quixotic project blog

In Eclipse there is this wonderful little helper for adding Javadoc links while you’re typing a class name. It looks like this:

It suggests not just to put the classes name there but also use a @link tag so one can navigate the Javadoc sources later on. The finished comment:

Unfortunately this functionality is not available in JetBrains’ IntelliJ Idea. There is (of course) auto completion for classnames in Idea but it simply doesn’t put them in a @link tag. A simple trick saves the day: simply create a live template with context ‘Java comment’ like here:

EDIT: The screenshot is missing the word ‘link’. The complete template should be: ‘{@link $LINK$} ‘.

Don’t forget to click on ‘Edit variables’ and fill in ‘complete()’ as Expression. This activates the auto completion for classnames.

Now everytime a @link in the Javadocs is needed we invoke the Live Templates with Alt + J and enter a classname. The @link tag will be build around that name. It’s not as simple as with Eclipse, but works pretty well.

“Immediate mode rendering is dead” is the title of a topic on the Javagaming Forums I’ve been following the last two days. It is a really insightfull discussion about the use of Vertex Buffer Objects versus Vertex Arrays and the Immediate Mode.
One says the internet doesn’t forget and that is especially true for tutorials concerning OpenGL which have been around for a very long time now. Most of them start by showing how to draw simple geometry using the Immediate Mode and most people posting in the mentioned topic agree that this is the wrong thing to start learning with, at least nowadays.
The topic also includes some example code and benchmarking what methods and ways seem to be the fastest. The contributers just started comparing benchmarks and didn’t go very deep, but I really hope that there will be deeper insights revealed.
The whole discussion actually started here: Sprite!, where princec (from Puppygames) is writing about his sprite-engine. Also a very interesting read!

Almost two years ago I started saving the pictures of a webcam that shows the construction site of a new building at the university of Ulm. Meanwhile I got a collection of almost 50.000 pictures that take up 12 gb of my harddisk. I decided to make a new video. Like the last one this is only generated by a fraction of that pictures, namely the ones taken at 10 and 12 o’clock in the morning each day. Have a look:

Some time ago (actually really long ago) I put the source code for my color chooser component on the blog. The link didn’t work for quite some time now and I didn’t notice. It’s back up now..
Sourcecode: ColorGradient_v0.1
Webstart: click me!

It has been a while since I last used Vertex Buffer Objects (VBO) with LWJGL. It seemed as if they had changed some of the method signatures since I used them last time. I couldn’t even get the simplest example running. After experimenting for a while I finally figured it out. Have a look at the signature of the VertexPointer method:

static void glVertexPointer(int size, int type,
  int stride, long pointer_buffer_offset);

With the last offset one can specify where the vertex information starts in the buffer given to the VBO management. Well, I could/should have guessed that this offset has to be in bytes since I am dealing with a buffer here but instead I used the number of floats.. So next time I see an operation dealing with buffers that takes a long argument I’ll try the byte-count from the beginning..

Seit nunmehr einem Jahr speichere ich die Bilder, die eine Webcam über der Baustelle der neuen Uniklinik in Ulm macht. Das letzte Zeitraffervideo habe ich im Dezember 2008 erstellt und nun war es Zeit nochmal eines zu machen. Diesmal ist es etwas kürzer, da ich nur zwei Bilder pro Tag verwende.

Für die volle Pracht auf den HD Button drücken!

If you are using Meggy Jr with the Serial-to-USB Cable provided in the Evil Mad Scientist shop you might encounter the following error:

avrdude: stk500_getsync(): not in sync: resp=0×00
avrdude: stk500_disable(): protocol error, expect=0×14, resp=0×51

The error manifest while uploading a new sketch to Meggy. If you pull out the USB cable and plug it in again you can upload a sketch successful. But on the next time you try you’ll get the error again. Luckily there is a pretty simple solution. I found it while digging through the Evil Mad Scientist Forums. It involves setting the “Set RTS on close” flag of the COM Port. You can do this in the Device Manager. Find the COM Port that was installed when you first plugged in the USB-to-Serial cable. For me it’s COM3. In the connection settings click on details and mark the flag selected. That’s it. I tried this on Windows XP with Service Pack 3, but it should work similiarily on other Windows versions.

RTS Flag

Today I finished my first Meggy Jr program. The programming with the Arduino IDE was easy as expected. I wrote a simple Color Chooser application that let’s the user explore the variety of colors available on Meggy Jr.  Meggy Jr’s <em>Simple Library</em> only knows 16 predefined colors. It is possible though to define more colors with the Method EditColor(byte color, byte r, byte g, byte b) in which you simply specify the amount of red, green and blue you want in your final color. Each component takes a byte as input and therefore Meggy can display 4096 different colors, theoretically. In practice you will find that even small values for the blue component will make the resulting color blue.

In my last blog entry I mentioned that it is possibly to write data to the pc via a serial connection. The Color Chooser makes use of this feature and writes back the current color and its components to the pc so you can use the values in another project.

I made a video of the running application. The quality sucks, but you’ll get the idea:

During the programming I used the Meggy Jr Programming Guide, a pretty helpful document. You can get it at the Evil Mad Scientist Laboratories.

The sourcecode of this application is available as download.

Ich weiss garnicht mehr genau wann und wo ich Meggy Jr RGB zum ersten mal gesehen habe, aber mir war sofort klar, dass ich so ein Ding brauche! Meggy ist eine do-it-yourself Spielekonsole. Das bedeutet, dass man es selbst zusammenbaut und optional auch selbst Programme dafür schreibt. Entwickelt wurde das ganze von Evil Mad Scientist Laboratories als open-source Hardwareprojekt. Open-source bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sowohl das Layout der Platine sowie die für die Programmierung benötigten Librarys frei erhältlich sind. In Meggy werkelt ein Atmega 168 Microcontroller vor sich hin. Meggy baut, im Hinblick auf einfache Toolchains und Prototyping-Qualitäten, auf Arduino auf.

Neben dem Microcontroller ist das Display sicherlich mit das größte Feature: Es ist eine LED Matrix bestehen aus 8×8 Elementen, die jeweils eine große Anzahl verschiedener Farben anzeigen können. Eine Auflösung von 8 auf 8 Pixel hört sich zwar klein an, aber schon die mitgelieferten Spiele zeigen, dass durchaus einiges Potential für gute Spiele vorhanden ist. Bisher habe ich sehr spaßige Meggy-Versionen von Frogger und Space Invaders gespielt. Das vorinstallierte Spiel ist ein sidescrolling Shoot-em-up bei dem man laut Beschreibung die Welt vor ein paar Tomaten rettet :) Es gibt sogar ein Meggy Roguelike (hier), allerdings habe ich es noch nicht selbst gespielt.

Aber Meggy eignet sich nicht nur als Spielekonsole. Mittlerweile gibt es auch eine ganze Reihe von Anwendungen die mit Spielen an sich nichts zu tun haben. Begünstigt wird das durch eine Serial Port mit dem man Meggy mit dem Rest der Welt sprechen lassen kann. Durch die Wahl von Arduino als Entwicklungsumgebung genügt dafür eine einzige Zeile für die Initialisierung und anschließend ein Serial.println("..."); um Text den Serial Port runterzuschicken. Als Beispiel sei hier mal das Projekt genannt in dem Meggy zusammen mit einem Arduino WaveShield als Sequenzer benutzt wird: MeggySeq

Hier ein paar Bilder vom Zusammenbauen:

Meggys Platine

Heh, ohne Kommentar..

Halbfertig mit Microcontroller und LED Treiber

Meggy Jr RGB fertig zusammengebaut

Shaderprogrammierung in GLSL, der Shadersprache unter OpenGL, war bisher ein Buch mit sieben Siegeln für mich. Aber da man ja alles lernen kann habe ich mich auf die Suche nach Tutorials gemacht und auch einige sehr gute entdeckt. Die Einführung von Lighthouse3d ist zum Beispiel sehr zu empfehlen. Hier wird wirklich mit den Grundlagen angefangen und erstmal eine Beschreibung geliefert wie die Pipeline der Grafikkarten aufgebaut sind und wo genau die verschiedenen Shader zum Einsatz kommen.

Natürlich muss man die geschriebenen (oder abgetippten) Shader auch irgendwie ausprobieren. Hier fand ich das Programm ShaderDesigner von Typhoon Labs ganz brauchbar. Leider scheint es die Firma nicht mehr zu geben, aber sowohl ShaderDesigner als auch ein ebenfalls super geschriebenes Tutorial für Shader lassen sich nach wie vor von der Seite runterladen.

Schließlich habe ich mich daran gemacht, die Shader auch in einem wirklichen Programm einzusetzen. Hierfür verwende ich die “Light Weight Java Games Library” (LWJGL), meinem Lieblingsbinding von OpenGL an Java. Es stellte sich heraus, dass wenn man mal einen funktionierenden Shader hat, diesen wirklich einfach in ein Programm einbinden kann. Wirklich geholfen hat mir der entsprechende Wikieintrag im LWJGL Wiki. Am besten speichert man Vertex- und Fragmentshader in einer Textdatei und legt sie irgendwo im Projektverzeichnis ab. Im Programm werden die Dateien dann mit ganz gewöhnlichen Hausmitteln erstmal geöffnet und in einem Bytearray gespeichert. Dies muss natürlich sowohl für Vertex- als auch für Fragmentshader passieren:

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ClassLoader loader = ShaderTest.class.getClassLoader();
InputStream is = loader.getResourceAsStream(shadername);
byte[] shadercode = null;
try {
    DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
    dis.readFully(shadercode = new byte[is.available()]);
    dis.close();
    is.close();
} catch (IOException e) {
    System.out.println(e.getMessage());
}

Anschließend werden die Bytearrays in einen ByteBuffer kopiert, den LWJGL lieber mag:

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ByteBuffer shader = BufferUtils.createByteBuffer(shadercode.length);
shader.put(shadercode);
shader.flip();

Nicht vergessen die Buffer zu flippen!
Anschließend teilen wir OpenGL mit, dass wir zwei neue Shaderobjekte brauchen. Dies funktioniert genau wie wenn man eine Textur anlegt: Man teilt OpenGL mit, was man haben will und bekommt ein int zurück, mit dem man das neue Objekt referenzieren kann:

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int vertexShaderID = ARBShaderObjects.glCreateShaderObjectARB(
ARBVertexShader.GL_VERTEX_SHADER_ARB);
int pixelShaderID = ARBShaderObjects.glCreateShaderObjectARB(
ARBFragmentShader.GL_FRAGMENT_SHADER_ARB);

Nachdem die entsprechenden Objekte nun OpenGL bekannt gemacht wurden müssen wir OpenGL nun mitteilen was die Shader genau machen sollen, sprich deren Quellcode übergeben. Danach werden die Shader kompiliert:

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ARBShaderObjects.glShaderSourceARB(vertexShaderID, vertexShader);
ARBShaderObjects.glCompileShaderARB(vertexShaderID);
 
ARBShaderObjects.glShaderSourceARB(pixelShaderID, pixelShader);
ARBShaderObjects.glCompileShaderARB(pixelShaderID);

vertexShader und pixelShader sind die Variablen, die auf die ByteBuffer zeigen und den eingelesenen Quelltext enthalten.
Die beiden Shader werden nun zu einem Programm zusammengebunden. Ein Programm wird dabei ebenso wie ein Shaderobjekt erstellt: bei einem Methodenaufruf erhalten wir ein int mit dem wir das Programm in Zukunft referenzieren. Hat man nur einen Vertex- oder nur einen Fragmentshader zur Hand wird der jeweils andere Teil von OpenGL durch eine Standartimplementierung ersetzt. Zum Schluß werden die Teile ähnlich einem C Programm zusammengebunden.

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int shaderProgramID = ARBShaderObjects.glCreateProgramObjectARB();
ARBShaderObjects.glAttachObjectARB(shaderProgramID, vertexShaderID);
ARBShaderObjects.glAttachObjectARB(shaderProgramID, pixelShaderID);
ARBShaderObjects.glLinkProgramARB(shaderProgramID);

Jetzt sind wir fertig und können den Shader beim Rendern benutzen. Hierzu ruft man im Renderloop bevor das Objekt das den Shader erhalten soll gezeichnet wird die folgende Methode auf

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ARBShaderObjects.glUseProgramObjectARB(shaderProgramID);

Wird anstatt einem Shaderprogramm “0″ übergeben benutzt OpenGL die Standarteinstellungen (fixed Pipeline) zum Rendern.

Ein kleiner Test mit einem Toon-Shader aus dem Lighthouse Tutorial sieht dann zum Beispiel so aus:

Die Veränderung der Farbe des 3d Modells hängt nicht mit dem Licht zusammen sondern wird im Fragmentshader verursacht. Hierzu wird eine Variable vom Javaprogramm aus an den Shader übergeben, die die Zeit seit dem Beginn der Anwendung übergibt. Im Fragmentshader ist die Variable so definiert:

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uniform float TIME_SINCE_INIT;

Bei jedem Durchlauf des Renderloops wird diese Variable vom Javaprogramm neu geschrieben. Um den Schreibvorgang durchzuführen wird vorher die Location der Variable bestimmt. Dazu wird OpenGL der mit 0 terminierte Name der Variablen übergeben. Existiert diese, dann liefert OpenGL eine Location in Form eines Integers zurück und man kann mit einem glUniform1fARB-Aufruf den Wert übergeben.

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ByteBuffer buff = BufferUtils.createByteBuffer(
    "TIME_SINCE_INIT".length()+1);
buff.put( "TIME_SINCE_INIT".getBytes() );
buff.put((byte)0);
buff.flip();
int location = ARBShaderObjects.glGetUniformLocationARB(
    shaderProgramID, buff);
ARBShaderObjects.glUniform1fARB(location, gameLogicTimer.getTime());