Использование OpenGL в Java

Роман Подобедов, romka.demonews.com

1. Принципы реализации OpenGL в Java

В настоящее время Java очень широко распространена и все больше и больше различных технологий переносятся на этот язык. Не исключением является и OpenGL. OpenGL дополняет Java таким образом, что перспективные технологии 3D графики становятся реальностью при написании апплетов для WEB с помощью Java. OpenGL реализован в Java посредством дополнительных расширений и библиотек. Существует несколько видов этих библиотек, все они выпускаются различными небольшими компаниями. Коммерческие библиотеки я рассматривать не буду, а рассмотрю самую распространенную и самое главное бесплатную (GNU лицензия) библиотеку GL4Java (Ее можно взять по адресу http://www.jausoft.com). Кроме того, эта библиотека имеет меньше всего недостатков и вдобавок к этому существует практически под все операционные системы. Поэтому далее мы будем рассматривать именно эту библиотеку.

Хоть Java и OpenGL являются мультиплатформенными, GL4Java устанавливается на различные платформы по разному. GL4Java является связующим элементом между Java и конкретной реализацией OpenGL на данной платформе. Например в Windows OpenGL реализован через динамическую библиотеку opengl32.dll и GL4Java позволяет обращаться из Java апплетов к функциям этой библиотеки. Конечно для каждой конкретной операционной системы существуют библиотеки GL4Java, откомпилированные именно под эту операционную систему.

Но существует небольшая хитрость. Так как в Java апплетах запрещено использование локальных файлов пользователя, то возникает вопрос, каким образом программа на Java обращается к динамическим библиотекам Windows? Сделано это таким образом, что в GL4Java имеются специальные библиотеки (называемые wrapper библиотеками, т.е. находящимися между Java и OpenGL библиотеками), к которым возможно обращение из Java апплетов. Таким образом через эти библиотеки происходит уже непосредственное обращение к библиотекам OpenGL. Еще одной особенностью такой реализации является то, что скорость работы Java апплета сравнима со скоростью стандартных OpenGL программ, написанных например на C/C++, так как OpenGL команды обрабатываются не в интерпретаторе Java, а выполняются системой, обращаясь к локальным библиотекам.

2. Построение Java апплета с использованием OpenGL

Построение апплета мало чем отличается от стандартного. Рассмотрим на примере, приведенном ниже.

Класс MainApp - это основной класс апплета, наследуемый от класса Applet. Класс MainGL наследуется от специального класса GLAnimCanvas, который определен в библиотеке GL4Java. От этого класса должны наследоваться классы, которые отвечают за рисование на поверхности OpenGL апплета. GLAnimCanvas унаследован от класса GLCanvas и является его расширением, добавляя поддержку потоков для анимации. В основном большинство OpenGL апплетов используют именно этот класс.

Рассмотрим теперь, какие основные методы (которые необходимы для работы OpenGL программы) можно переопределять в своем классе и для чего они нужны.

public void preInit() - Вызывается до того как создается OpenGL контекст. Обычно используется для установки параметров OpenGL, например использование двойной буфферизации.

public void init() - Вызывается после того, как создается OpenGL контекст. Тут можно вызывать команды установки проекции OpenGL и другие команды по инициализации.

public void display() - Это метод, который вызывается для того, чтобы перерисовать содержимое на поверхности для рисования. В данном примере он вызывается автоматически, но его можно вызывать и самостоятельно. В этом методе вызываются команды OpenGL, отвечающие за рисование.

Это в принципе и все, что нужно знать. Подробную информацию, а также дополнительные методы смотрите в документации по GL4Java.

Процесс написания OpenGL программы на Java, мало чем отличается от программы на C/C++. Единственное, что хочу отметить, это то, что перед OpenGL командой надо ставить "gl." (gl с точкой), соответственно перед командой из GLU библиотеки "glu." и т.д.

Далее я привожу пример (скелет) апплета на Java, использующего OpenGL.

// Подключаем библиотеки GL4Java import gl4java.GLContext; import gl4java.awt.GLCanvas; import gl4java.awt.GLAnimCanvas; // Подключаем стандартные библиотеки Java import java.awt.*; import java.awt.event.*; import java.lang.Math; import java.applet.*; // Наш основной класс GL class MainGL extends GLAnimCanvas { // Конструктор public MainGL(int w, int h) { super(w, h); } // Преинициализация public void preInit() { doubleBuffer = true; // Устанавливаем двойную буфферизацию } // Инициализация. Устанавливаем OpenGL проекции public void init() { gl.glMatrixMode(GL_PROJECTION); gl.glLoadIdentity(); gl.glOrtho(-5.0, 5.0, -5.0, 5.0, 2.0, 50.0); gl.glMatrixMode(GL_MODELVIEW); gl.glTranslatef(0, 0, -5); glj.gljCheckGL(); glj.gljMakeCurrent(false); gl.glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE); } // Функция рисования. public void display() { if (glj.gljMakeCurrent() == false) return; // Если есть какие то проблемы с OpenGL, то выходим // Тут идет стандартный поток OpenGL комманд gl.glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); // ... OpenGL команды ... glj.gljSwap(); // Отображаем буффер на экран (при двойной буфферизации) } } // Основной класс апплета public class MainApp extends Applet { MainGL glmain = null; // Инициализация апплета public void init() { setLayout(null); setSize(640,480); // Размер апплета glmain = new MainGL(640, 480); // Создаем наш GL объект glmain.setBounds(0,0,640,480); // Устанавливаем параметры для него add(glmain); // И добавляем его к нашему апплету } // Эта функция вызывается тогда, когда апплет стартует public void start() { glmain.start(); } // Эта функция вызывается тогда, когда апплет останавливается public void stop() { glmain.stop(); } // Эта функция вызывается тогда, когда апплет уничтожается public void destroy() { glmain.stop(); glmain.cvsDispose(); } }