欢迎您访问程序员文章站本站旨在为大家提供分享程序员计算机编程知识！
您现在的位置是： 首页  >  IT编程

开源框架 openFrameworks

程序员文章站 2022-05-29 08:33:41
转自：https://www.cnblogs.com/lidabo/p/9134174.html 此处仅供学习，版权属原作者； 作为一个图形图像方向的研究生，我经常都在和 OpenGL 、OpenCV 等多种 C++ 库打交道。这些库遵循着不同的规则和用法；另外，为了让自己的程序具有更多的交互能力， ......

作为一个图形图像方向的研究生，我经常都在和 opengl 、opencv 等多种 c++ 库打交道。这些库遵循着不同的规则和用法；另外，为了让自己的程序具有更多的交互能力，编写界面也是一个家常便饭的工作。

然而，随着工程复杂性的增加，库的管理和界面的维护也变得越来越困难：一方面，库的增加和删除不仅会增加学习成本，也会对系统的逻辑层带来影响。而另一方面，如果要让自己的项目易于维护，就要尽可能地应用设计模式，让逻辑和界面分离。但对于科研，一味陷入设计模式的桎梏又会带来过早优化的问题，影响科研进度。

直到后来，我接触到了 openframeworks ，简直有种相逢恨晚的感觉。openframeworks 封装了常用的 c++ 库，在此基础上提供了一个直观统一的接口，也大幅简化了编写界面的流程，使得开发图形程序变得很轻松。

本文将为大家介绍这个让人着迷的开发框架 —— openframeworks。

什么是 openframeworks

openframeworks（以下简称 of） 是一个开源的、跨平台的 c++ 工具包，它的设计目的为开发创造过程提供一个更加简单和直观的框架。

开源框架 openFrameworks

of 的强大之处在于，它不仅是一个通用的胶水（glue），同时它还封装了多种常用的库，包括：

这些库虽然遵循着不同的规则和用法，但 of 在它们基础上提供了一个通用的接口，使得使用它们变得很容易。

除此之外，of 的另一亮点在于它具有很好的跨平台特性。目前它支持 5 种操作系统（windows、osx、linux、ios、android）以及 4 种 集成开发环境（xcode、code::blocks、visual studio、eclipse）。

安装和配置 of

下面介绍如何在 linux 下安装和配置 of 。

下载 of

访问 of 的，找到适用于你的操作系统和 ide 的版本，点击下载。例如，我的计算机是 linux arch 64位的系统，所以选择的是 code::blocks (64 bit)。

开源框架 openFrameworks

安装依赖

下载完成后，将其解压，开启终端，cd 到解压后目录，例如：

 

1
$ cd $home/documents/programming/openframeworks

 

之后，根据你的 linux 发行版的不同，cd 进入 scripts/linux/<操作系统发行版名称> ，例如：

 

1
$ cd scripts/linux/archlinux

 

执行两个命令，安装 code::block 和其他依赖（需要 root 权限）：

 

1
2
3
$ sudo ./install_codeblocks.sh
$ sudo ./install_dependencies.sh
$ sudo ./install_codecs.sh

 

编译 of

安装完依赖后，回到上一级目录：

 

1
$ cd ..

 

编译 of：

 

1
$ ./compileof.sh

 

编译过程中，如果你和我一样遇到找不到 freetype.h 的问题，可能是 freetype 在 2.5.1 之后改变了头文件的结构导致的。需要将根目录里的 /libs/openframeworks/graphics/ 目录下的 oftruetypefont.cpp 开头部分改为：

 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
#include "ft2build.h"
/* corrected setup of include files for freetype as of 2.5.1 dh
#include "freetype2/freetype/freetype.h"
#include "freetype2/freetype/ftglyph.h"
#include "freetype2/freetype/ftoutln.h"
#include "freetype2/freetype/fttrigon.h"
*/
#include ft_freetype_h
#include ft_glyph_h
#include ft_outline_h
#include ft_trigonometry_h

 

此时的 of 已经可以工作了。我们可以测试它提供的示例。cd 到根目录里的 /examples/gui/guiexample/ 目录，编译该工程并执行：

 

1
2
$ make
$ make run

 

将会运行一个界面如下图的程序。与左侧面板里的控件交互将可以改变该形状的属性1 1多阅读 example 的示例代码是个好习惯。。

开源框架 openFrameworks

编译项目生成器

为了方便日后创建工程，of 还提供了一个项目生成器 projectgenerator 。使用它前同样需要先编译。回到 compileof.sh 脚本所在的目录，敲入如下命令：

 

1
$ ./compilepg.sh

 

完成后，在 of 的根目录下找到 projectgenerator 目录，进去里面可以找到 projectgenerator ，我们可以执行它：

 

1
2
$ cd ../../projectgenerator
$ ./projectgenerator

 

程序界面如下图所示。点击左侧的每个黑色按钮将可以修改项目名、生成路径，以及依赖的插件（addon)。

开源框架 openFrameworks

点击右下角的 generate project 按钮后，将会在 path 字段指定的路径中生成一个项目，如上图所示就是 /home/ehome/documents/programming/openframeworks/apps/myapps/mysketch ：

 

1
2
3
$ cd /home/ehome/documents/programming/openframeworks/apps/myapps
$ ls
addons.make bin config.make makefile mysketch.cbp mysketch.workspace src

 

其中：

  • addons.make 文件 - 用于维护这个工程所依赖的插件列表；
  • config.make 文件 - 用于添加查找路径，修改优化标记以及其他的设置；
  • makefile 文件 - 工程的 makefile ，一般不需要直接修改它。在 of 中，make 的目标包括：
    • debug：生成带有调试标记的可执行程序；
    • release：生成经编译器优化的可执行程序；
    • clean：清除目标文件和可执行程序；
    • cleandebug：只清除 debug 目标的生成结果；
    • cleanrelease：只清除 release 目标的生成结果；
    • help：打印帮助信息；
    • run：执行生成的可执行程序。
  • mysketch.cbp 和 mysketch.workspace 文件 - code::blocks 的工程文件。

注册环境变量

我们可以看看 makefile 文件的内容：

 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
$ cat makefile
# attempt to load a config.make file.
# if none is found, project defaults in config.project.make will be used.
ifneq ($(wildcard config.make),)
include config.make
endif
 
# make sure the the of_root location is defined
ifndef of_root
of_root=../../..
endif
 
# call the project makefile!
include $(of_root)/libs/openframeworkscompiled/project/makefilecommon/compile.project.mk

 

如上所示，编译 openframeworks 的工程时，系统需要从 of 的根路径中引入另一个名为 compile.project.mk 的 makefile，这个根路径存储在 of_root 变量中，默认值是 ../../.. ，即当前目录往上三级的目录。之所以使用这个默认值，是因为使用 projectgenerator 生成的项目都默认存放在 of根目录/apps/myapps 目录下。为了方便在其他地方创建和编译工程，可以人为地定义一个 of_root 变量。将下面这一行添加到用户主目录下的 .bashrc 文件中：

 

1
export of_root=<你的 of 根目录>

 

入门实例

接下来将介绍如何开发基于 of 的 c++ 程序2 2主要参考了 jeff crouse 所编写的教程 oftutorials - chapter 1 - getting started。。

testapp.cpp

双击 mysketch.cbp 文件，打开 code::blocks 开发环境，在左边的项目管理器中双击打开 test.app 文件。如下图所示：

开源框架 openFrameworks

testapp.cpp 将会是你的好朋友。在编辑窗口中，你可以看到如下的内容：

 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
#include "testapp.h"
 
//--------------------------------------------------------------
void testapp::setup(){
 
}
 
//--------------------------------------------------------------
void testapp::update(){
 
}
 
//--------------------------------------------------------------
void testapp::draw(){
 
}
 
//--------------------------------------------------------------
void testapp::keypressed(int key){
 
}
 
...

 

上面的代码包含了 4 类函数：

  • setup - 这个函数将在应用程序生命期的最开始就被调用，甚至在你编写的程序窗口打开之前。利用这个函数，我们可以做一些准备工作，例如在窗口打开之前，先修改窗口的大小；
  • update 和 draw - 当 setup 函数运行完成后，系统将进入一个 update 和 draw 不断交替运行的循环，这个循环将持续到程序结束。也就是说，setup() 运行完成后，update() 开始运行，然后是 draw() ，然后又是 update() ，然后又是 draw() …… 3 3这个交替频率就是帧率，它的默认值取决于你的电脑的处理速度。update() 通常用来更新你的程序的状态（例如改变变量的值），而 draw() 则常用来在你的窗口中绘制内容；
  • keypressed、keyreleased、mousemoved、mousedragged、mousepressed、mousereleased、windowresized, gotmessage、dragevent - 与前面三种函数不同，这类函数仅当用户触发某类事件才会被调用。

我们先试着直接编译这个项目，此时的程序窗口里还没有东西：

绘制图形

之后，我们可以试着在窗口中画一个圆。of 提供了 ofcircle 函数用于绘制圆。

往 draw 函数里头添加一句内容，：

 

1
2
3
void testapp::draw(){
ofcircle(200, 300, 60);
}

 

第二行告诉系统在坐标 (200, 300) 处画一个半径为 60 的圆。

添加颜色

现在这个圆看起来很单调，可以给这个圆添加颜色。of 提供了 ofsetcolor 函数用于设置颜色。将 draw() 函数改为：

 

1
2
3
4
void testapp::draw(){
ofsetcolor(255, 0, 255);
ofcircle(200, 300, 60);
}

 

新加的这一行（第2行）告诉系统在绘制图形前选择一个颜色，这个颜色的 r、g、b 三原色的色值分别为 (255, 0, 255) 。

我们可以用同样的方法再画一个青色的圆：

 

1
2
3
4
5
6
7
void testapp::draw(){
ofsetcolor(255, 0, 255);
ofcircle(200, 300, 60);
 
ofsetcolor(0, 255, 255);
ofcircle(500, 500, 100);
}

 

其他的形状

除了画圆，of 也可以画其他的图案：

  • ofrect - 画一个矩形。参数是：(x, y, width, height) ；
  • oftriangle - 画一个三角形。参数是三个顶点的坐标：(x1, y1, x2, y2, x3, y3)
  • ofline - 画一条线段。参数是两个端点的坐标 (x1, y1, x2, y2)
  • ofellipse - 画椭圆。参数是：(x, y, width, height)
  • ofcurve - 画一条从点 (x1, y1) 到 (x2, y2) 的贝塞尔曲线，曲线的形状由两个控制点 (x0, y0) 和 (x3, y3) 控制 4 4贝塞尔曲线 的控制点比较难以掌握。如果你用过 photoshop 里的钢笔工具，你大概就会明白是怎么一回事。。

让形状动起来

接下来我们将编写代码让窗口里的图形动起来。主要的思路就是用两个变量控制圆的坐标，然后在程序的运行过程中改变这个变量。在 test.cpp 文件的开头声明两个变量，分别用于存放圆的 x 坐标和 y 坐标：

 

1
2
3
4
#include "testapp.h"
 
int mycirclex;
int mycircley;

 

在 setup() 函数中为这两个变量添加初始值 5 5别忘了前面介绍的。：

 

1
2
3
4
void testapp::setup(){
mycirclex = 0;
mycircley = 200;
}

 

用这两个变量绘制图形：

 

1
2
3
4
void testapp::draw(){
ofsetcolor(255, 0, 255);
ofcircle(mycirclex, mycircley, 60);
}

 

要在运行过程中修改这两个变量，可以在 update() 函数中编写相关代码。例如，让这个圆一直向右移动，当超出屏幕时，再回到原来开始的地方：

 

1
2
3
4
5
void testapp::update(){
mycirclex++;
if (mycirclex > ofgetwindowwidth())
mycirclex = 0;
}

 

其中，第 3 行的 ofgetwindowwidth() 函数用来获取窗口的宽度6 6如果不考虑拉伸窗口，也可以用 1024 这个值代替，因为 of 的默认窗口大小是 1024x768 。。

改变帧率

你可能会发现上面的程序在运行的时候有一个问题：圆圈的运动存在时快时慢的情况。如前面所说，这是由于你的程序的帧率，或者说 update() 函数和 draw() 函数交替执行的频率不稳定造成的。在 draw() 函数中添加下面这一行代码可以在窗口的左上方显示帧率信息：

 

1
ofdrawbitmapstring(oftostring(ofgetframerate())+"fps", 10, 15);

 

你可以发现这个数值会在程序运行的过程中存在较大波动，尤其是当你同时还在执行其他耗费计算资源的任务时，这个数值会下降得更加明显，相应的这个圆圈的运动速度也会跟着变慢。

让窗口中的动画变得更加平滑的方法是把帧率限制在一个合理的值，例如 60 fps ：

 

1
2
3
4
5
6
void testapp::setup(){
ofsetframerate(60);
 
mycirclex = 300;
mycircley = 200;
}

 

如果你觉得经过这么一改动之后这个圆圈慢的让你无法忍受，你可以通过修改圆圈的移动速度来加速。例如：

 

1
2
3
4
5
void testapp::update(){
mycirclex+=4;
if (mycirclex > ofgetwindowwidth())
mycirclex = 0;
}

 

添加交互

接下来，我们将为这个程序添加键盘和鼠标的交互。要添加键盘交互，可以通过修改 keypressed() 函数和 keyreleased() 函数来完成。其中，keypressed() 捕获的是按下键盘按键的事件，而 keyreleased() 捕获的是松开键盘按键的事件 7 7额外提一下， of 似乎并不能很好的识别 dvorak 等其他键盘布局。解决方法见。。

例如：

 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
void testapp::keypressed(int key){
if('w' == key || 'w' == key)
{
mycircley-=4;
}
if('s' == key || 's' == key)
{
mycircley+=4;
}
if('a' == key || 'a' == key)
{
mycirclex-=4;
}
if('d' == key || 'd' == key)
{
mycirclex+=4;
}
}

 

将通过 w 、s、a、d 四个按键控制圆圈的运动。出于鲁棒性考虑，小写和大写的字母都要考虑进去，因为按键是通过十进制的 ascii 码来判断的，而大写字母和小写字母的 ascii 码是不同的。上面的代码也可以等价的用 ascii 码来代替8 8温馨小提示：linux 下可以通过 man ascii查询每个字母对应的 ascii 编码。一般人我不告诉他。：

 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
void testapp::keypressed(int key){
if(119 == key || 87 == key) // w key
{
mycircley-=4;
}
if(115 == key || 83 == key) // s key
{
mycircley+=4;
}
if(97 == key || 65 == key) // a key
{
mycirclex-=4;
}
if(100 == key || 68 == key) // d key
{
mycirclex+=4;
}
}

 

添加鼠标事件则通过修改 mousemoved() 、mousedragged()、mousepressed() 和 mousereleased() 来完成，顾名思义，分别捕获的是鼠标的移动、拖拽、单击、松开操作。

 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
void testapp::mousemoved(int x, int y ){
 
}
 
void testapp::mousedragged(int x, int y, int button){
 
}
 
void testapp::mousepressed(int x, int y, int button){
 
}
 
void testapp::mousereleased(int x, int y, int button){
 
}

 

例如，我们可以编写代码实现鼠标拖动圆圈：

 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
void testapp::mousedragged(int x, int y, int button){
if (0 == button) { // left button
float distance = ofdist(mycirclex, mycircley, x, y);
 
if (distance < 100){
mycirclex = x;
mycircley = y;
}
}
}

 

第 2 行用于判断触发此事件的按键是否为左键；第 3 行的 ofdist() 函数用于计算鼠标当前位置和圆心的距离。如果这个距离小于半径 100 ，则可以判断当前鼠标落在这个圆圈的范围以内，可以用鼠标的位置代替圆心的位置。

其他优化

调整圆圈精度

如果近一点观察圆圈，你可能会发现圆圈的周围有点粗糙。

可以修改圆圈的绘制精度来让圆圈更加平滑。在 setup() 函数中添加这一句：

 

1
ofsetcircleresolution(120);

 

抗锯齿和垂直同步

抗锯齿和垂直同步也是常常使用的优化画面的手段：

 

1
2
ofsetverticalsync(true);
ofenablesmoothing();

 

实用的插件

of 的另外一大杀手锏在于它的社区非常活跃，现在已经开发出了数量可观的第三方插件。这里只收集了极小一部分实用插件。更全面的插件列表可以访问  9 9什么？有墙？！其实几乎所有插件都是托管在 github 上的。所以如果在 github 上搜 “ofx” ，也可以找到这些 of 插件哦。。

  • ofxui - 华丽丽的 ui 库。提供了很多新颖而实用的界面控件。
  • ofxcv - opencv 的另一套可选的 of 插件（of 自带一个 ofopencv 插件）；
  • ofxlibrocket - 对  库的封装，这个库允许你使用 html 和 css 来布局 c++ 窗口；
  • ofxtruetypefontuc - 对 oftruetypefont 类的扩展，使其支持 unicode 字符（例如汉字）；
  • ofxpcl - 对 pcl（一个专门用于处理点云的库） 的封装；
  • ofxtimeline - 一个用来绘制可编辑的 timeline 控件的插件；
  • ofxmidi - midi 音乐的插件；
  • ofxspeech - 语音识别插件；
  • ofxvideorecorder - 录制视频插件；
  • ofximagesequence - 一个用于像播放视频一样播放图像序列的插件；
  • ofxgifencoder - 生成 gif 动画的插件；
  • ofxvolumetrics - 简单的体绘制插件；
  • ofxdelaunay -
  • ofxfft - 对两个用于进行傅里叶变换的库 fftw 和 kissfft 的封装；
  • ofxnodejs - 桥接 node.js 的插件；
  • ofxlua - 桥接 lua 的插件；
  • ofxbox2d - 对流行的 2d 物理模拟库  的封装；
  • ofxbullet - 对另一个物理模拟库 bullet physics 的封装；
  • ofxlearn - 通用的机器学习插件，支持分类、回归、聚类等任务；
  • ofxjson - 对 json 库 jsoncpp 的封装；
  • ofxhttpserver - 一个基于  的 http 服务器插件；
  • ofxaddontemplate - 一个空的目录框架，可以借鉴它自己编写插件（这都有……--bb）。

使用这些插件的方法很简单：

  1. 访问这个插件的 github 项目主页；
  2. 复制它的代码仓库地址；
  3. 进入你的 of 根目录下的 addons 目录，git clone 这个项目；
  4. 如果这个项目自带 example ，可以直接 make && make run 编译和执行它看看结果。

相关链接

上一篇： iOS 中事件的响应链和传递链

下一篇： 后台开发小白必学服务器框架——UDPServer

推荐阅读