoba
public class NaszRenderer implements GLSurfaceView.Renderer
{
private final static int VERTICES = 3; // liczba wierzchołków
private final static int INDEXES = 3;
// liczba indeksów
private FloatBuffer vb; // bufor wierzchołków (vertex buffer)
private ShortBuffer ib; // bufor indeksów (index buffer)
public void definiuj_obiekt() // definicja pojedynczego trójkąta
{
float punkty[] = // kolejność przeciwna do ruchu wskazówek zegara
{
// układ współrzędnych prawoskrętny
-0.5f, 0.5f, 0, // 0
0.5f, -0.5f, 0, // 1
0.5f, 0.5f, 0
// 2
}; // współrzędne punktów w tablicy Java
short indeksy[] = { 0, 1, 2 }; // indeksy punktów w tablicy Java
ByteBuffer vbuf = ByteBuffer.allocateDirect(VERTICES*3*4); // 3 współrzędne * 4 bajty (float)
vbuf.order(ByteOrder.nativeOrder());
vb = vbuf.asFloatBuffer(); // tworzenie bufora wierzchołków
vb.put(punkty);
// na podstawie tablicy wierzchołków
vb.position(0);
ByteBuffer ibuf = ByteBuffer.allocateDirect(INDEXES*2); // * 2 bajty (short)
ibuf.order(ByteOrder.nativeOrder());
ib = ibuf.asShortBuffer(); // tworzenie bufora indeksów
ib.put(indeksy);
// na podstawie tablicy indeksów
ib.position(0);
}
public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig eglConfig)
{
// metoda wywoływana tylko raz do utworzenia powierzchni rysowania
gl.glClearColor(0.5f, 0.5f, 0.5f, 1.0f); // kolor tła szary (model koloru RGBA)
definiuj_obiekt();
gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY); // włączone użycie bufora indeksów
}
public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int szer, int wys)
{
// metoda wywoływana automat. po zmianie wymiarów pow. rysowania (np. zmiana orientacji urządzenia)
gl.glViewport(0, 0, szer, wys); // parametry ekranu (płaszczyzny rzutowania)
float aspekt = (float) szer/wys; // proporcje ekranu
gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION); // tryb macierzy rzutowania
gl.glLoadIdentity(); // ustawienie macierzy jednostkowej (stan domyślny)
gl.glFrustumf(-aspekt, aspekt, -1, 1, 3, 7); // macierz rzutowania
}
public void onDrawFrame(GL10 gl)
{
// metoda wywoływana automat. w przypadku konieczności odrysowania zawartości powierzchni rysowania
gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // wyczyszczenie pow. rysowania
gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW); // tryb macierzy MODELVIEW
gl.glLoadIdentity(); // ustawienie macierzy jednostkowej (stan domyślny)
GLU.gluLookAt(gl, 0, 0, 5, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f); // parametry kamery
//--------------- animacja obracającego się trójkąta --------------long czas = SystemClock.uptimeMillis() % 4000L; // czas od uruchomienia systemu
float kat = 0.09f*((int) czas); // pełny obrót obiektu co 4 sekundy
// kąt dodatni => obrót przeciwnie do ruchu wskazówek zegara
// kąt ujemny => obrót zgodnie z ruchem wskazówek zegara
gl.glRotatef(-kat, 0.0f, 0.0f, 1.0f); // macierz rotacji (rotacja wokół osi Z)
//-----------------------------------------------------------------gl.glColor4f(0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.5f); // kolor rysowania zielony (model koloru RGBA)
gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, vb); // bufor wierzchołków
//gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLES, 0, VERTICES); // bez bufora indeksów
gl.glDrawElements(GL10.GL_TRIANGLES, INDEXES, GL10.GL_UNSIGNED_SHORT, ib); // rys. z bufora indeksów
}
}
Materiały przygotowano w ramach projektu
„Inżynier pilnie poszukiwany”
Strona 3
Zagadnienia uzupełniające programowanie
w systemie Android
dr inż. Robert Arsoba
Wygląd interfejsu użytkownika aplikacji
Animacja trójkąta polega na obracaniu go wokół osi Z o kąt ujemny (obrót zgodnie
z ruchem wskazówek zegara). Obrót o kąt pełny 360 stopni trwa 4 sekundy. Rysunki
przedstawiają wybrane klatki animacji.
Przykładowa aplikacja – plik strings.xml
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resources>
<string name="hello">Hello World, OpenGLActivity!</string>
<string name="app_name">Rysowanie w OpenGL ES</string>
</resources>
Materiały przygotowano w ramach projektu
„Inżynier pilnie poszukiwany”
Strona 4