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OpenGLが使えない環境でも3Dプリンタのスライサが使いたい(MesaによるOpenGLのソフトウェアエミュレーション)

3Dプリンタでは,3Dモデルをスライサというソフトウェアでスライスする必要があります。スライサは大抵の場合「どんな向きでプリントするか」等も調節できるため,一種の3Dビューアにもなっており,このためOpenGLを要求されることがあります。

本研究室の3Dプリンタ「QiDi X-Smart」付属のスライサ「QiDi Print」でもやはりOpenGLを要求されます。このため,リモートデスクトップや,非力なノートPC等でQiDi Printを起動すると,

Could not probe OpenGL. This program requires OpenGL 2.0 or higher.
Please check your video card drivers.

のように言われてしまい起動できません。しかし,そんなに凝った調節をしたいことはあまりないので,どうにか起動させてスライスだけしたいことも多いと思います。こんなときの解決法として,OpenGLをソフトウェアでエミュレーションしてしまうという方法があります。方法は非常に簡単です。

具体的には,まず普通に QiDiInstall 4.2.16.exe をインストールします (C:\Program Files\QiDi 4.2 に入る)。
次に
http://repo.msys2.org/mingw/x86_64/mingw-w64-x86_64-mesa-18.3.4-1-any.pkg.tar.xz
をダウンロードし,7zip等でxz,tarの順に伸長していくと,mingw64\bin\opengl32.dll があるのでこれを
C:\Program Files\QiDi 4.2
にコピーします (QiDiPrint.exe のある場所)。

これだけです。意外にも軽く,普通に実用になります。
これはたまたまQiDi Printの例ですが,他のスライサやその他の3D関係にも応用可能だと思います。

OpenCVでCAP_PROP_FRAME_WIDTHが効かないカメラをEWCLIBの併用で何とかする

OpenCV (C++) でWebカメラからのキャプチャ解像度を変更したい場合,本来は以下のようにすれば良いはずです。

cv::VideoCapture vc;
vc.set(cv::CAP_PROP_FRAME_WIDTH, 1920);
vc.set(cv::CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, 1080);

しかし,このAPIはカメラによっては効果がないことが良くあります。特にLogicoolのカメラでは16:9のキャプチャをしようと思っても無視されてしまう傾向にある気がします。長年未解決な問題です。
(Windowsでの問題。LinuxやMacでは違うかも知れません)

この問題については,EWCLIB を併用するのが良いようです。キャプチャ部分を他のライブラリに頼る方法は EWCLIB 以外にもいくつかあるようですが,EWCLIB には以下のようなメリットがあります。

  • ヘッダのみなので導入が簡単。
  • Visual Studioのバージョンを殆ど選ばない1
  • x64向けにも簡単にビルドできる。

デメリットもありますが2それほど根本的なものでもありません。導入は以下のようにします。

Windows 10 + Visual Studio Professional 2015 で動作確認しています。

qedit.hを用意する

EWCLIBには別途Windows SDKの「qedit.h」が必要です。これは以下のように用意できます3

  1. Microsoft Windows Software Development Kit Update for Windows Vistaのページで [DOWNLOAD] をクリックして 6.1.6000.16384.10.WindowsSDK_Vista_Feb2007Update_rtm.DVD.Rel.iso をダウンロードします。
  2. 上記isoファイルをマウントします。例えばWindows10の場合はダブルクリックすればドライブレターが割り振られてマウントされます。
  3. マウントされたドライブの Setup フォルダ内の WinSDKBuild-SDK_DirectShow_BLD_Common-common.0.cab を探します。qedit.h はこの cab ファイル内にあります。
  4. cab ファイルを伸長できるツールで上記 cab ファイルを伸長します。Windows 10 の場合はダブルクリックすればフォルダのように扱えます。
  5. qedit_h.99023124_2CFC_4698_80A9_F84FC02DCB6C を探して,任意のフォルダにコピーし,qedit.h にリネームします。
Visual Studioから使えるようにする

ewclib.h と qedit.h を任意のフォルダにおいて,自作プロジェクト等から「追加のインクルードディレクトリ」等を設定します。
私はプロジェクト内に置いて相対パスで指定するようにしています。

なお .lib は無いので「追加のライブラリディレクトリ」等を設定する必要はありません。

OpenCV と併用するので OpenCV の設定も必要です。EWCLIB 2.5 と OpenCV 3.4.2 の併用で特に問題はありませんでした。

サンプルコードその1

640×360 という,16:9 の解像度でキャプチャする例です。
CAP_PROP_FRAME_WIDTH での設定ではこの解像度はうまくいかないのですが,このコードだときちんと 640×360 でのキャプチャになります。

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include "ewclib.h"

#ifdef _DEBUG
#pragma comment(lib, "opencv_world342d.lib")
#else
#pragma comment(lib, "opencv_world342.lib")
#endif

int main(void)
{
    const int cameraID = 0;
    const int width = 640;
    const int height = 360;

    int ret = EWC_Open(cameraID, width, height, 30, cameraID, MEDIASUBTYPE_RGB24);
    if (ret != 0) {
        fprintf(stderr, "EWC_Open failed.(%d: %d x %d)\n", cameraID, width, height);
        std::exit(1);
    }
    EWC_SetValue(cameraID, EWC_FOCUS, 0.0);
    cv::Mat_<cv::Vec3b> camera = cv::Mat_<cv::Vec3b>(height, width);

    cv::namedWindow("camera", CV_WINDOW_AUTOSIZE);
    for (;;) {
        EWC_GetImage(0, camera.data);
        cv::imshow("camera", camera);
        if (cv::waitKey(1) == 0x1b) { // ESC
            break;
        }
    }

    EWC_Close(cameraID);

    return 0;
}
サンプルコードその2

Logicool の C615 の詳細ページによると,このカメラは以下の解像度でビデオキャプチャできるとあります。

[4:3 SD] 320×240,640×480
[16:9 W] 360P,480P,720P,1080P

以下のコードは,これらの解像度で順にキャプチャをしていく例です。
なお,16:9の方の480Pというのは良くわかりませんでした(以下のコードに854×480を追加してみてもEWC_Open()が失敗します)。

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <vector>
#include <string>
#include "ewclib.h"

#ifdef _DEBUG
#pragma comment(lib, "opencv_world342d.lib")
#else
#pragma comment(lib, "opencv_world342.lib")
#endif

int main(void)
{
    const int cameraID = 0;

    const std::vector<cv::Size> capsizes = {
        // 4:3
        cv::Size(320, 240),
        cv::Size(640, 480),
        // 16:9
        cv::Size(640, 360),
        cv::Size(1280, 720),
        cv::Size(1920, 1080)
        // logicool c615 は上記全部OK
    };

    for (auto size : capsizes) {
        int ret = EWC_Open(cameraID, size.width, size.height, 30, cameraID, MEDIASUBTYPE_RGB24);
        if (ret != 0){
            fprintf(stderr, "EWC_Open failed.(%d: %d x %d)\n", cameraID, size.width, size.height);
            std::exit(1);
        }
        EWC_SetValue(cameraID, EWC_FOCUS, 0.0);
        cv::Mat_<cv::Vec3b> camera = cv::Mat_<cv::Vec3b>(size.height, size.width);

        std::string sizestr = std::to_string(size.width) + " x " + std::to_string(size.height);

        cv::namedWindow("camera", CV_WINDOW_AUTOSIZE);
        for (;;) {
            EWC_GetImage(0, camera.data);
            cv::putText(camera, sizestr.c_str(), cv::Point(40, 40), cv::FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 1.0, cv::Scalar(0, 0, 255), 2, CV_AA);
            cv::imshow("camera", camera);
            if (cv::waitKey(1) == 0x1b) { // ESCで次の解像度へ
                break;
            }
        }

        EWC_Close(cameraID);
    }

    return 0;
}

チェックマークのみのフォントファイルと,それをPrawnから使う

書類や帳票などをプログラムで自動生成させるようにすると捗ります。

ところで,事務書類では「チェックマーク」が要求されることがたまにあります。
(環境によっては見えないかも知れませんが「✔」のことです(「ゝ」を時計回りに90度回転させたような記号)。)

このような用途に私はRubyとPrawnを使っていますが,PrawnはUnicodeに対応したTrueTypeフォントも非常に簡単に扱えるため,チェックマークが含まっているフォントファイルさえ用意できればあとはそのフォントをPDF::Document::font した上で PDF::Document::draw_text メソッドで簡単に出せます。
このようなフォントとしては,MigMix 1Pなどがあります。

MigMix 1Pは非常に素晴らしいフォントなのですが,帳票によっては雰囲気にそぐわなかったりするため,1枚の帳票の中で他のフォントとMigMix 1P(のチェックマーク)とを切り替えて使ったりしています。ただ,チェックマークのためだけにフォントファイルを同じディレクトリに置いたりするのもちょっとどうかなと思っています1

そこで,「チェックマーク1文字だけが入っているフォントファイル」をMigMix 1Pから作りました2
たぶん需要は私だけだと思いますが,一応以下に置いておきます。
ライセンスは MigMix 1P に準じて,IPAフォントライセンスでお願いします。
migmix-1p-checkmark.ttf (zip)

Prawnで使うときは以下のような感じです3
このスクリプトを実行すると以下のようなPDFが生成されます。test-checkmark.pdf

#!/usr/bin/ruby
require 'prawn'
require 'prawn/measurement_extensions'

Prawn::Document.generate("test-checkmark.pdf",
                         { :page_size => 'A4',
                           :page_layout => :portrait,
                           :margin => 0, }){
  font "migmix-1p-checkmark.ttf"

  # チェックマークが直接入力できる場合はこちら
  draw_text "✔", :at => [10.5.cm, 25.2.cm], :size => 10

  # チェックマークが直接入力できない場合はこちら
  # "✔".codepoints.map{|v| v.to_s(16)} #=> 2714
  draw_text 0x2714.chr("UTF-8"), :at => [10.5.cm, 24.2.cm], :size => 10
}

YaTeXでタイプセット時に.dviと.logを削除する

近年のLaTeX環境においては出力はほぼPDF一択になったため,dviを保存しておく意味はほとんどなくなっているのではないかと思います。

YaTeXを使っている場合に,YaTeXでタイプセットした瞬間についでに .dvi と .log を削除してしまう設定が無いか調べてみたのですが,そういう機能そのものは無いかも知れません(調べが足りないだけかも)。

そこで以下のように現在はしてみています。

まず .emacs (や .emacs.el 等)に以下のように書いておき,

(setq YaTeX-dvipdf-command "~/bin/mydvipdfmx.sh")

さらに,$HOME/bin/mydvipdfmx.sh として以下のようなシェルスクリプトを置きます。

#!/bin/sh

dvipdfmx $1
rm ${1%dvi}.log
rm $1.dvi

echo "DELETED:" "${1%dvi}.log" "$1.dvi"

これで,YaTeXから C-c t d すると,PDF生成と同時に .dvi と .log は削除されます。
自分では latexmk よりもこんな感じの方がしっくりきます。

LaTeXのlistingsパッケージ用Arduinoスタイル

LaTeXのlistings向けに,Arduino言語用のスタイルの設定を作ってみました。
Arduino IDEでの見た目と同じような感じでシンタックスハイライトを行います。

ライセンスはMIT licenseでお願いします。
TeX Live 2016 で動作を確認しました。

ダウンロード: listings-arduino.sty 1.8.5a

サンプル:

上記サンプルのファイル一式(TeX Live 2016で動作確認。Ubuntuではtexlive-fonts-extraも入れて):
listings-arduino-sample

背景:
うちの研究室の卒業論文はソースコードも掲載してもらうことにしています。
Arduinoを使う研究も多いのでそのソースコードも良く載せるのですが,その際listingsではlanguage=Cかlanguage=C++を使っていました。しかしどうせならArduino IDEと同じ見た目の方がカッコ良いので,作ってみることにしました。

どのトークンをシンタックスハイライトするかですが,Arduino IDEのソースコードには,シンタックスハイライトのためのルールファイルのようなものが含まれているようです。
例えば,build/shared/lib/keywords.txt にTSV形式で以下のように書かれています。

# LITERAL1 specifies constants
HIGH	LITERAL1	Constants	RESERVED_WORD_2
LOW	LITERAL1	Constants	RESERVED_WORD_2
INPUT	LITERAL1	Constants	RESERVED_WORD_2
INPUT_PULLUP	LITERAL1	Constants	RESERVED_WORD_2
OUTPUT	LITERAL1	Constants	RESERVED_WORD_2
…
delay	KEYWORD2	Delay
delayMicroseconds	KEYWORD2	DelayMicroseconds
digitalWrite	KEYWORD2	DigitalWrite
digitalRead	KEYWORD2	DigitalRead

これを見ると第1コラムが終端記号で,第2コラムがその種類のようです。
これらを機械的に抽出して色付けをしました。

ちなみに keywords.txt というファイルは複数個存在します。
Arduino-1.8.5 時点では以下の個数あるようです。

hardware/arduino/avr/libraries/EEPROM/keywords.txt
hardware/arduino/avr/libraries/SoftwareSerial/keywords.txt
hardware/arduino/avr/libraries/SPI/keywords.txt
hardware/arduino/avr/libraries/Wire/keywords.txt
hardware/arduino/avr/libraries/HID/keywords.txt
build/shared/lib/keywords.txt
libraries/Stepper/keywords.txt
libraries/TFT/src/utility/keywords.txt
libraries/TFT/keywords.txt
libraries/Ethernet/keywords.txt
libraries/GSM/keywords.txt
libraries/WiFi/keywords.txt

これらから想像付くように,ライブラリそれぞれに keywords.txt は存在し,予約語だけではなくライブラリのクラス名にももれなく色を付ける方針のようなので,Arduino IDEがバージョンアップして標準ライブラリが増えるたびにこのlistings-arduino.styも
同期させる必要があります。
将来的にそのような気力が続くかどうかはともかく,混乱しないようにこのスタイルファイルのバージョンもそれが依拠するArduino IDEのバージョンと同じにしておきます。

さらに,Arduino IDEはユーザが後から入れたライブラリにも色をつけてくれます。
これはライブラリ配布者が keywords.txt を同梱すればそれを見に行くというしかけのようです。
例えば私の環境だと,

C:/Users/ユーザ名/AppData/Local/Arduino15/packages
C:/Users/ユーザ名/Documents/Arduino/libraries

にもライブラリがインストールされていますので,Arduino IDEではここの keywords.txt も考慮されて色が付きます。

というわけで,どこにArduino IDEとライブラリとがインストールされているかを指定すれば,そこから keywords.txt を探し出してそこからトークンを拾って listings-arduino.sty を生成する,というスクリプトが以下です(Ruby)。

#!/usr/bin/ruby
# coding: utf-8
# generate listings-arduino.sty from Arduino IDE

class ArduinoIDEParser
  def initialize(*ref_dirs)
    # enum of "keywords.txt"s.
    # Note: These depend on installed libraries.
    @keywords_txts = []
    ref_dirs.each do |dir|
      @keywords_txts += Dir.glob(File.join(dir, "**/keywords.txt")).to_a
    end

    # table of the tokens(LITERAL1, KEYWORD1, ...)
    @tokens = Hash.new{|h, k| h[k] = []}
    @keywords_txts.each do |f|
      File.readlines(f).map(&:chomp).
        select{|l| l[0] != "#" && !l.strip.empty? && l.match(/^[a-zA-Z_]/)}.
        map{|l| l.split(/\s+/)}.each do |l|
        @tokens[l[1]] << l[0] unless @tokens[l[1]].include?(l[0])
      end
    end

    @ref_dirs = ref_dirs
  end

  def header
    header_str = <<~'EOS'
      % Arduino language style for listings package
      __GENERATED_FROM__
      % usage: \lstinputlisting[language=Arduino]{somesketch.ino}
      %
      __KEYWORDS_TXTS__
      \usepackage[dvipdfmx]{color}

      \definecolor{lst-arduino-sngq}{rgb}{0.000, 0.592, 0.612}
      \definecolor{lst-arduino-dblq}{rgb}{0.000, 0.361, 0.373}
      \definecolor{lst-arduino-literal1}{rgb}{0.000, 0.592, 0.612} % BLUE #00979C
      \definecolor{lst-arduino-keyword1}{rgb}{0.827, 0.329, 0.000} % ORANGE #D35400
      \definecolor{lst-arduino-keyword2}{rgb}{0.827, 0.329, 0.000} % ORANGE #D35400
      \definecolor{lst-arduino-keyword3}{rgb}{0.447, 0.557, 0.000} % GREEN #728E00
      \definecolor{lst-arduino-directive}{rgb}{0.369, 0.427, 0.012}
      \definecolor{lst-arduino-commentc}{rgb}{0.584, 0.647, 0.651}
      \definecolor{lst-arduino-commentcpp}{rgb}{0.263, 0.310, 0.329}
      \definecolor{lst-arduino-identifier}{rgb}{0.000, 0.000, 0.000}

      \lstdefinelanguage{Arduino}
      {
        showspaces=false,
        showstringspaces=false,
        showtabs=false,
        morestring=[s][\color{lst-arduino-sngq}]{'}{'},
        morestring=[s][\color{lst-arduino-dblq}]{"}{"},
        keywordstyle=[1]{\color{lst-arduino-literal1}},% LITERAL1(BLUE)
        keywordstyle=[2]{\color{lst-arduino-keyword1}\bfseries},% KEYWORD1(ORANGE)
        keywordstyle=[3]{\color{lst-arduino-keyword2}},% KEYWORD2(ORANGE)
        keywordstyle=[4]{\color{lst-arduino-keyword3}},% KEYWORD3(GREEN)
        directivestyle={\color{lst-arduino-directive}},
        morecomment=[s][\color{lst-arduino-commentc}]{/*}{*/},
        morecomment=[l][\color{lst-arduino-commentcpp}]{//},
        identifierstyle={\color{lst-arduino-identifier}},
    EOS
    header_str.
      sub(/__GENERATED_FROM__/, @ref_dirs.map{|x| "% Generated from: #{x}\n"}.join).
      sub(/__KEYWORDS_TXTS__/,  @keywords_txts.map{|x| "% #{x}\n"}.join)
  end

  def footer
    <<~'EOS'
      moredelim=*[directive]\#,
      moredirectives={
        define,elif,else,endif,error,if,ifdef,ifndef,line,%
        include,pragma,undef,warning
      },
      sensitive=true
    }
    EOS
  end

  def middle
    tex_lines = []
    %w(LITERAL1 KEYWORD1 KEYWORD2 KEYWORD3).each.with_index(1) do |k, i|
      tex_lines << "morekeywords=[#{i}]{"
      tex_lines << "  %%% #{k}"
      ary = @tokens[k].each_slice(5).to_a
      ary.take(ary.size-1).map{|a| "  " + a.join(",") + ","}.each do |l|
        tex_lines << l
      end
      tex_lines << "  " + ary.last.join(",")
      tex_lines << "},"
    end
    tex_lines.map{|s| "  #{s}\n"}.join
  end

  def to_listings
    header + middle + footer
  end
end

print ArduinoIDEParser.new("C:/Program Files (x86)/Arduino",
                           "C:/Users/foo/AppData/Local/Arduino15/packages",
                           "C:/Users/foo/Documents/Arduino/libraries").to_listings