Nuget-Pakete aktualisiert

nuget

Ich habe meine Nuget-Pakete aktualisiert um Support für Visual Studio 2017 (v141) einzubauen:

Bei der Gelegenheit habe ich den Support für Visual Studio 2010 beendet.

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(English) Voro++ on Nuget

odd_even

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And now there is Voro++ on Nuget. Voro++ is a library and utility, written by Chris Rycroft (with Applied Mathematics in Harvard SEAS) for compute Voronoi cells für 3D data. I use his lib actually to compute natural neighbors in my particle data sets. For me, Voro++ is better suited than other libs, like e.g. qhull, for several reasons: it is easy to use, streamlined for 3D, and natively support periodic boundary conditions. The single drawback I found, there are no official binary releases for Windows. And that is why I started this nuget package.

The library’s source code is rather clean and compiles without problem in Visual Studio. So all I did, was compiling the static library for the four latest Visual C++ versions, and I put the nuget package together. My Visual Studio solution and project files are also publicly available on bitbucket: https://bitbucket.org/sgrottel_nuget/voro

The package contains the static library, the header files, some files from the documentation, and the command line tool built with MSVC 2015. If you only want the command line tool and don’t care for the lib, simply download the nuget package, unzip it (yes, nuget packages are basically zip files), and you’ll find the exe in the tools subdirectory. For the full documentation of the library, go the Chris’ website or the original source code package.

What I didn’t include in the nuget package are any samples. But compiling them for yourself is as simple as it could be:

1. start a new C++ console application in visual studio.

Be sure to deactivate precompiled headers and to make the project empty.

voromsvc01

2. drag-drop-add any cc-example.

Just use any file from Chris’ source code package into the project.

voromsvc02

3. Add the voroplusplus nuget package.

voromsvc03

4. And you’re done! Compile it and run it by a push of a button.

Have fun!

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(English) Designing WinForms GUI on Systems with different DPI Settings – It’s all about Font!

WinForms De-Blurred

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The Problem

We have projects working with WinForms GUIS. Different Developers work with different Computers, and these have different DPI settings. Every time the Project is opened on a system with different DPIs the WinForms get scaled, which is painfully bad.

Solution Summary

  • Set in your Forms Designer: Font = MS Sans; 11px
  • In the Forms Ctor, after InitializeComponent, set: Font = SystemFonts.DefaultFont
  • Enable DPI-Awareness, either through a manifest or by API function SetProcessDPIAwareness

Solution Details

mmconf_blurless

Make your WinForms GUI less blurry by being DPI aware

A modern Windows approach to High-DPI Displays

More and more Computers get equipped with High-DPI Displays, a trend I like very much. Pixels cannot be small enough. With modern Windows, however, GUI of older Applications get infamously blurry. This is due to Microsoft’s approach for backward-compatibility: applications will be rendered at their native DPI and scaled up to the system’s DPI. This way, the application does not need to know anything about DPI, but user controls will keep a decent size on any setting. While most people hate the blurriness of old GUIs on modern Windows, this approach does make a lot of sense:

  • Backward-Compatibility is instantly given, as nothing changes for the old Applications.
  • The users input experience is retained, as the GUI will keep its apparent size. (Just thing, if you’re old enough, of the original GUI of Winamp, where the buttons in the default skin were sometimes just a few Pixels in size.)
  • (last but not least) for new Applications, Developers hopefully get upset with the blurry look, that they actually invest some time, to do it right!

So, don’t claim it’s all Microsoft’s fault that the GUI of your applications look blurry. Truth is, you were just too lazy to do it right.

Why WinForms?

If you browse the internet in search for how to handle high-DPI settings with WinForms, you are bound to stumble upon a smart-ass telling you to switch to WPF. That person does have a point: WPF is designed to be a GUI for all resolutions. But, that person is also an idiot. Don’t bother discussing.

If you decided to use WinForms, then use WinForms. It is not deprecated, it is not legacy, it is not broken. There are good reasons to use WinForms. One, for example, would be the nice compatibility with Mono (Linux and MacOS). Another one would be compatibility with native GUI controls. Whatever your reason is, don’t let other people easily throw you off track.

If you’re not fixed on WinForms, but want to write a new Application for Windows, then have a look at WPF.

Why does Visual Studio Scale?

Normally Windows works at 96 DPI. That is, you need 96 pixels to fill up one inch of screen space. On a higher setting, let’s say 144 DPI, you need 144 pixels. So, either your GUI elements will look smaller, or your GUI elements must be larger to look the same. Modern graphical content is thus not described in pixels, but often in points (pt). Points are defined as 1/72 inch, that is in screen space, and not in pixels.

WinForms is not a modern GUI. All Elements are designed with pixels. However, higher DPI settings were present in Windows for a long time (accessibility feature). WinForms answers to this by having a mechanism to scale the whole GUI ‘manually’. If a scaling factor different from one is determined, all GUI elements, positions, sizes, etc., are multiplied by that factor, including the overall size of the window. By default, this scaling factor is determined comparing the Font settings of the form. Fonts are usually specified with a size in pt. Windows computes the font size in pixels based on the active DPI value. If WinForms now detects a mismatch between the pixel-based font sizes between design-time specifications and run-time evaluation, the form and all content is scaled. And this is exactly what happens in the Visual Studio Windows Forms designer.

Visual Studio does basically nothing at all. However, the font size evaluation is based on the system’s DPI setting. So on high-DPI systems, the font’s pixel size will be different from the stored design-time pixel size, and thus the whole form will be scaled accordingly. That is a good idea at run-time. I mean, that is the whole point of this mechanism. However, we are still at design time. The problem raises, because the Forms designer in Visual Studio actually runs the WinForms engine. As now all GUI elements change their sizes, the designer is informed (likely by the normal events) and adjusts all generated code to the new sizes and locations. This is, of course, ugly, painful and stupid, if you are going to continue the development on another machine with another, maybe, lower DPI setting.

Disable Scaling at Design-Time, Enable Scaling at Run-Time

What I am writing here is not a premium solution. It is the workaround I found for myself to work best.

The basic idea is to (manually) disable scaling at design time, and to (manually) enable scaling at run time.

I write scaling, but what we actually change is the Font!

Keep the Form’s AutoScaleMode = Font. That setting is correct and is not the problem at all. The problem is the automatically used font. It is the system’s default font, which specifies its size in pt. Again, a good idea at run time. What we change is the Font setting of the Form, to specify the size in pixels.

In the Designer, set the Font to: Microsoft Sans Serif; 11px

Windows default Font is Microsoft San Serif 8 pt. according to MSDN. Actually, it seems more like 8.25 pt. So this is 8.25/72 inch, which finally results in 8.25 * 96/72 = 11 pixel on a normal DPI system. That is why you set the font to this painfully small looking value. It is the right one! Now edit your GUI on all systems you have. Your Forms will not be scaled by Visual Studio any more. So, design time is fixed.

Now for the run time. That one is easy, too. All we need to do is to ‘reset’ the Form’s font to have its size specified in pt. again. The easiest way to do that is to reassign the system’s default font. Just set it in the constructor, right after InitializeComponent:

Font = SystemFonts.DefaultFont;

This, of course, only works if you are on a system where the system’s default font is as expected, and only if you do not change fonts for the controls inside your form. If you did change some control’s font, you specify the font with pixel size for design time and you update these at run time initialization to use pt.-based sizes again.

Scalable GUI Design

And that is that. If your application is already DPI aware, your forms will now scale nicely. That is, if you designed them correctly.

  • You should not mix docking-based and anchor-based design in the same form. That is bound to produce weird scaling issues.
  • You must use either, otherwise the controls will just randomly shift somewhere.
  • Be aware that the control might no longer fit into your Form, due to the maximum window size. Use flowing layout containers and auto scrollbars.

Enable DPI Awareness

All that, of course, only makes any sense if you enable DPI awareness for your application. There are basically two options:

Manifest-Segment I use:

<application xmlns="urn:schemas-microsoft-com:asm.v3">
  <windowsSettings>
    <dpiAware xmlns="http://schemas.microsoft.com/SMI/2005/WindowsSettings">true</dpiAware>
  </windowsSettings>
</application>

Code I use:

[DllImport("SHCore.dll")]
private static extern bool SetProcessDpiAwareness(PROCESS_DPI_AWARENESS awareness);

private enum PROCESS_DPI_AWARENESS {
    Process_DPI_Unaware = 0,
    Process_System_DPI_Aware = 1,
    Process_Per_Monitor_DPI_Aware = 2
}

[DllImport("user32.dll", SetLastError = true)]
static extern bool SetProcessDPIAware();

internal static void TryEnableDPIAware() {
    try {
        SetProcessDpiAwareness(PROCESS_DPI_AWARENESS.Process_Per_Monitor_DPI_Aware);
    } catch {
        try { // fallback, use (simpler) internal function
            SetProcessDPIAware();
        } catch { }
    }
}

Maybe, you know, that modern Windows can be even more complicated by per-monitor DPI settings. The idea is, that attached external screens have different sizes and resolutions, and should thus be handled with different DPIs. The good news is: this approach here works instantly with per-monitor DPI. When the form is dragged onto another monitor, the system automatically adjusts the font setting, as the font size is at run time specified in points. This automatically triggers a rescaling of the form. Wheee!

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Wir haben den IEEE SciVis Contest 2016 gewonnen

2016_vis

Jedes Jahr wird im Rahmen der renommierten, internationalen Konferenz für Visualisierung, der IEEE VIS, der sogenannte „SciVis Contest“ abgehalten. Dieses Jahr haben die Mitarbeiter der Professur der Computergraphik und Visualisierung, unterstützt durch Mitarbeiter des Visualisierungsinstituts der Universität Stuttgart, den Contest gewonnen.

Bei dem „SciVis Contest“ kann sich die Community der wissenschaftlichen Visualisierung herausfordernden Aufgaben zur visuellen Analyse realer, anspruchsvoller Daten stellen. Der diesjährige Contest stellte Fragen zu umfangreichen Simulationsdaten von Effekten bei prozesschemischer Salzauflösung, genauer der Ausbildung sogenannter viskoser Finger. Die Dresdner Einreichung wurde als vollständigste und vielseitigste Lösung hervorgehoben, und konnte sich dadurch gegenüber der Konkurrenz durchsetzen.

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XKCD Reblog gestarted

Als ich den Comic von xkcd hier gelesen habe kam ich ins grübeln. Ich lese xkcd gerne. Wenige Comics sind blöd, viele sind nett und einige sind brillant. Und diese letzten werde ich jetzt hier rebloggen, als verteiltes Archiv. 😉

“If you can read this, congratulations—the archive you’re using still knows about the mouseover text”!

“If you can read this, congratulations—the archive you’re using still knows about the mouseover text”!
Digital Data [xkcd_1683]

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Das Lua-Nuget-Paket

nuget

Ich habe nochmal ein Nuget-Paket adoptiert: Lua

Der Grund dafür ist, natürlich, MegaMol, genauer eine geplante Erweiterung von MegaMol die Skript-Steuerung aller interner Verwaltungsfunktionen ermöglichen soll. Nach einigen Überlegungen haben wir uns für Lua als Skriptsprache in unserem Projekt entschieden. Lua selbst zu bauen ist einfach, aber ich wollte auch den Bauprozess des gesamten MegaMol möglichst simpel halten. Das schreit unter Windows nach einem Nuget-Paket.

Natürlich gab es das Paket schon, wenn auch veraltet. Anstatt ein neues Paket zu starten, habe ich die Autoren im coapp-Team angeschrieben. Die waren glücklich, dass ich aushelfen wollte und haben mir schnell und gerne Zugriff zu dem Paket gegeben, damit die Binaries erneuern konnte. Ich werde mein Bestes tun damit das Paket einigermaßen aktuell bleibt und möglichst viele Visual-Studio-Versionen und -Einstellungen unterstützt.

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MegaMol™ mit Plugin-Plugin-Abhängigkeiten

MegaMol_Plugin_100

Dieser Artikel präsentiert die Details zu Plugin-Plugin-Abhängigkeiten in MegaMol™. Als Hauptszenario nutzt ein Plugin (oder mehrere) exportierte Call-Klassen eine anderen Plugins (und nicht des MegaMol™-Cores).

Tatsächlich wurde am MegaMol™-Core nichts geändert. Die Plugin-Plugin-Abhängigkeiten funktionierten bereits größtenteils. Die Einschränkungen und im Besonderen die Probleme im Fehlerfall sind unten beschrieben.

Testproject: interplugin_test

Dieses Projekt hat zwei Plugins:

https://bitbucket.org/MegaMolDev/megamol_interplugin_test

Plugin A exportiert 2 Module und 1 Call.

Plugin B exportiert ein Modul, welches aber den Call aus Plugin A nutzt.

Export des Call-Header

Normalerweise werden Module und Calls nur über ihrer Metadaten-Description exportiert, als Teil der Implementierung in „plugin_instance“. Diese Metadaten reichen dem MegaMol™-Core um die Module und Calls zur Laufzeit zu instanziieren. Die Klassen selbst werden üblicherweise nicht direkt exportiert.

Wenn wir nun allerdings einen Klasse, einen Call, in einem anderen Plugin zur Compile-Zeit nutzen wollen, dann muss diese Klasse exportiert sein. Zunächst muss der Header der Klasse im Ordner der öffentlichen Header des exportierenden Plugins liegen. Typischerweise sieht das so aus wie im Demoprojekt: „./a/include/interplugin_test_a/IplgDemoCall.h“ Ich empfehle auch die Headerdatei im Visual Studio Solution Explorer in den Filter “Public Header Files” zu legen um hier konsistent zu sein.

Zusätzlich muss die Klasse noch exportiert werden. Das geschieht mit dem API-Macro des Plugins: z. B. „INTERPLUGIN_TEST_A_API”, welches in Haupt-Header des Plugins definiert ist, z. B. „interplugin_test_a/interplugin_test_a.h“

Natürlich müssen die Metadaten-Descriptions des Calls trotzdem nach wie vor in der „plugin_instance“ exportiert werden (vglf. „interplugin_test_a.cpp“ Zeile 51).

Calls in einem anderen Plugin einsetzen

Um den Call nun in einem anderen Plugin zu nutzen muss dieses prinzipiell nur gegen das exportierende Plugin linken. Dem Demoprojekt folgend nennen wir das exportierende Plugin A und das nutzende Plugin B.

Zunächst sind beides einfach nur Bibliotheken, und A ist eine Abhängigkeit für B. Für Visual Studio empfehle ich das Skript „configure.win.pl“ und die Datei „ExtLibs.props.input“ anzupassen, als würde man irgendeine andere Drittherstellerbibliothek hinzufügen. Im Demoprojekt ist der Pfad von Plugin A in „ExtLibs.props.input“ hardgecoded. Anschließend kann das neue User-Macro in den Projekteinstellungen genutzt werden:

  • C/C++ > General > Additional Include Directories
    • Z. B. $(PluginAPath)include\
  • Linker > General > Additional Library Directories
    • Z. B. $(PluginAPath)lib\$(PlatformName)\$(Configuration)\
  • Linker > Input > Additional Dependencies
    • Z. B. interplugin_test_a.lib

Der Linker nutzt nur die Import-Bibliothek von Plugin A, nicht das kompilierte Plugin selbst.

Nun können auch die öffentlichen Header von Plugin A gefunden und Includet werden, vgl. „./b/src/IplgValueInvertB.cpp“ Zeile 3. Plugin B kann nun die exportierte Klasse ganz normal nutzen, wie jede andere Klasse jeder anderen Bibliothek auch. Keine Sonderbehandlung ist notwendig.

Unter Linux könnte man im „CMakeLists.txt“ auch entsprechende Einstellungen einbauen. Ich habe das nicht gemacht.

Ich installiere alles von MegaMol™ beim Bauen in ein lokales Unterverzeichnis in meinem Home (angegeben durch den Install-Prefix bei den Build-Skripten). Dadurch sind alle Teile MegaMols™ an derselben Stelle. Das betrifft natürlich auch den Core, welcher bereits durch das „CMakeLists.txt“ gefunden wird, und auch Plugin A, welches daher versehentlich gefunden wurde. Daher ist der Include-Pfad für die öffentlichen Header des „installierten“ Plugins bereits bekannt. Außerdem ist es unter Linux nicht notwendig Shared Objects gegen ihre Abhängigkeiten zu linken. Das ist Aufgabe des Runtime-Loaders sämtliche Referenzen aufzulösen. Daher sind weitere Einstellungen zum Bauen des Plugins schlicht nicht notwendig.

Wenn Sie trotzdem das exportierende Plugin explizit finden möchten, beispielsweise, weil es nicht installiert sein sollte, dann müssten Sie am sinnvollsten ein entsprechendes CMake-Find-Skript schreiben und in der „CMakeLists.txt“ des abhängigen Plugins „find_package“ nutzen. Zumindest augenblicklich ist mir das aber egal, da das exportierende Plugin sowieso installiert sein muss, damit alles zur Laufzeit funktionieren kann.

MegaMol™ mit beiden Plugins konfigurieren

In der MegaMol™-Konfigurationsdatei müssen beide Plugins ganz normal angegeben werden, entweder explizit mit ihren Namen (empfohlen) oder per File-Globbing. Sie sollten aber die Anhängigkeiten beachten und die Plugins in der richtigen Reihenfolge laden, z. B. Plugin A sollte vor Plugin B geladen werden. Technisch ist es aber egal.

Beide Plugins, alle Plugins, sind im Prinzip nur Dlls. Wird Plugin B zuerst geladen, also die Dll, so werden auch alle abhängigen Dlls geladen. Dabei ist auch die Dll Plugin A dabei welche daher in den Speicher geladen wird. Allerdings sind die Metadaten von Plugin A noch nicht in den Core geladen und seine Module und Calls daher noch nicht zur Laufzeit verfügbar. Wird nun das Kommando ausgeführt um Plugin A zu laden, und das Betriebssystem aufgefordert diese Dll zu laden, so befindet diese sich schon im Hauptspeicher. Anschließend werden die Metadaten in den Core geladen und stehen den Factories zur Verfügung.

Warnung vor zyklischen Abhängigkeiten

Zyklische Abhängigkeiten sollten, wie immer, vermieden werden. In der Theorie sollte es möglich sein zyklische Abhängigkeiten aufzulösen. Allerdings, sollten Sie ihren Code in diese Richtung entwickeln, dann empfehle ich dringend ein weiteres Plugin zu starten in dem Sie alle gemeinsam genutzten Klassen auslagern, z. B. Calls.

Laufzeitverhalten wenn abhängige Plugins nicht gefunden wurden

Die Fehlermeldungen des Betriebssystems wenn eine Dll (Plugin) nicht geladen werden kann sind ziemlich nutzlos. (Ich arbeite hier an Verbesserungen, aber das ist weit nicht so einfach wie man denken würde.) Normalerweise sagt die Fehlermeldung nur, dass die Dll nicht geladen werden konnte. Denken Sie also daran, dass diese Fehlermeldung nun auch kommen kann wenn ein Plugin die Plugins nicht laden kann von denen es selbst abhängt. Die Plugin-Abhängigkeiten müssen also sowohl zur Compile-Zeit als auch zur Laufzeit auflösbar sein. Beides löst sich selbst wenn einfach alle Plugins in den gleichen lokalen Ordner „installiert“ werden.

Versionsnummertests

Alle Plugins prüfen zum Zeitpunkt wenn sie geladen werden die Versionsnummern von Core und Vislib. Damit werden Inkonsistenzen zur Laufzeit verhindert. Stellen Sie sich vor, sie bauen den Core und arbeiten dann an ihrem Plugin. Dabei fällt eine Bugt in der Vislib auf und wird von ihnen gefixt. Core und Plugin würden nun unterschiedliche Vislibs benutzt und nur diese Versionsnummerprüfungen teilen ihnen mit, dass das eine wirklich schlechte Idee ist.

Nun ersetzen Sie in diesem Szenario die Vislib mit Plugin A. Willkommen in der Hölle. Augenblicklich gibt es keinen Mechanismus um Versionsnummer zwischen Plugins zu überprüfen. (Wahrscheinlich kommt auch keiner vor der Implementierung des berüchtigten „Call-Interface-Redesigns“.) Sie müssen einfach aufpassen!

 

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NuGet Paket: GLFW

nuget

I präsentiere ein weiteres NuGet Paket: GLFW. Ok. Das Paket wurde ursprünglich mal von redxdev erzeugt. Alles was ich gemacht habe war, die offiziellen Binaries von www.glfw.org zu nehmen und neu zu verpacken. (Aber irgendwer muss das ja machen.) Und den ganzen Spaß habe ich nur gemacht, damit das Paket mit Visual Studio 2015 kompatibel wird.

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Open Source ist toll…

MC900332998

Alles was ich gemacht habe, war auf den „Update“ Knopf in meiner WordPress-Installation zu drücken.

Der Server hat mitten im Updaten die Session zu gemacht. Der Installer konnte diese nicht wieder aufnehmen, reparieren oder irgendwas. Und ich habe meinen wertvollen Nachmittag damit verbracht meine Webseite mit allem Inhalt wieder aufzusetzen. Danke.

Und kommt mir nicht mit dass Open Source hier nicht schuld wäre.

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HiddenConsole

Console48

Einfache Computergraphik-Demos entwickeln wir gerne als Konsolenanwendungen. Das Konsolenfenster ist einfach praktisch für Debug-Ausgaben. Wenn wir die Programme dann aber auf unserer Stereo-Powerwall zeigen, dann stört das kurz aufblitzende Konsolenfenster massiv. Darum habe ich mal kurz ein kleines Tool zusammengesteckt, dass Konsolenanwendungen startet, die Konsole nicht anzeigt, ihren Inhalt aber abgreift, damit man im Notfall nachsehen kann warum es mal wieder nicht funktioniert.

Ich präsentiere die HiddenConsole:

HiddenConsole.zipHiddenConsole.zip Application starter hiding the console window
[55.3 KB; MD5: 848cbd8aa901fe38be8179d65b6d2162; Mehr Info]

Und weil ich es kann, der Quelltext ist frei verfügbar:

https://bitbucket.org/sgrottel-uni/hiddenconsole

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