BNN CAMP vol.3　インタラクションデザインの現在―プログラミング初心者のためのopenFrameworks入門 1

BNN CAMP vol.3
インタラクションデザインの現在
プログラミング初心者のための
openFrameworks入門 - 1
2013年8月3日
田所淳

Workshop メンバー紹介
‣ BNN CAMP vol.3
‣ インタラクションデザインの現在―プログラミング初心者のた
めのopenFrameworks入門
‣ ワークショップの講師担当：田所淳
‣ 主催: ビー・エヌ・エヌ新社

講師、自己紹介
‣ 田所淳 (たどころあつし)
‣ クリエイティブ・コーダー
‣ 大学非常勤講師など

‣ http://yoppa.org/
screenshot_679

‣ 『Beyond Interaction[改訂第2版] -クリエイティブ・コーディ
ングのためのopenFrameworks実践ガイド』絶賛販売中!!
screenshot_679

Workshop メンバー紹介
‣ せっかくなので、参加者の方同士知り合いましょう
‣ 順番に一言ずつ、自己紹介をお願いします
‣ お1人、1分程度で簡単にお願いします

Workshopの目標
‣ 前半: openFrameworks入門
‣ 開発環境の構築 (Xcode、code::blocks)
‣ サンプルプログラムを動かしてみる
‣ 簡単なアニメーションをつくる
‣ 後半: 構造をつくる
‣ openFrameworksでのプログラムの構造について
‣ 関数、クラス
‣ パーティクルシステムをつくる

Workshopの目標
‣ 最後にはこんなアプリケーションが出来る予定!!

このワークショップのテーマ
‣ openFrameworks入門
‣ openFrameworksに初めて触れる方も大歓迎!!

openFrameworks とは?
‣ C++によるクリエイティブなコーディングのためのオープン
ソースのツールキット
‣ http://openframeworks.cc/
‣ 現在のバージョンは、v0.7.4

事前準備
‣ 以下のファイルが手元にあるか確認
‣ openFrameworks v.0.7.4 本体
‣ Mac: of_v0.7.4_osx_release
‣ Win: of_v0.7.4_vs2010_release
‣ 開発環境
‣ Mac: Xcode
‣ Win: Visual Studio Express 2010
‣ サンプルファイル
‣ openFrameworks_workshop13_v0.7.4-master

openFrameworks とは?
‣ openFrameworksを紹介した映像を鑑賞 (20minくらい)

簡単な歴史
‣ 2004年Zachary Liebermanがニューヨークのパーソンズ美術
大学での大学院のクラスの作品制作のためのツールとして開発
‣ その後、Zachary Lieberman、Theo Watson、Arturo Castroを
主要メンバーとして、世界中の開発者と協力しながら発展

school for poetic computation
‣ Zachary Liebermanさん達による新しい学校
‣ http://sfpc.io/

何故openFrameworksを使うのか?
様々なメディアを駆使した作品を作りたい!!
→ 様々な技術に精通しなくてはならない
サウンド、ビデオ、フォント、画像解析...etc.

openFrameworksを利用すると…
既存の道具(ライブラリ)を設定なしに使用可能
→ 作品制作のための「糊」

開発のための「糊」
OpenGL GLUT FreeImage FreeType
fmod RtAudio QuickTime OpenCV
main.cpp
testApp.h testApp.cpp
ofSimpleApp, ofGraphics, ofImage, ofTrueTypeFont,
ofVideoPlayer, ofVideoGrabber, ofTexture,
ofSoundPlayer, ofSoundStream, ofSerial, ofMath,
ofUtils ...etc.

main.cpp
ofUtils ...etc.
実際に編集する部分

main.cpp
ofUtils ...etc.
openFrameworksの様々な機能

main.cpp
ofUtils ...etc.
openFrameworksの様々な機能
既存のフリーなライブラリ群

openFrameworksを活用した作品
‣ 参考サイト：creative applications
‣ openFrameworksのカテゴリーに多くの作品が掲載
‣ http://www.creativeapplications.net/category/openframeworks/

openFrameworks
開発環境の構築

openFrameworksをダウンロード
‣ openFrameworksのダウンロードページより
‣ http://www.openframeworks.cc/download

openFrameworksをダウンロード
‣ Mac OS Xの方
‣ osx - xcode版をダウンロード
‣ Windowsの方
‣ windows - code::blocks版をダウンロード

openFrameworksの開発環境
‣ openFrameworksには、ProcessingやFlashなどのように専用
の開発環境があるわけではない
‣ それぞれのOSに応じた、C++の開発環境を使用する
‣ Mac OSXの場合 - XCode
‣ Windowsの場合 - Code::Blocks もしくは Visual Studio 2010
‣ Linuxの場合 - Code::Blocks

‣ XCodeをを入手するには → App Store.app を利用する
‣ App Storeで「Xcode」で検索

‣ XCodeのバージョン
‣ OSX 10.6 Snow Leopard以前 → XCode 3.x
‣ OSX 10.7 Lion、 10.8 Mountain Lion → XCode 4.x
‣ Xcodeのバージョンでインタフェイスや設定方法が若干違う
‣ Xcode4にはGitによるバージョン管理機能も

‣ Windowsの方には、code::blocks がおススメ!
‣ フリーウェア
‣ http://www.codeblocks.org/

サンプルを実行してみよう!!
‣ openFrameworksには、大量のサンプルが付属している
‣ どれも素晴しいサンプル!

‣ サンプルの内容 1 of 2
‣ 3d - 3次元表現いろいろ
‣ addons - 拡張機能のサンプル
‣ communication - 外部デバイスとの通信(シリアル通信)
‣ empty - 制作のテンプレートとなる「空」サンプル
‣ events - イベント(プログラムへの外部からのアクション)処理
‣ gl - OpenGLの活用(Shader、VBO、カメラなど)

‣ サンプルの内容 2 of 2
‣ graphics - グラフィクスプログラミング
‣ math - 数式による表現、ノイズ、周期など
‣ sound - 音響生成、サウンドファイルの再生
‣ utils - 補助的な機能の例
‣ video - 動画の再生、カメラからの入力

‣ 「of_v0.7.4_osx_release/examples/」以下のフォルダ内
‣ プロジェクトファイル「.xcodeproj」を開く
‣ 例えば、graphicsExample.xcodeproj
‣ プロジェクトファイルを開くと、自動的にXcodeが起動する

‣ プログラムを実行するには
‣ まず、Schemeのプルダウンより「サンプル名 Debug」を選択
する

‣ 左上の「Run」ボタンを押す

‣ 実行例：graphics example

実習：いろいろなサンプルを実行してみる
‣ まずは、examples以下のサンプルをいろいろ実行してみま
しょう!
‣ いったい何をやっているのかを類推しつつ
‣ うまく実行できない場合は、質問してください

openFrameworks
プログラミング、はじめの一歩

新規にプロジェクトを作成する
‣ 新規にプロジェクトを作成する方法は2つ
‣ 方法1: ProjectGeneratorを利用する
‣ 方法2: 空プロジェクト(EmptyProject)をコピーする

‣ 方法1: ProjectGeneratorを利用する方法ーとても簡単!
‣ projectGeneratorフォルダ内のprojectGenerator.appを起動

‣ 方法1: ProjectGeneratorを利用する方法
‣ 新規プロジェクトの作成手順
‣ 「CLICK TO CHANGE THE NAME」を選択して名前を設定
‣ (もし必要なら)「CLICK TO CHANGE THE NAME」で場所を変更
‣ 「GENERATE PROJECT」で生成
‣ これで新規プロジェクトに必要なファイル一式が生成される

‣ 方法2: 空プロジェクトをコピーする方法
‣ 新規にプロジェクトを作成するには、空プロジェクトをコピー
‣ 空プロジェクトは、下記のものをコピーしてつかう
‣ examples > empty > emptyExample

openFrameworks、フォルダの階層構造
‣ openFrameworksは、フォルダの階層構造がとても大事!!
‣ ここを間違えるとBuildできなくなってしまう

‣ oFルートフォルダ (oF root folder)
‣ openFramewroksの一番先頭(root = 根っこ)の階層
oF root folder

‣ ワークスペース (Workspace)
‣ プロジェクトのまとまりを分類して整理 (examples など)
Workspace

‣ プロジェクト群 (Projects)
‣ この階層に一つ一つのプロジェクトのフォルダが格納
Projects

‣ プロジェクト単体 (a project)
‣ Xcodeのプロジェクトファイルを含んだ単一のプロジェクトの
中身
a project

‣ 今回のワークショップ用に、ワークスペースに一つ専用のフォ
ルダを用意しておきましょう
‣ 例えば、myAppsというフォルダを作成した場合

openFrameworksのコード構造
‣ さしあたって編集するのは、testApp.hとtestApp.cpp
main.cpp
ofUtils ...etc.
ココ

openFrameworksのコード構造
‣ testApp.cppとtestApp.h XCode内の場所
ココ

プロジェクトの中身を開いてみよう!
‣ testApp.cpp を開いてみる!

2つのファイル
‣ testApp.h - ヘッダファイル
‣ プログラム全体で使用される部品 (変数、関数) を宣言
‣ testApp.cpp - 実装ファイル
‣ 実際に何をするかを記述

2つのファイル
‣ ヘッダファイル(.h)と実装ファイル(.cpp)を料理にたとえると…
ヘッダファイル = レシピ
必要な材料の一覧
料理の手順を書き出す

2つのファイル
‣ ヘッダファイル(.h)と実装ファイル(.cpp)を料理にたとえると…
必要な材料の一覧
料理の手順を書き出す
実装ファイル = 料理
料理完成までの過程を
具体的に全て記述

重要な3つのブロック
‣ とりあえず今の段階で重要になるのは、下記の3つ処理のブ
ロック (関数, function)
‣ setup - 準備
‣ update - 更新
‣ draw - 描画
‣ つまり...
‣ 絵を描く準備をしたら継続的に更新しながら描画する

testApp.h では
準備
#pragma once
#include "ofMain.h"
#include "ofxiPhone.h"
#include "ofxiPhoneExtras.h"
class testApp : public ofxiPhoneApp {
!
public:
! void setup();
! void update();
! void draw();
! void exit();
!
! void touchDown(ofTouchEventArgs &touch);
! void touchMoved(ofTouchEventArgs &touch);
! void touchUp(ofTouchEventArgs &touch);
! void touchDoubleTap(ofTouchEventArgs &touch);
! void lostFocus();
! void gotFocus();
! void gotMemoryWarning();
! void deviceOrientationChanged(int newOrientation);
準備

testApp.h では
準備
#pragma once
#include "ofMain.h"
!
public:
! void setup();
! void update();
! void draw();
! void exit();
!
! void lostFocus();
! void gotFocus();
更新

testApp.h では
準備
#pragma once
#include "ofMain.h"
!
public:
! void setup();
! void update();
! void draw();
! void exit();
!
! void lostFocus();
! void gotFocus();
描画

testApp.cpp では
準備
#include "testApp.h"
//--------------------------------------------------------------
void testApp::setup(){
}
//--------------------------------------------------------------
void testApp::update(){
}
//--------------------------------------------------------------
void testApp::draw(){
}
//--------------------------------------------------------------
void testApp::keyPressed(int key){
}
//--------------------------------------------------------------
void testApp::keyReleased(int key){
}
//--------- 後略 ---------
準備

testApp.cpp では
準備
//--------------------------------------------------------------
}
//--------------------------------------------------------------
}
//--------------------------------------------------------------
}
//--------------------------------------------------------------
}
//--------------------------------------------------------------
}
//--------- 後略 ---------
更新

testApp.cpp では
準備
//--------------------------------------------------------------
}
//--------------------------------------------------------------
}
//--------------------------------------------------------------
}
//--------------------------------------------------------------
}
//--------------------------------------------------------------
}
//--------- 後略 ---------
描画

図形を描いてみる!
‣ まず円を描いてみましょう
‣ 何を指定したら円を描けるのか、を考える

‣ 座標系：画面の中の場所(点)を指定するしくみ
‣ 横 (x座標) と縦 (y座標) で考える
‣ openFramewroksの場合、原点 (0, 0) は左上
x座標
y座標
原点 (0, 0)

‣ 例えば、(80, 60) の点(x = 80, y = 60)だったら
‣ 左上の点から、80pixel右、上から60pixel下にいったところ
80
60
(0, 0)

‣ 中心の位置(座標 = x, y)と半径( r )の長さがわかれば円は描くこ
とができる!
(x, y)
r

‣ openFrameworksでは、下記のように指定する
‣ ofCircle (中心のx座標, 中心のy座標, 半径の長さ);
‣ 例：
‣ ofCircle (100, 200, 50);
‣ 座標(100, 200) を中心に、半径50の円を描く

やってみよう!!
< 前略 >
//--------------------------------------------------------------
}
//--------------------------------------------------------------
ofCircle(512, 384, 200);
}
//--------------------------------------------------------------
void testApp::exit(){
}
< 後略 >
Text

やってみよう!!
‣ 円が描けた!

参考：oFの命令を調べる
‣ 円以外の形を描きたくなったとき、どうやって調べる?
‣ リファレンスを参考にすると良い
‣ http://www.openframeworks.cc/documentation

色を塗ってみる
‣ コンピュータの画面はどうなっているのか?
‣ コンピュータの画面を拡大していくと...
‣ 縦横に並んだ点の集合 → ピクセル (Pixel)
‣ 一つのピクセルは赤、緑、青の三原色から成り立っている

色を塗ってみる
‣ 色を指定するには?
‣ R(赤) G(緑) B(青)の三原色で指定する
‣ 加法混色 (光の三原色であることに注意) ←→ 色料の三原色

色を指定するには?
‣ openFrameworks で色を指定するには?
‣ ofSetColor を使用する
‣ ofSetColor (Red, Green, Blue, Alpha);
‣ それぞれの色の範囲は 0 ∼ 255
‣ Alphaは透明度をあらわす
‣ 色を指定した以降の図形に適用される
‣ 例：
‣ ofSetColor(0, 127, 255, 127);

//--------------------------------------------------------------
}
//--------------------------------------------------------------
}
//--------------------------------------------------------------
ofSetColor(0, 127, 255, 200);
ofCircle(412, 384, 200);
ofSetColor(255, 127, 0, 200);
ofCircle(612, 384, 200);
}
< 後略 >

‣ 色がついた!

背景色や描画方法の初期設定
‣ setup() に様々な初期設定を行う
‣ 透明度を有効に - ofEnableAlphaBlending();
‣ 円を描画する精度 - ofSetCircleResolution(分割数);
‣ 背景色 - ofBackground(R, G, B);

//--------------------------------------------------------------
! ofEnableAlphaBlending();
! ofSetCircleResolution(64);
! ofBackground(0, 0, 0);
}
//--------------------------------------------------------------
!
}
//--------------------------------------------------------------
ofSetColor(0, 127, 255, 200);
ofCircle(412, 384, 150);
ofSetColor(255, 127, 0, 200);
ofCircle(612, 384, 150);!
}
< 後略 >

図形を動かしてみよう!
‣ いよいよ図形を動かしてみましょう!
‣ 円を画面の中心を軸にして、ぐるぐる回転させてみます

‣ 回転運動をするには…
‣ 現在の回転角度を憶えておかなければならない
‣ 次のコマで現在の回転角度から少し変化させるため
‣ 値を憶えるための仕組み → 「変数 (veriables)」
時間

‣ 変数とは?
‣ 一時的に値（文字、文字列、数字など）を記憶しておく場所
‣ データを入れておく「箱」のようなもの
変数
ver

‣ データ型 - 値の種類
‣ よく用いられるデータ型
‣ int：整数 (-1, 0, 1, 2, 3....)
‣ ﬂoat：少数 (-0.01, 3.14, 21.314)
‣ bool：ブール値、真か偽か、(true, false)
‣ char：1文字分のデータ(a, b, c, d...)
‣ string：文字列 Hello World!
変数
int ﬂoat char

‣ 宣言：使用する変数の名前の箱を準備する
‣ 代入：変数の箱に値を入れる
‣ 演算：変数の値を計算する
変数
int hoo;
hoo = 0;
hoo = hoo + 1;

‣ 回転角度を記録する箱
‣ 小数点以下の値は必要ないので、int の箱 (int型という) で
‣ testApp全体で使用する変数は、ヘッダファイル( = レシピ ! )に
記述する
回転角度 (int rotation)

#pragma once
#include "ofMain.h"
class testApp : public ofBaseApp{
!
public:
! void setup();
! void update();
! void draw();
!
! void keyPressed (int key);
! void keyReleased(int key);
! void mouseMoved(int x, int y );
! void mouseDragged(int x, int y, int button);
! void mousePressed(int x, int y, int button);
! void mouseReleased(int x, int y, int button);
! void windowResized(int w, int h);
! void dragEvent(ofDragInfo dragInfo);
! void gotMessage(ofMessage msg);
!
! int rotation;
};
‣ testApp.h を編集
追加

‣ 実装ファイル testApp.cpp にも変更を加える
‣ setup( )：
‣ フレームレート(1秒間に更新する回数)を設定
‣ update( )：
‣ 1コマ描画するごとに角度を更新
‣ draw( )：
‣ 設定した角度回転してから、円を描く

//--------------------------------------------------------------
!
! ofEnableAlphaBlending();
! ofSetCircleResolution(64);
! ofBackground(0, 0, 0);
! ofSetFrameRate(60);
!
! rotation = 0;
}
‣ testApp.cpp を編集
追加
追加

//--------------------------------------------------------------
! rotation = rotation + 5;
}
//--------------------------------------------------------------
!
! ofRotateZ(rotation);
!
! ofSetColor(0, 127, 255, 200);
! ofCircle(412, 384, 150);
! ofSetColor(255, 127, 0, 200);
! ofCircle(612, 384, 150);
!
}
追加
追加

‣ あれ、なんか意図と違う…?

‣ ofRotateZ() は原点を中心軸にして回転する
‣ 左上を中心に回転 → 画面の中心を軸にしたい

‣ 回転軸を移動するには → 座標全体の位置を移動する
‣ ofTranslate(x, y) 座標全体を移動する命令
(0, 0)
(0, 0)
ofTranslate(x, y)

‣ 画面の中心点を求める：画面サイズが変化するたびに計算する
のは面倒 → 便利な関数が存在する!!
‣ ofGetWidth() 画面の幅、ofGetHeight() 画面の高さ
‣ つまり画面の中心点は (ofGetWidth()/2, ofGetHeight()/2)
ofGetWidth()
ofGetHeight()
(ofGetWidth()/2, ofGetHeight()/2)

//--------------------------------------------------------------
! ofTranslate(ofGetWidth()/2, ofGetHeight()/2);
!
! ofSetColor(0, 127, 255, 200);
! ofCircle(-100, 0, 150);
! ofSetColor(255, 127, 0, 200);
! ofCircle(100, 0, 150);
!
}
追加
変更
変更

‣ 画面の中心を軸にして回転!!

‣ さらに変化をつけてみる
‣ マウスの現在位置で、パラメーターを変化させる
‣ マウスの現在位置の取得：mouseX、mouseY
‣ mouseX - 現在のマウスのX座標
‣ これを、回転スピードに割りあてる
‣ mouseY - 現在のマウスのY座標
‣ これを、円の半径に割りあてる

//--------------------------------------------------------------
! rotation = rotation + mouseX / 4.0;
}
//--------------------------------------------------------------
! ofTranslate(ofGetWidth()/2, ofGetHeight()/2);
!
! ofSetColor(0, 127, 255, 200);
! ofCircle(-100, 0, mouseY / 2.0);
! ofSetColor(255, 127, 0, 200);
! ofCircle(100, 0, mouseY / 2.0);
!
}
変更
変更
変更

‣ 半径と回転スピードを変化させながら、高速回転!!

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