Java OpenGL

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Java OpenGL (JSR-231)
JOGL Refrection Demo Screenshot.png
Скриншот, демонстрирующий преломление в реальном времени с использованием JOGL на Mac OS X
Тип

библиотека

Разработчик

JogAmp Community

Написана на

Java

Операционная система

кроссплатформенный

Последняя версия

2.3.1 (27 марта 2015 года)

Лицензия

BSD

Сайт

jogamp.org/jogl/www/

Java OpenGL (JOGL) — библиотека, представляющая собой прямую привязку функций OpenGL к языку программирования Java. Является эталонной реализацией спецификации JSR-231 (Java Bindings to OpenGL). Отмечена независимым сообществом opengl.org (см. Programming Language Bindings to OpenGL). Изначально библиотека разрабатывалась Кеннетом Бредли Расселом и Кристофером Джоном Клайном, а позже группой Game Technology Group компании Sun Microsystems. В настоящее время является независимым открытым проектом.

JOGL предоставляет программисту доступ ко всем возможностям API OpenGL спецификации 2.0 и ко всем расширениям OpenGL от ведущих производителей[1]. JOGL предоставляет доступ и к двум основным дополнениям OpenGL — ко вспомогательной библиотеке OpenGL (GLU) и к инструментарию разработчика на OpenGL (GLUT) (за исключением возможностей GLUT, связанных с оконной системой, так как Java имеет свою кроссплатформенную высокоуровневую оконную систему AWT и Swing).

Также библиотека JOGL содержит несколько дополнительных классов, не описанных в спецификации JSR-231, служащих для удобства обработки данных для команд OpenGL и связанных с особенностями языка Java (такими как файловый ввод-вывод данных OpenGL, подготовка текстур, подготовка массивов данных для OpenGL).

Решение[править | править вики-текст]

JOGL реализует доступ к низкоуровневому API библиотеки OpenGL, написанной на языке Си, посредством интерфейса JNI. Для корректной работы JOGL предполагается, что программное и аппаратное окружение поддерживает OpenGL.

JOGL отличается от других OpenGL оболочек тем, что, по сути, просто предоставляет программисту возможность работать с API OpenGL посредством обращения к командам OpenGL через вызовы соответствующих методов с привычными Java-разработчику типами аргументов, размещённых в нескольких классах, вместо инкапсулирования функциональных возможностей OpenGL в какую-либо объектно-ориентированную парадигму. Действительно, большинство внутреннего кода JOGL сгенерировано автоматически по заголовочным файлам языка Си специальной утилитой Gluegen, специально написанной, чтобы облегчить создание JOGL.

Такое решение имеет свои преимущества и недостатки. Особенности архитектуры OpenGL, представляющего собой, с одной стороны, дискретный автомат, а с другой — процедурный API, не соответствует подходу к программированию на Java. Однако прямое отображение OpenGL API на множество методов Java заметно упрощает перенос уже написанного на Си OpenGL-кода на Java. Малый уровень абстракции JOGL даёт возможность построения довольно эффективных с точки зрения скорости выполнения программ, но вместе с тем усложняет процесс программирования по сравнению с более высокого уровня абстракции и по-настоящему объектно-ориентированными библиотеками-оболочками над OpenGL для Java (например такими, как Java3D). Также, поскольку существенная доля внутреннего кода сгенерирована автоматически, любые изменения в OpenGL (такие как развитие библиотеки или появление новых расширений) могут быть оперативно добавлены в JOGL его разработчиками.

Состояние разработки и стандартизация[править | править вики-текст]

По уверениям разработчиков, на 2007 год JOGL поддерживает полный доступ ко всем возможностям спецификации OpenGL 2.0.

Последний стабильный релиз JOGL версии 1.1.0 является эталонной реализацией (англ. reference implementation) JSR-231 (Java Bindings for OpenGL).

Предстоящий релиз 1.1.1 должен будет обеспечить работу с надстройкой GLU NURBS, (рисование кривых линий и поверхностей через стандартный GLU API).

В версии 2.0.2 предоставляется полный доступ к OpenGL API версий 1.0 - 4.3, а также спецификациям ES 1, ES 2 and ES 3 и почти всем расширениям.

Спецификация JSR-231: сопряжение Java с API OpenGL[править | править вики-текст]

Спецификация JSR-231: сопряжение Java с API OpenGL (англ. Java(TM) binding to the OpenGL(R) API), — определяет модель привязки собственной реализации библиотеки OpenGL (реализации под конкретную операционную систему) к языку программирования Java.

Спецификация JSR-231 определяет два пакета:

  • javax.media.opengl — реализует спецификацию ядра OpenGL 2.0 с поддержкой доступных на момент написания JSR-231 расширений OpenGL
  • javax.media.opengl.glu — реализует спецификацию стандартного дополнения GLU 1.3 за исключением GLU NURBS

(В JOGL оба пакета размещены в библиотеке в jar-файле jogl.jar)

Взаимодействие Java 2D и OpenGL[править | править вики-текст]

Начиная с Java Standard Edition версии 1.6, Java 2D API и OpenGL могут взаимодействовать посредством JOGL:

Пример построения тетраэдра[править | править вики-текст]

3D Tetrahedron Example[править | править вики-текст]

Программа показывает пример простейшей отрисовки тетраэдра с использованием JOGL.

Класс JavaRenderer — использует GLAutoDrawable для отрисовки 3D-сцены.

import javax.media.opengl.GL;
import javax.media.opengl.GL2;
import javax.media.opengl.GLEventListener;
import javax.media.opengl.GLAutoDrawable;
import javax.media.opengl.glu.GLU;
 
public class JavaRenderer implements GLEventListener {
   private float rotateT = 0.0f;
   private static final GLU glu = new GLU();
 
   public void display(GLAutoDrawable gLDrawable) {
       final GL2 gl = gLDrawable.getGL().getGL2();
       gl.glClear(GL.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
       gl.glClear(GL.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
       gl.glLoadIdentity();
       gl.glTranslatef(0.0f, 0.0f, -5.0f);
 
       gl.glRotatef(rotateT, 1.0f, 0.0f, 0.0f);
       gl.glRotatef(rotateT, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
       gl.glRotatef(rotateT, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
       gl.glRotatef(rotateT, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
 
       gl.glBegin(GL2.GL_TRIANGLES);
 
       // Front
       gl.glColor3f(0.0f, 1.0f, 1.0f); 
       gl.glVertex3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
       gl.glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f); 
       gl.glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f);
       gl.glColor3f(0.0f, 0.0f, 0.0f); 
       gl.glVertex3f(1.0f, -1.0f, 1.0f);
 
       // Right Side Facing Front
       gl.glColor3f(0.0f, 1.0f, 1.0f); 
       gl.glVertex3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
       gl.glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f); 
       gl.glVertex3f(1.0f, -1.0f, 1.0f);
       gl.glColor3f(0.0f, 0.0f, 0.0f); 
       gl.glVertex3f(0.0f, -1.0f, -1.0f);
 
       // Left Side Facing Front
       gl.glColor3f(0.0f, 1.0f, 1.0f); 
       gl.glVertex3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
       gl.glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f); 
       gl.glVertex3f(0.0f, -1.0f, -1.0f);
       gl.glColor3f(0.0f, 0.0f, 0.0f); 
       gl.glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f);
 
       // Bottom
       gl.glColor3f(0.0f, 0.0f, 0.0f); 
       gl.glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f);
       gl.glColor3f(0.1f, 0.1f, 0.1f); 
       gl.glVertex3f(1.0f, -1.0f, 1.0f);
       gl.glColor3f(0.2f, 0.2f, 0.2f); 
       gl.glVertex3f(0.0f, -1.0f, -1.0f);
 
       gl.glEnd();
 
       rotateT += 0.2f;
   }
 
   public void init(GLAutoDrawable gLDrawable) {
       final GL2 gl = gLDrawable.getGL().getGL2();
       gl.glShadeModel(GL2.GL_SMOOTH);
       gl.glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
       gl.glClearDepth(1.0f);
       gl.glEnable(GL.GL_DEPTH_TEST);
       gl.glDepthFunc(GL.GL_LEQUAL);
       gl.glHint(GL2.GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT,GL.GL_NICEST);
   }
 
 public void reshape(GLAutoDrawable gLDrawable, int x, 
   int y, int width, int height) {
       final GL2 gl = gLDrawable.getGL().getGL2();
       if(height <= 0) {
           height = 1;
       }
       final float h = (float)width / (float)height;
       gl.glMatrixMode(GL2.GL_PROJECTION);
       gl.glLoadIdentity();
       glu.gluPerspective(50.0f, h, 1.0, 1000.0);
       gl.glMatrixMode(GL2.GL_MODELVIEW);
       gl.glLoadIdentity();
   }
 
public void dispose(GLAutoDrawable arg0) {
 
}
 
}

JavaDia класс—Основной класс отвечающий за вызов выполнение JavaRenderer. Код рисует 3D-сцену в GLCanvas'е.

import java.awt.Frame;
import java.awt.event.KeyEvent;
import java.awt.event.KeyListener;
import java.awt.event.WindowAdapter;
import java.awt.event.WindowEvent;
 
import javax.media.opengl.awt.GLCanvas;
 
public class JavaDia implements Runnable, KeyListener {
    private static Thread displayT = new Thread(new JavaDia());
    private static boolean bQuit = false;
 
    public static void main(String[] args) {
        displayT.start();
    }
 
    public void run() {
        Frame frame = new Frame("Jogl 3D Shape/Rotation");
        GLCanvas canvas = new GLCanvas();
        int size = frame.getExtendedState();
 
        canvas.addGLEventListener(new JavaRenderer());
        frame.add(canvas);
        frame.setUndecorated(true);
        size |= Frame.MAXIMIZED_BOTH;
        frame.setExtendedState(size);
        canvas.addKeyListener(this);
        frame.pack();
        frame.setLocationRelativeTo(null);
 
        frame.addWindowListener(new WindowAdapter() {
            public void windowClosing(WindowEvent e) {
                bQuit = true;
                System.exit(0);                
            }
        });
 
        frame.setVisible(true);
        canvas.requestFocus();
        while( !bQuit ) {
            canvas.display();
        }
    }
 
    public void keyPressed(KeyEvent e) {
        if(e.getKeyCode() == KeyEvent.VK_ESCAPE) {
       	 displayT = null;
       	 bQuit = true;
            System.exit(0);
        }
    }
 
    public void keyReleased(KeyEvent e) {
    }
 
    public void keyTyped(KeyEvent e) {
    }
}

Инсталляция, подключение и использование[править | править вики-текст]

Поставка JOGL включает следующие части:

  • API документацию в формате javadoc
  • Несколько поставок исполняемого кода библиотеки под различные платформы. Каждая поставка содержит:
    • две бинарные java библиотеки (gluegen-rt.jar и jogl.jar), которые программист должен подключить к исполняемому java-коду. Файлы размещены в подкаталоге lib
    • дополнительные нативные модули — runtime-окружение для исполнения кода библиотек JOGL. Файлы размещены в подкаталоге lib
    • краткое руководство пользователя (файл Userguide.html (англ.)), историю изменений версий JOGL (файл CHANGELOG.txt (англ.)), информацию об авторских правах (файл COPYRIGHT.txt (англ.)), лицензионную информацию (файл LICENSE-JOGL-[сигнатура версии].txt (англ.)), краткие инструкции (файл README.txt (англ.)). Файлы размещены в корневом каталоге библиотеки
  • исходные тексты java-библиотек JOGL
  • общую поставку, содержащую весь бинарный java-код JOGL и все варианты нативного runtime-окружения, предназначенную для приложений архитектуры Java Web Start и java-апплетов
  • бинарный java-код примеров
  • исходный java-код примеров

Каждая часть библиотеки JOGL поставляется разработчиком в отдельном zip архиве. В имени zip-архива отражено название части, информация о версии JOGL, а также информация о программно-аппаратной платформе, если часть, содержит нативные компоненты.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. По информации независимого сообщества opengl.org, см. Programming Language Bindings to OpenGL

См. также[править | править вики-текст]

  • Lightweight Java Game Library (LWJGL) — комплексное решение на основе OpenGL и OpenAL для разработчиков интерактивных мультимедиаприложений, использующих Java
  • OpenGL
  • Java3D

Ссылки[править | править вики-текст]