hrung in JOGL 2.0

CARL
VON
OSSIETZKY
Einführung in JOGL 2.0
Johannes Diemke
Übung im Modul OpenGL mit Java
Wintersemester 2010/2011
Einführung
OpenGL
Open Graphics Library
Spezifikation für ein plattformunabhängiges API für 2D- und
3D-Computergrafik
Ist als Zustandsautomat entworfen
Dient als Schnittstelle zwischen Benutzer und Grafikkarte
Im professionellen Bereich als 3D-Standard führend
Aktuelle Version: 4.1 (26. Juli 2010)
Johannes Diemke
OpenGL mit Java
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Einführung
Java Bindings for OpenGL
Ermöglichen Java Programmen die Nutzung der OpenGL API
I Wrapperklassen stellen die Schnittstelle bereit
I Nutzten das Java Native Interface
Der Grafikcode gleicht dem von C/C++ OpenGL Programmen
I Einfache Portierung bestehender OpenGL Programme
I JOGL lernen ist im Wesentlichen OpenGL lernen
Eröffnet neue Einsatzgebiete für Java
I Computerspiele, VR, CAD, Simulationen, . . .
Versionen
Stable Release:
Preview Release:
Johannes Diemke
JOGL 1.1.1 (22. Mai 2008)
JOGL 2.0 PRE 20101001 (30. Sept. 2010)
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Einführung
Warum JOGL 2.0?
JOGL 1.1.1 wurde nur bis OpenGL 2.1 entwickelt
Ab OpenGL 3.1 ist ein Großteil der als deprecated eingestuften
Funktionalität der fixed function pipeline aus der API entfernt
Mit JOGL 2.0 wurden daher Profile als Abstraktion der
verschiedenen OpenGL Versionen eingeführt
Weiterhin wurde eine geringfügige Refaktorierung der API
durchgeführt
Programme die OpenGL > 2.1 verwenden wollen benötigen daher
JOGL 2.0
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Einführung
Installation von JOGL 2.0
1
JOGL 2.0 setzt eine vorhandene Installation des JDK voraus
I http://java.sun.com/
2
Um JOGL 2.0 verwenden zu können, müssen die benötigten
Bibliotheken von JogAmp bezogen werden
I http://jogamp.com/
3
Als nächstes muss das Archiv mit den Bibliotheken in ein beliebiges
Verzeichnis entpackt werden
I Bspw. /home/trigger/lib/jogl-2.0-pre-20101001-linux-i586
I Im Unterverzeichnis ./lib befinden sich die JOGL 2.0 JAR Dateien
sowie dazugehörige native Bibliotheken
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Einführung
Installation von JOGL 2.0 (Forts.)
4
Konfiguration der Eclipse IDE zur Verwendung von JOGL 2.0
I Erstellen der User Library jogl-2.0 für die JOGL Bibliothek
Window I Preferences I Java I Build Path I User Libraries I New. . .
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Einführung
Installation von JOGL 2.0 (Forts.)
4
Konfiguration der Eclipse IDE zur Verwendung von JOGL 2.0
I Erstellen der User Library jogl-2.0 für die JOGL Bibliothek
Window I Preferences I Java I Build Path I User Libraries I New. . .
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Einführung
Installation von JOGL 2.0 (Forts.)
4
Konfiguration der Eclipse IDE zur Verwendung von JOGL 2.0
I Hinzufügen der JOGL 2.0 JARs
jogl.all.jar, gluegen-rt.jar, nativewindow.all.jar, newt.all.jar
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Einführung
Installation von JOGL 2.0 (Forts.)
4
Konfiguration der Eclipse IDE zur Verwendung von JOGL 2.0
I Setzen der Native library location der hinzugefügten JARs
Native library location I Edit. . . I External Folder. . .
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Einführung
Installation von JOGL 2.0 (Forts.)
4
Konfiguration der Eclipse IDE zur Verwendung von JOGL 2.0
I Hinzufügen der jogl-2.0 User Library zu einem bestehenden Projekt
Properties I Java Build Path I Libraries I Add Library. . . I User Library
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Einführung
Installation von JOGL 2.0 (Forts.)
4
Konfiguration der Eclipse IDE zur Verwendung von JOGL 2.0
I Hinzufügen der jogl-2.0 User Library zu einem bestehenden Projekt
Properties I Java Build Path I Libraries I Add Library. . . I User Library
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Einführung
Erstellung einer einfachen JOGL 2.0 Applikation
Ziel ist eine Applikation, die ein Fenster öffnet in welches gerendert
werden kann
Alternative Möglichkeiten OpenGL Zeichenflächen zu erzeugen
I GLCanvas (AWT)
I GLJPanel (Swing)
I GLWindow (NEWT API, Bestandteil von JOGL 2.0)
Vorgehen bei Verwendung des AWT
1
2
3
4
5
6
Wahl eines GLProfile
Konfiguration der GLCapabilities
Erstellen eines GLCanvas
Implementieren des GLEventListener
Hinzufügen des GLCanvas zu einem AWT Frame
Erstellen eines Animator-Threads
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Einführung
Schritt 1: Wahl eines GLProfile
JOGL 2.0 unterstützt verschiedene OpenGL Profile
Vor der Entwicklung einer JOGL 2.0 Applikation muss zunächst ein
GLProfile gewählt werden
Aktuell unterstützte Profile:
I GL4bc
GL4
GL3bc
GL3
GL2
GLES1
GLES2
GL2ES1
GL2ES2
GL2GL3
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(4.x, mit x ≥ 0, d. h. GL2 plus GL4)
(4.x, mit x ≥ 0)
(3.x, mit x ≥ 1, d. h. GL2 plus GL3)
(3.x, mit x ≥ 1)
(1.x bis zu 3.0)
(ES 1.x, mit x ≥ 0)
(ES 2.x, mit x ≥ 0)
(GL2 ∩ ES1)
(GL3 ∩ GL2 ∩ ES2)
(GL3 ∩ GL2)
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Einführung
Schritt 1: Wahl eines GLProfile (Forts.)
OpenGL 1.x bis zu 3.0
GLProfile glp = GLProfile.get(GLProfile.GL2);
Die statische Methode initSingleton der Klasse GLProfile muss
zwingend vor allen anderen Methodenaufrufen aufgerufen werden
public class JOGL2Basecode {
public static void main(String[] args) {
// It is mandatory to call this methods ASAP, before
// anything else.
GLProfile.initSingleton();
GLProfile glp = GLProfile.get(GLProfile.GL2);
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Einführung
Einschub: GLContext
Anschaulich: Beschreibt Eigenschaften einer OpenGL Zeichenfläche
I OpenGL Version
I Farbformat, OpenGL Zustand, . . .
Schritt 2: Konfiguration der GLCapabilities
Ein GLCapabilities Objekt beschreibt die gewünschten Fähigkeiten
eines GLContext
public class JOGL2Basecode {
public static void main(String[] args) {
GLProfile.initSingleton();
GLProfile glp = GLProfile.getDefault();
// configure context
GLCapabilities caps = new GLCapabilities(glp);
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Einführung
Schritt 3: Erstellen eines GLCanvas
Ein GLCanvas ist eine mit AWT kompatible OpenGL Zeichenfläche
I Erstellt und verwaltet selbstständig seinen GLContext
I Implementiert das GLDrawable Interface
public class JOGL2Basecode {
public static void main(String[] args) {
GLProfile.initSingleton();
GLProfile glp = GLProfile.getDefault();
// configure context
GLCapabilities caps = new GLCapabilities(glp);
// a canvas based on your OpenGL capabilities
GLCanvas canvas = new GLCanvas(caps);
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Einführung
Schritt 4: Implementieren des GLEventListener
Damit in ein GLDrawable gerendert werden kann, muss das
GLEventListener Interface implementiert und angemeldet werden
Daraufhin ist es möglich auf Rendering-Events des GLDrawable zu
reagieren
public class JOGL2Basecode implements GLEventListener {
public static void main(String[] args) {
GLProfile.initSingleton();
GLProfile glp = GLProfile.getDefault();
GLCapabilities caps = new GLCapabilities(glp);
GLCanvas canvas = new GLCanvas(caps);
canvas.addGLEventListener(new JOGL2Basecode());
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Einführung
Schritt 4: Implementieren des GLEventListener (Forts.)
Die init-Methode wird nach der Erzeugung des GLContext
aufgerufen
I Passiert bspw. wenn ein GLCanvas erstellt wird
Wird daher häufig zur Initialisierung von OpenGL genutzt
I Lichter
I ShadeModel
I ...
public void init(GLAutoDrawable drawable) {
GL2 gl = drawable.getGL().getGL2();
// synchronize with the refresh rate of the display (v-sync)
gl.setSwapInterval(1);
gl.glClearColor(0.3f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
gl.glShadeModel(GL2.GL_SMOOTH);
gl.glEnable(GL2.GL_DEPTH_TEST);
}
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Einführung
Schritt 4: Implementieren des GLEventListener (Forts.)
Die display-Methode wird von dem GLDrawable aufgerufen, wenn
ein Neuzeichen notwendig wird
public void display(GLAutoDrawable drawable) {
GL2 gl = drawable.getGL().getGL2();
gl.glClear(GL2.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL2.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
gl.glLoadIdentity();
gl.glTranslatef(0.0f, 0.0f, -10.0f);
gl.glColor3f(0.65f, 0.85f, 0.65f);
gl.glBegin(GL2.GL_QUADS);
gl.glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 2.0f);
gl.glVertex3f(1.0f, -1.0f, 0.0f);
gl.glVertex3f(1.0f, 1.0f, 0.0f);
gl.glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 2.0f);
gl.glEnd();
}
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Einführung
Schritt 4: Implementieren des GLEventListener (Forts.)
Die reshape-Methode wird von dem GLDrawable nach einem
Resize-Event aufgerufen
public void reshape(GLAutoDrawable drawable, int x, int y, int width,
int height) {
GL2 gl = drawable.getGL().getGL2();
GLU glu = new GLU();
if (height == 0) {
height = 1;
}
float aspect = (float) width / (float) height;
gl.glMatrixMode(GL2.GL_PROJECTION);
gl.glLoadIdentity();
glu.gluPerspective(45.0f, aspect, 0.1f, 100.0f);
gl.glMatrixMode(GL2.GL_MODELVIEW);
gl.glLoadIdentity();
}
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Schritt 4: Implementieren des GLEventListener (Forts.)
Die dispose-Methode wird von dem GLDrawable vor dem Zerstören
des GLContext aufgerufen
Hier sollen eigentlich OpenGL Ressourcen destruiert werden
I Texturen
I Shader Programme
I ...
Benutzt aber niemand
public void dispose(GLAutoDrawable drawable) {
}
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Einführung
Schritt 5: Hinzufügen des GLCanvas zu einem AWT Frame
public static void main(String[] args) {
GLProfile.initSingleton();
GLProfile glp = GLProfile.get(GLProfile.GL2);
GLCapabilities caps = new GLCapabilities(glp);
GLCanvas canvas = new GLCanvas(caps);
canvas.addGLEventListener(new JOGL2Basecode());
Frame frame = new Frame("JOGL2Basecode");
frame.add(canvas);
frame.setSize(640, 480);
frame.addWindowListener(new WindowAdapter() {
public void windowClosing(WindowEvent e) {
System.exit(0);
}
});
frame.setVisible(true);
}
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Einführung
Schritt 6: Erstellen eines Animator-Threads
Die display-Methode des GLDrawable wird standardmäßig
aufgerufen wenn:
I Resize-Events auftreten
I Bedeckte Bereiche des Frames wieder sichtbar werden
Um die display-Methode wiederholt aufzurufen ist ein
Animator-Thread notwendig
Frame frame = new Frame("JOGL2Basecode");
frame.add(canvas);
frame.setSize(640, 480);
final Animator animator = new Animator(canvas);
...
frame.setVisible(true);
animator.start();
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Einführung
Schritt 6: Erstellen eines Animator-Threads (Forts.)
Animator.stop() ist blockierend und kann im AWT Thread zu
Deadlocks führen
Daher sollte der Aufruf einem eigenen Thread ausgeführt werden
frame.addWindowListener(new WindowAdapter() {
public void windowClosing(WindowEvent e) {
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
animator.stop();
System.exit(0);
}
}).start();
}
});
frame.setVisible(true);
animator.start();
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Einführung
Das Ergebnis
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Literatur
Dave Shreiner
OpenGL Programming Guide
http://www.opengl-redbook.com/
Richard S. Wright, Benjamin Lipchak und Nicholas Haemel
OpenGL SuperBibel
http://www.starstonesoftware.com/OpenGL/
Randi J. Rost
OpenGL Shading Language
http://www.3dshaders.com/
Tomas Akenine-Möller, Eric Haines und Naty Hoffman
Real-Time Rendering
http://www.realtimerendering.com/
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