Xây dựng ứng dụng 3D với Android 1 ______________________________________________________________________ NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày Tháng Năm Giảng Viên Hướng Dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) Xây dựng ứng dụng 3D với Android 2 ______________________________________________________________________ NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Ngày Tháng Năm Giảng Viên Phản Biện (Ký và ghi rõ họ tên) Xây dựng ứng dụng 3D với Android 3 ______________________________________________________________________ LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Công Nghệ Thông Tin cùng toàn thể các thầy cô trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM đã truyền đạt cho chúng em những kiến thức quý giá trong suốt những năm học vừa qua. Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Minh Đạo đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo chúng em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Cuối cùng tôi xin cảm ơn các bạn trong khoa Công Nghệ Thông Tin, những người đã giúp đỡ, chia sẽ kiến thức, tài liệu trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu đề tài. Trong phạm vi khả năng cho phép, chúng em đã rất cố gắng để hoàn thành đề tài một cách tốt nhất. Song, chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em kính mong nhận được sự cảm thông và những ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn. Nhóm sinh viên thực hiện Nguyễn Chí Tâm Nguyễn Phi Cường 06/ 2011 MỤC LỤC Xây dựng ứng dụng 3D với Android 4 ______________________________________________________________________ DANH MỤC HÌNH Mở đầu Hiện nay ngành công nghiệp phần mềm đang rất phát triển và ngành công nghiệp phần mềm trên điện thoại di động cũng không nằm ngoài xu thế đó. Tuy còn nhiều hạn chế trong phần cứng của điện thoại di động nhưng nó đã thể hiện được sức mạnh của Xây dựng ứng dụng 3D với Android 5 ______________________________________________________________________ mình trong rất nhiều các lĩnh vực khác nhau như giải trí, các tiện ích, thanh toán điện tử v.v… Ngành công nghệ phần mềm di động vẫn còn khá non trẻ ở Việt Nam vì vậy việc nghiên cứu và phát triển các ứng dụng trên di động là rất cần thiết. Các hệ điều hành như Window Mobile, Symbian… phần nào cũng gây ít nhiều khó khăn cho những ai có ý định xây dựng các ứng dụng trên nó. Đối với Window Mobile là một công nghệ của Microsoft và hoàn toàn đóng đối với người dùng, nhà phát triển ứng dụng chỉ dựa hoàn toàn vào công nghệ mà Microsoft cung cấp, còn Symbian thì việc cấu hình để có thể lập trình trên nó cũng vô vàn khó khăn, đặc biệt là nó sử dụng ngôn ngữ C/C++ để làm nền tảng lập trình rõ ràng là không thuận tiện trong việc phát triển ứng dụng. Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, Google đã mạnh dạn nghiên cứu và đưa ra một nền tảng hệ điều hành mới, đó chính là Android. Một nền tảng hệ điều hành mã nguồn mở hoàn toàn và dựa vào một ngôn ngữ lập trình rất mạnh là Java để phát triển ứng dụng. Chính vì Android hỗ trợ Java ngay từ trong nền tảng của nó, nên việc viết ứng dụng, ngay cả sử dụng các chức năng của phần cứng là hoàn toàn dễ dàng thông qua việc sử dụng bộ công cụ hỗ trợ lập trình được cung cấp hoàn toàn miễn phí, là Android SDK. Nhóm thực hiện nhận thấy nhu cầu của con người trong lĩnh vực giải trí trên di động ngày càng cao và Android chính là nền tảng ứng dụng có thể phát triển trong tương lai. Chính vì vậy nhóm thực hiện chọn đề tài “Xây dựng ứng dụng 3D với Android” nhằm hiểu rõ về các kĩ thuật lập trình trên thiết bị động, đặc biệt là các kĩ thuật xây dựng đồ họa 3D trên di động để có thể tạo nên một game 3D hoàn chỉnh. Nhưng vì thời gian, cũng như năng lực của nhóm có hạn, cho nên chỉ giới hạn ở việc tìm hiểu cách thức hoạt động, nghiên cứu cơ bản các chức năng, sử dụng bộ công cụ Android SDK và một số hàm chức năng của OpenGL ES để vẽ một số hình ảnh 3D cơ bản mục đích nghiệm thu quá trình tìm hiểu. Xây dựng ứng dụng 3D với Android 6 ______________________________________________________________________ Đề tài bao gồm: Phần A: Xây dựng ứng dụng 3D với Android Chương 1: Tổng quan về ứng dụng trên Android Chương 2: Các thành phần cơ bản của một ứng dụng trên Android Chương 3: Thiết kế giao diện Chương 4: Xử lý bất đồng bộ Chương 5: Áp dụng OpenGL ES để tạo ứng dụng 3D trên Androi Phần B: Chương trình Demo Chương 6: Demo kỹ thuật vẽ hình 3D trên Android Phần C: Kết luận Tài liệu tham khảo PHẦN A: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG 3D VỚI ANDROID Chương 1: Tổng quan về ứng dụng trên android 1.1 Lược sử về Android: Android được phát hành phiên bản đầu tiên 11/11/2007, là một môi trường hệ điều hành hoàn chỉnh dựa trên hệ điều hành nhân Linux V2.6. Lúc đầu, đích triển khai đối với Android là lĩnh vực điện thoại di động, gồm các loại điện thoại thông minh và các loại thiết bị điện thoại kiểu gập chi phí thấp. Tuy nhiên, phạm vi đầy đủ các dịch vụ điện toán của Android và sự hỗ trợ chức năng phong phú của nó có tiềm năng mở rộng Xây dựng ứng dụng 3D với Android 7 ______________________________________________________________________ ra ngoài thị trường điện thoại di động. Android còn có thể hữu ích đối với các nền tảng và ứng dụng khác. Nền Android là sản phẩm của Open Handset Alliance (Liên minh thiết bị cầm tay mở), một tập đoàn các tổ chức cùng hợp tác với nhau để xây dựng nên một loại điện thoại di động tốt hơn. Tập đoàn do Google đứng đầu này gồm các nhà vận hành (điện thoại) di động, các nhà sản xuất thiết bị cầm tay, sản xuất linh kiện, các nhà cung cấp nền và giải pháp phần mềm và các công ty tiếp thị. Từ một quan điểm phát triển phần mềm, Android trở thành trung tâm của thế giới mã nguồn mở và rất có tiềm năng phát triển. Thiết bị cầm tay có khả năng Android đầu tiên trên thị trường là thiết bị G1 do HTC sản xuất và được bán trên T-Mobile. Nó trở nên sẵn có sau gần một năm đồn đại, khi mà các công cụ phát triển phần mềm sẵn có duy nhất chỉ là một số bản phát hành Bộ công cụ phát triển phần mềm (SDK) được cải tiến dần từng bước. Khi ngày phát hành G1 gần đến, nhóm Android đã phát hành SDK V1.0 và các ứng dụng bắt đầu vượt lên nhằm hướng tới nền tảng mới này. Để kích thích đổi mới và phát triển các ứng dụng của Android, Google đã tài trợ hai vòng cuộc thi “Các thách thức nhà phát triển Android”, và hàng triệu đô la đã được đổ vào các ứng dụng dự thi hàng đầu. Vài tháng sau G1, Android Market được phát hành, cho phép người sử dụng duyệt và tải về các ứng dụng trực tiếp vào điện thoại của họ. Trong vòng 18 tháng, một nền di động mới đã chính thức có mặt trên thị trường và sẽ là đối thủ cạnh tranh nặng ký của các nền di động phổ biến trước đó như Symbian hay Window Mobile. Android cung cấp khá đầy đủ các công cụ cơ bản và được thiết kế sao cho các nhà phát triển có thể tận dụng tối đa lợi thế của thiết bị cầm tay để xây dựng nên các ứng dụng thực sự thuyết phục. Họ có thể tạo một ứng dụng có thể gọi thực hiện các chức năng lõi trong điện thoại như thực hiện cuộc gọi, gửi tin nhắn SMS, dùng camera … hay chia sẻ thông tin cá nhân lên trang web chẳn hạn như thông tin liên lạc, vị trí địa lí, lịch biểu… Các nhà phát triển còn có thể làm bất cứ việc gì trên thiết bị Android Xây dựng ứng dụng 3D với Android 8 ______________________________________________________________________ bởi vì hệ thống Android giao tiếp thông qua các Intents – nó đơn giản là một chuỗi mô tả một hành động nào đó – ví dụ: “android.provider.Telephony.SMS_RECEIVED”. Android còn cung cấp sẵn các dịch vụ định vị (và đây là một thế mạnh của Google) cùng với một tập các ứng dụng về “Map” với các tính năng rất ấn tượng như dò đường, tính khoảng cách địa điểm, tìm bạn … Ngoài ra còn có một số tính năng nổi bật khác như Animation và đồng thời cũng hỗ trợ media-playback. Android đã dần hoàn thiện qua các phiên bản, mà phiên bản mới nhất hiện nay là Android 3.1. 1.2 Nền tảng Android: Với khả năng rộng rãi của Android, sẽ rất dễ dàng nhầm lẫn nó với một hệ điều hành máy tính để bàn. Android là một môi trường phân tầng, xây dựng trên nền của hệ điều hành nhân Linux, và nó bao hàm nhiều chức năng phong phú. Hệ thống giao diện người sử dụng gồm có:  Cửa sổ  Khung hình  Các tiểu trình để hiển thị các phần tử phổ biến như các hộp biên soạn, danh sách, danh sách thả xuống. Android gồm một trình duyệt có thể nhúng vào được, được xây dựng dựa trên WebKit, chính là máy (engine) trình duyệt mã nguồn mở cũng đang là động cơ của trình duyệt Safari của iPhone. Android khoe ra một mảng dồi dào nhiều tùy chọn kết nối, gồm WiFi, Bluetooth và dữ liệu không dây qua một kết nối di động (như GPRS, EDGE và 3G). Một kỹ thuật phổ biến trong các ứng dụng Android là liên kết tới Google Maps để hiển thị một địa chỉ trực tiếp trong một ứng dụng. Việc hỗ trợ cho các dịch vụ dựa trên địa điểm (chẳng hạn như GPS) và các dụng cụ đo gia tốc cũng có sẵn trong gói phần mềm Android, mặc dù không phải tất cả các thiết bị Android được trang bị với các phần cứng cần thiết. Ngoài ra còn có cả hỗ trợ máy ảnh nữa (camera). Xây dựng ứng dụng 3D với Android 9 ______________________________________________________________________ Về mặt lịch sử, có hai lĩnh vực mà các ứng dụng di động đã gắng sức theo kịp các đối tác máy tính để bàn là đồ họa/đa phương tiện và phương thức lưu trữ dữ liệu. Android giải quyết thách thức về đồ họa bằng sự hỗ trợ dựng sẵn cho đồ họa 2D và 3D, gồm cả thư viện OpenGL. Gánh nặng lưu trữ dữ liệu được giảm nhẹ vì nền Android có gồm cả cơ sở dữ liệu SQLite mã nguồn mở phổ biến. Hình 1 cho thấy một khung hình đơn giản hóa về các tầng phần mềm Android. Hình 1 – Cấu trúc Android 1.3 Kiến trúc ứng dụng Android: 1.3.1 Máy ảo Dalvik: Các ứng dụng Android được viết bằng ngôn ngữ lập trình Java và chúng chạy trong một máy ảo (VM). Điều quan trọng phải lưu ý rằng VM không phải là một máy ảo Java mà là máy ảo Dalvik (Dalvik Virtual Machine), một công nghệ mã nguồn mở. Chiếc máy ảo này dựa trên việc đăng kí (register-based) và được thiết kế bởi Dan Xây dựng ứng dụng 3D với Android 10 ______________________________________________________________________ Bornstein và một vài kĩ sư của Google. Thuật ngữ “register-based” đã nói lên sự khác biệt giữa máy ảo Android với máy ảo JAVA thông thường. Tương tự như máy ảo JAVA, đây cũng chỉ là một máy ảo thông dịch, nhưng thông dịch các file có định dạng .dex (Dalvik Execute) – một định dạng giúp tối ưu bộ nhớ và khả năng lưu trữ của máy ảo – Các máy ảo JAVA ngày nay chủ yếu dựa trên ngăn xếp (Stack-based), với tính chất này cho phép rút ngắn thời gian thực thi chương trình. Mỗi ứng dụng Android chạy trong một cá thể của máy ảo Dalvik, khi đến lượt, cá thể máy ảo này nằm trong một tiến trình do nhân Linux quản lý, như trình bày dưới đây. Hình 2 – Máy ảo Dalvik 1.3.2 Các thành phần của một ứng dụng Android: Một ứng dụng Android gồm 4 thành phần chính sau:  Hoạt động (Activity): một ứng dụng có một giao diện người dùng nhìn thấy được, sẽ được thực hiện bằng một Activity. Activity dùng Views để tạo nên giao diện đồ họa người dùng, để hiển thị thông tin và đáp lại các hành động của người dùng. Khi người dùng chọn một ứng dụng từ màn [...]... tương ứng với phiên bản Android Xây dựng ứng dụng 3D với Android 17 - Nhấn nút Finish Hình 5 – Tạo một Android project 1.7.2 Cấu trúc một project: Một Android project gồm các thư mục sau: • Thư mục src chứa source code ứng dụng Gồm các package và các class • Thư mục gen chứa các file tự động phát sinh (mà thường gặp nhất là R.class) Xây dựng ứng dụng 3D với Android. .. ứng dụng giúp việc chia sẽ cũng như trao đổi giữa các ứng dụng khác trở nên dễ dàng hơn 1.4 Vòng đời của ứng dụng Android: Không giống như các ứng dụng trên các nền tảng khác, các ứng dụng Android không có một điều khiển đến vòng đời của chúng Thay vào đó, các thành phần ứng dụng phải lắng nghe việc thay đổi trạng thái bên trong của ứng dụng đó và tác động trở lại một cách hợp lý Mỗi một ứng dụng Android. .. cả tập tin AndroidManifest.xml 1.5.2 Android SDK: Bộ công cụ phát triển ứng dụng Android SDK là công cụ giả lập thiết bị ảo trên máy tính để phát triển ứng dụng với các hàm API hỗ trợ cho những lập trình viên lập trình trên các thiết bị di động sử dụng nền tảng Android thông qua ngôn ngữ lập trình Java SDK gồm có: Xây dựng ứng dụng 3D với Android 13  android. jar.. .Xây dựng ứng dụng 3D với Android 11 hình chủ hoặc trình khởi chạy ứng dụng thì một Activity được khởi động Activity trong Android cũng tương tự như một Form trong các ứng dụng  desktop truyền thống Dịch vụ (Services): các service làm việc ẩn dưới ứng dụng, được sử dụng để thực hiện các xử lý thông thường khi cần và... ứng dụng khác truy xuất và Xây dựng ứng dụng 3D với Android 29 ngược lại Nếu ứng dụng rất đơn giản thì không nhất thiết phải tạo ra một trình cung cấp nội dung Content Provider giúp tách biệt tầng ứng dụng ra khỏi tầng dữ liệu Nó có đầy đủ các quyền điều khiển và được truy xuất thông qua mô hình URI đơn giản như là có thể thêm, xóa, cập nhật dữ liệu của các ứng dụng. .. samples chứa bộ mã nguồn đầy đủ dùng cho một loạt các ứng dụng, gồm cả ApiDemo, nó sử dụng nhiều API Ứng dụng mẫu là một nơi khám phá tuyệt vời khi bắt đầu phát triển ứng dụng Android  Thư mục tools (các công cụ): chứa toàn bộ các công cụ dòng lệnh để xây dựng nên các ứng dụng Android Công cụ được dùng phổ biến và hữu ích nhất là tiện ích adb (Android Debug Bridge)  Usb_driver: thư mục chứa các trình... tương ứng sẽ không được khởi chạy Ví dụ sau mô tả cách làm thế nào để khai báo Activity đã được tạo ở phần trên: 2.1.2 Vòng đời của Activity: Xây dựng ứng dụng 3D với Android. .. đây: Xây dựng ứng dụng 3D với Android 15 Hình 3– Tạo một AVD - Mục Name: đặt tên cho thiết bị, tên gì cũng được, cốt là dễ nhớ và để phân biệt, không chứa khoản trắng và các ký tự đặc biệt - Mục Target: chọn phiên bản hệ điều hành Android - Mục SD Card: điền kích thước bộ nhớ của thiết bị hoặc lấy một file SD Card có sẵn - Nhấn nút Create AVD Xây dựng ứng dụng 3D với. .. nguyên cho các ứng dụng có độ ưu tiên cao 1.5 Các công cụ để tạo một ứng dụng Android: Để bắt đầu phát triển các ứng dụng Android, chúng ta cần có Bộ công cụ phát triển phần mềm Android (SDK) và môi trường phát triền tích hợp Eclipse (Eclipse IDE) Việc phát triển Android có thể diễn ra trên Microsoft Window, Mac OS X hoặc Linux Trong tiểu luận này, nhóm thực hiện sẽ phát triển ứng dụng Android bằng Microsoft... Activity nổi, hoặc các dialog Xây dựng ứng dụng 3D với Android 19 2.1.1 Tạo một Activity: Để tạo một Activity mới, cần thừa kế từ lớp Activity, sử dụng các View để cung cấp các tương tác với người dùng, khai báo các thành phần giao diện và thực thi các chức năng của ứng dụng package com.paad.myapplication; import android. app.Activity; import android. os.Bundle; public . luận Tài liệu tham khảo PHẦN A: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG 3D VỚI ANDROID Chương 1: Tổng quan về ứng dụng trên android 1.1 Lược sử về Android: Android được phát hành phiên. trong của ứng dụng đó và tác động trở lại một cách hợp lý. Mỗi một ứng dụng Android ở trong chính tiến trình của nó, Xây dựng ứng dụng 3D với Android 12 ______________________________________________________________________ chạy