Projeto Interdisciplinar

Visualizador Educacional de Transformações Lineares em 2D

Projeto de visualizador educacional de transformações lineares para as disciplinas de Programação Orientada a Objetos e Computação Gráfica.

Sobre o projeto

Conceitos de Álgebra Linear normalmente são apresentados de maneira abstrata, dificultando a compreensão intuitiva de matrizes e transformações lineares. Muitos estudantes conseguem realizar operações algébricas, porém não compreendem o impacto visual das transformações sobre objetos no plano.

Tendo em vista essa problemática, o projeto propõe o desenvolvimento de uma ferramenta educacional interativa voltada ao ensino de Álgebra Linear. O sistema permite a visualização dinâmica de transformações lineares em objetos bidimensionais, explorando conceitos como rotação, escala, reflexão, composição de matrizes e interpretação geométrica do determinante.

A proposta segue integralmente a arquitetura definida para o projeto interdisciplinar, com separação em três camadas: aplicação Java, integração JNI e motor gráfico em C/C++ com OpenGL.

Objetivos do projeto

• Disponibilizar uma plataforma educacional para visualização interativa de transformações lineares em 2D utilizando Java, JNI, C/C++ e OpenGL;
• Implementar transformações lineares em tempo real;
• Demonstrar visualmente os efeitos do determinante;
• Permitir manipulação interativa de matrizes;
• Integrar aplicação Java com motor gráfico em C/C++;
• Aplicar princípios de POO e arquitetura multicamadas;
• Utilizar OpenGL para renderização 2D.

Estrutura do projeto

Projeto/
│
├── headers/
├── lib/
├── native/
│   └── motor.cpp
├── src/
│   ├── controller/
│   ├── graphics/
│   ├── model/
│   └── view/
└── README.md

Como utilizar o aplicativo?

Existem duas formas de executar o projeto:

• Desenvolvimento: clonar o repositório, configurar o ambiente e compilar o código-fonte conforme as instruções deste documento.
• Aplicação pronta: baixar a versão disponibilizada na seção Releases do repositório. Nesse caso, não é necessário instalar o JDK nem compilar o projeto.

Requisitos do ambiente

O projeto foi desenvolvido e testado com o seguinte ambiente:

1. Java JDK 21 (olhar a seção 'Instalação do JDK')

• • javac 21.0.11

2. GCC (MSYS2) (olhar a seção 'instalçao do MSYS2')

• • g++ (Rev2, Built by MSYS2 project) 14.2.0
• Windows 10/11
• MSYS2 utilizando o ambiente MINGW64

Importante: utilize um JDK (não apenas o JRE), pois o projeto utiliza JNI (Java Native Interface).

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Instalação do JDK

Verifique a instalação:

javac --version

Resultado esperado:

javac 21.0.11

Também confirme que a variável JAVA_HOME aponta para a instalação do JDK. Exemplo:

C:\Program Files\Eclipse Adoptium\jdk-21.0.11.10-hotspot

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Instalação do MSYS2

Instale o MSYS2 e utilize o ambiente MINGW64. Verifique o compilador:

g++ --version

Resultado esperado:

g++ (Rev2, Built by MSYS2 project) 14.2.0

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Instalação das bibliotecas

Abra o terminal MSYS2 MINGW64 e instale as dependências:

pacman -S mingw-w64-x86_64-glfw
pacman -S mingw-w64-x86_64-glew

Importante: Essas bibliotecas serão utilizadas pelo motor gráfico em C++.

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Compilação

1. Compilar as classes Java e gerar os cabeçalhos JNI

javac -h headers -d build src/**/*.java

Este comando:

• compila as classes Java;
• gera os arquivos de cabeçalho JNI na pasta headers;
• grava os arquivos .class na pasta build.

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2. Compilar o motor gráfico em C++

g++ -shared -o lib/motor.dll native/motor.cpp \
-Iheaders \
-I"$JAVA_HOME/include" \
-I"$JAVA_HOME/include/win32" \
-I"/c/glew/include" \
-I"/c/glfw/include" \
-L"/c/glew/lib/Release/x64" \
-L"/c/glfw/lib-mingw-w64" \
-L"$JAVA_HOME/lib" \
-lglew32 \
-lglfw3 \
-lgdi32 \
-luser32 \
-lshell32 \
-lopengl32 \
-ljawt

Esses caminhos devem ser adaptados conforme a instalação do usuário.

Esse comando gera a biblioteca nativa:

lib/motor.dll

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3. Executar o projeto

java -Djava.library.path=lib -cp build view.Main

O parâmetro

-Djava.library.path=lib

informa ao Java onde localizar a biblioteca motor.dll.

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Observações

• O projeto utiliza JNI para comunicação entre Java e C++.
• O motor gráfico é compilado como uma DLL (motor.dll).
• A interface é desenvolvida em Java (Swing).
• O motor gráfico utiliza OpenGL através das bibliotecas GLEW e GLFW.
• Recomenda-se utilizar a mesma versão do JDK, do MSYS2 e das bibliotecas para evitar incompatibilidades durante a compilação.