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Operações binárias

Bruno Soares — Tue, 26 May 2009 02:28:09 +0000

Ultimamente tenho me deparado com muitos trechos de códigos que utilizam operações binárias, como chaveamento de multiplexador, extração de RGB a partir de um inteiro ou hexadecimal, bitshift para controlar LED Matrix, etc… E finalmente dei aquela estuda, agora vai ai um post sobre o que resultou o estudo.

Obs.: Os trechos de códigos deste post foram escritos em ActionScript, mas pode ser aplicado a C, C++, Java, Processing, PHP, entre outras linguagens.

• Introdução
• Bit Shift
   • Operador >> (bitwise right shift)
   • Operador << (bitwise left shift)
• Operações Bitwise
   • Operador & (bitwise AND)
   • Operador | (bitwise OR)
   • Operador ^ (bitwise XOR)
   • Operador ~ (bitwise NOT)
• Exemplos
   • Extraindo o RGB de uma cor
   • Chaveando multiplexador 4051

Introdução
Um operador binário, como o nome sugere, é um operador que trabalha com a representação binária do número, e como normalmente não sabemos a representação binária dos números de cabeça, vamos utilizar a tabela abaixo:

 -----------------------
|      BIN |  DEC | HEX |
|-----------------------|
|        1 |    1 |   1 |
|       10 |    2 |   2 |
|       11 |    3 |   3 |
|      100 |    4 |   4 |
|      101 |    5 |   5 |
|      110 |    6 |   6 |
|      111 |    7 |   7 |
|     1000 |    8 |   8 |
|     1001 |    9 |   9 |
|     1010 |   10 |   A |
|     1011 |   11 |   B |
|     1100 |   12 |   C |
|     1101 |   13 |   D |
|     1110 |   14 |   E |
|     1111 |   15 |   F |
|    10000 |   16 |  10 |
|    10001 |   17 |  11 |
|    10010 |   18 |  12 |
|    10011 |   19 |  13 |
|    10100 |   20 |  14 |
|-----------------------|
| 11111111 |  255 |  FF |
 -----------------------

A tabela lista os números de 1 à 20 e 255 em três bases diferentes:
• Binário (BIN)
• Decimal (DEC)
• Hexadecimal (HEX)

Analisando a tabela podemos concluir que 3d = 11b, 19d = 10011b (as letras d e b significam decimal e binário respectivamente). Lembrando que pode ser utilizada uma calculadora que opere em binário (como a do windows) ou uma alternativa de conversão de bases on-line como está: “Conversão de número binário”.

Então vamos deslocar, escorregar, escovar alguns bits para entender melhor.

Operador >>
Deslocamento de bits para a direita (bitwise right shift)

1
2
3
4

trace(8 >> 1); // 4
trace(8 >> 2); // 2
trace(8 >> 3); // 1
trace(8 >> 4); // 0

Olhando os números na base decimal faz pouco sentido, ou talvez nenhum sentido, então passamos os números corretos para a base binária e tudo fica mais claro:
8d = 1000b (8 decimal é igual a 1000 em binário), então:
1000b >> 1 (deslocando uma casa para direita) temos o número:
100b que em decimal é 4(dê uma olhada na tabela).

Agora ficou fácil não? Vamos deslocar o número 13:

1	trace(13 >> 1); // 6

13 em binário é 1101, deslocando uma casa para a direita (ou removendo 1 bit), fica 110, e 110 é igual a 6 em decimal.

Operador <<
Deslocamento de bits para a esquerda (bitwise left shift)

1
2
3

trace(2 << 1); // 4
trace(2 << 2); // 8
trace(2 << 3); // 16

Agora é só seguir o mesmo raciocino já utilizando anteriormente.
Se 2 em base binária é igual a 10 e deslocarmos um bit para esquerda, vamos ganhar mais um zero, ficando com 100 que é igual a 4 em decimal.

Operador &
AND binário (bitwise AND)
O operador & compara bit a bit os números a sua direita e esquerda, por exemplo o resultado de 10 & 11 é 10:

  1010
& 1011
------
  1010

A comparação bit-a-bit somente retorna True (1) quando os bits comparados são iguais a 1, caso contrário retorna False (0). Formando assim um novo número.
Mais alguns exemplos para fortalecer:

|14 &  9|13 & 11|20 &  9|14 & 10|89 &  112|45  &  77|255  &  13|112 &  255|
|       |       |       |       |         |         |          |          |
|  1110 |  1101 |  10100|  1110 |  1011001|   101101|  11111111|   1110000|
|& 1001 |& 1011 |&  1001|& 1010 |& 1110000|& 1001101|&     1101|& 11111111|
|  ---- |  ---- |  -----|  ---- |  -------|  -------|  --------|  --------|
|  1000 |  1001 |      0|  1010 |  1010000|     1101|      1101|   1110000|
|    8d |    9d |     0d|   10d |      80d|      13d|       13d|      112d|

Operador |
OR binário (bitwise OR)
O operador | tem a mesma função do operador OR comum (||) só que atua bit-a-bit, assim como os outros operadores binários. Vejamos um exemplo:

  1010
| 1011
------
  1011

Se um dos bits comparados forem iguais a 1 a expressão retornará 1, caso os dois bits comparados forem iguais a 0, a expressão retorna 0. Agora vamos refazer o exemplo anterior trocando apenas o operador & (and binário) por | (or binário):

|14 |  9|13 | 11|20 |  9|14 | 10|89 |  112|45  |  77|255  |  13|112 |  255|
|       |       |       |       |         |         |          |          |
|  1110 |  1101 |  10100|  1110 |  1011001|   101101|  11111111|   1110000|
|| 1001 || 1011 ||  1001|| 1010 || 1110000|| 1001101||     1101|| 11111111|
|  ---- |  ---- |  -----|  ---- |  -------|  -------|  --------|  --------|
|  1111 |  1111 |  11101|  1110 |  1111001|  1101101|  11111111|  11111111|
|   15d |   15d |    29d|   14d |     121d|     109d|      255d|      255d|

Operador ^
OU exclusivo (bitwise XOR)
A letra X na frente do OR significa Exclusive (Exclusive OR). Isso quer dizer que este operador faz a comparação binária de dois números e resulta os bits que são diferentes. Por exemplos, quais são os bits diferentes entre os números 10 e 11?

  1010
^ 1011
------
     1

Vamos novamente trocar o operador do exemplo anterior para analisar os resultados:

|14 ^  9|13 ^ 11|20 ^  9|14 ^ 10|89 ^  112|45  ^  77|255  ^  13|112 ^  255|
|       |       |       |       |         |         |          |          |
|  1110 |  1101 |  10100|  1110 |  1011001|   101101|  11111111|   1110000|
|^ 1001 |^ 1011 |^  1001|^ 1010 |^ 1110000|^ 1001101|^     1101|^ 11111111|
|  ---- |  ---- |  -----|  ---- |  -------|  -------|  --------|  --------|
|   111 |   110 |  11101|   100 |   101001|  1100000|  11110010|  10001111|
|    7d |    6d |    29d|    4d |      41d|      96d|      242d|      143d|

Operador ~
Negação (bitwise NOT)
O operador NOT inverte o sinal e complementa em um.
Negando o número 168 (~168) teremos -169.

Alguns exemplos:

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trace(~7); // -8
trace(~-7); // 6
trace(~14); // -15
trace(~13); // -14
trace(~255); // -256
trace(~112); // -113

Extraindo o RGB de uma cor
Sabendo que uma cor no formato RGB utiliza dois dígitos hexadecimais para definir quanto existe de Vermelho, Verde e Azul (respectivamente), formando cores como: Vermelho (FF0000), Cinza (C0C0C0), Laranja (FF9900), etc. Temos ai a possibilidade de gerar 16.581.375 de cores com este código, é só fazer a conta para conferir: 255 * 255 * 255 ou FF * FF * FF.
Vamos desmembrar um tom de azul (#347BB7) para saber quanto esta cor tem de Vermelho, Verde e Azul (o valor dos canais RGB).

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// DEC: 3439543
// BIN: 1101000111101110110111
var color:uint = 0x347BB7;

var r:uint = (color >> 16) & 0xFF;
var g:uint = (color >> 8) & 0xFF;
var b:uint = color & 0xFF;

trace("Red:", r, "Green:", g, "Blue:", b);
// Red: 52 Green: 123 Blue: 183

Linha 5) Deslocando 16 bits para a direita temos:

  1101000111101110110111 >> 16
=                 110100 (DEC: 52)

Para o caso do vermelho não precisamos continuar a expressão (& 0xFF),
pois deslocando 16 bits para a direita já temos o resultado do vermelho,
mas se a cor estivesse no formato ARGB (Alpha Red Green Blue), seria necessário.

Linha 6) Deslocando 8 bits para conseguir o verde:

  1101000111101110110111 >> 8
=         11010001111011 (DEC: 13435)

Só com o valor do deslocamentos não vamos conseguir a cor verde, então utilizamos o
operador & (AND) com o valor 255 (0xFF) para extrair a parte binária que nos interessa:

  11010001111011 (DEC: 13435)
&       11111111 (DEC: 255, HEX: 0xFF)
  --------------
        01111011 (DEC: 123)

Linha 7) Para extrair o azul não precisamos deslocar bits e sim pegar os últimos 8 bits:

  1101000111101110110111
&               11111111 (DEC: 255, HEX: 0xFF)
  ----------------------
                10110111 (DEC: 183)

Agora voltando para o hexadecimal:

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var r:uint = 52;
var g:uint = 123;
var b:uint = 183;
var color:uint = (r << 16) | (g << 8) | b;

trace(color.toString(16));
// 347bb7

Linha 4) Deslocando 16 bits para a esquerda do número 52 (Vermelho):

  110100 << 16
= 1101000000000000000000

Deslocando 8 bits para a esquerda do número 123 (Verde):

  1111011 << 8
= 111101100000000

Efetuando o OR (|) com o resultado das duas operações ((r << 16) | (g << 8)):

  1101000000000000000000
|        111101100000000
  ----------------------
  1101000111101100000000

Efetuando a última operação, o OR com o Azul (183)

  1101000111101100000000
| 0000000000000010110111
  ----------------------
  1101000111101110110111

O resultado agora ficou claro. O número 1101000111101110110111 (binário) é igual a 3439543 (decimal) e 347BB7 (hexadecimal).

Chaveando multiplexador 4051
A tarefa de chavear um Multiplexador / Demultiplexador (MUX / DEMUX) 4051 é muito parecida com a extração dos canais RGB de uma cor. Você só precisa Ligar ou Desligar três pinos de seleção (select pins) para que o circuito interprete o valor gerado e transmita a voltagem da entrada desejada.
Existe um gif animado do RogerCom muito didático que demonstra o funcionamento do CI 4051, gif animado CI 4051 aqui.
Por exemplo, para ler a entrada 3, precisamos desligar o pino de seleção 0, ligar o 1 e o 2, formando assim o número 011 (binário) que é igual a 3 em decimal. Veja no código (Escrito em Arduino / C++):

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// Entrada desejada
int count = 3;

// Extração dos bits ativos
byte s0 = count & 0x1;
byte s1 = (count >> 1) & 0x1;
byte s2 = (count >> 2) & 0x1;

// Ligando ou desligando os pinos de seleção
digitalWrite(2, s0);
digitalWrite(3, s1);
digitalWrite(4, s2);

Conteúdo relacionado:
• Bitwise operation on Wikipedia

JPEG Encoder (AS3) + FluorineFx .NET Flash Remoting Gateway

Bruno Soares — Mon, 18 Feb 2008 05:14:48 +0000

Vamos entender neste post como o flash cria um jpeg e o envia através do FluorineFx para o servidor para que o servidor possa trabalhar o dado binário e salvar como um arquivo .JPG.

Não vamos entrar em detalhes da instalação e nem da configuração básica de um site com FluorineFx, pois no próprio site do FluorineFx existe um ótimo tutorial para esta configuração inicial (FluorineFx Visual Studio 2005 Wizard).

Em primeiro lugar, que fique entendido que a responsabilidade de gerar a imagem é do Flash, e o servidor deve apenas receber os binários para gravar em disco. Para gerarmos o código da imagem (binário), vamos utilizar a classe JPEGEncoder.
Exemplo:

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import flash.display.BitmapData;
import flash.utils.ByteArray;
import JPEGEncoder;

var bmpData : BitmapData = new BitmapData(width, height);
bmpData.draw(MEU_MOVIECLIP);
var objJPEGEncoder : JPEGEncoder = new JPEGEncoder(QUALIDADE);
var dadosEncode : ByteArray = objJPEGEncoder.encode(bmpData);

Muito simples não? O método draw da classe BitmapData obtém a imagem atual do clip, criamos uma instância da JPEGEncoder já passando a qualidade (0 à 100) e por fim “encodamos” o BitmapData utilizando o método encode da nossa instância da JPEGEncoder, ele nos retorna um Array de Bytes (flash.utils.ByteArray).

Agora ficou simples, temos em mãos o array de bytes, podemos enviar ele para o servidor para que o mesmo possa fazer sua parte, que nada mais é que salvar estes bytes em um arquivo. Utilizando o FluorineFx fica fácil, veja o código abaixo:

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using System;
using System.Web;
using System.Drawing;
using System.IO;
using FluorineFx;
using FluorineFx.AMF3;

namespace ServiceLibrary.Imagem
{
[RemotingService("Comentário da classe")]
public class JpegEncoder
{
public void Salvar(ByteArray byteArray)
{
// Transfere de ByteArray para MemoryStream
uint length = byteArray.Length;
byte[] bytes = new byte[length];
byteArray.ReadBytes(bytes, 0, length);
MemoryStream stream = new MemoryStream(bytes);

// Cria a imagem
Image image = Bitmap.FromStream(stream);

// Salva a imagem
image.Save(
HttpContext.Current.Server.MapPath("_upload/JpegEncoder.jpg"));

// Libera o espaço na memória
stream.Dispose();
image.Dispose();
}
}
}

Este código deve ser inserido dentro da ServiceLibrary que você criou para a sua Solution.

Repare na classe ByteArray, é uma implementação do ByteArray do Flash no servidor, provida pelo FluorineFx.AMF3.

Sua Solution Explorer deve se parecer um pouco com esta:

Deixei selecionadas as referências para System.Drawing e Web propositalmente, pois são referências necessárias para o funcionamento da nossa classe.

Agora vamos a parte do envio do ByteArray criado no Flash apartir da JPEGEncoder para a nossa classe la no FluorineFx, a ServiceLibrary.Imagem.JpegEncoder. No exemplo anexo ao post (mais ao fim do post tem um link para download) utilizei uma classe que criei a pouco tempo para trabalhar com AMF no geral (br.com.bsoares.net.Amf), ela vai tomar muito espaço no post, portanto vou demonstrar somente a utilização dela:

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/**
* Função de callback para JpegEncoder.Salvar
* @param resposta
*/
private function baixarSusseco (resposta : Object) : void {
UtilNet.navegar(Config.URL_UPLOAD + "JpegEncoder.jpg", "_blank");
}

/**
* Função de callback para JpegEncoder.Salvar
* @param resposta
*/
private function baixarErro (resposta : Object) : void {
trace("--< ERRO >----------------------");
for each (var o : Object in resposta) {
trace(o);
}
trace("--------------------------------");
}

/**
* Retorna o ByteArray gerado pela JPEGEncoder
* @return Byte Array
*/
private function obterByteArray () : ByteArray {
var bmpData : BitmapData = new BitmapData(_flvPlayer.msk.width, _flvPlayer.msk.height);
bmpData.draw(_alvoCaptura);
var objJPEGEncoder : JPEGEncoder = new JPEGEncoder(_qualidade.value);
var dadosEncode : ByteArray = objJPEGEncoder.encode(bmpData);
return dadosEncode;
}

/**
* Chama o método Salvar da Classe JpegEncoder utilizando o FluorineFx.
* Neste exemplo, criei uma classe chamada AMF para tratar a comunicação
* com o FluorineFx (serve também para AMFPHP)
* @param Evento
*/
private function onBaixarClick (e : MouseEvent) : void {
var objAmf : Amf = new Amf();
objAmf.URL = Config.URL_AMF_GATEWAY;
objAmf.onSusseco = baixarSusseco;
objAmf.onErro = baixarErro;
objAmf.executar("ServiceLibrary.Imagem.JpegEncoder.Salvar", obterByteArray());
}

Pelo comentário de cada método já podemos perceber como funciona o envio do Array de bytes.

Dicas:
• Neste projeto utilizei o FlashDevelop, que na minha opinião é um ótimo editor de Action Script.
• Observe a estrutura de classes, para quem ainda não entende muito de POO (Programação Orientada a Objetos) este post é um bom exemplo de organização de Packages e Nomenclatura de Variáveis, Classes e Métodos. Vou tentar em um próximo post escrever mais sobre Programação Orientada a Objetos (POO) de uma forma mais avançada abrangendo Encapsulamento, Herança e Polimorfismo, o qual não é o objetivo deste post).

Observações de Configuração:
Observe na imagem abaixo o projeto aberto no FlashDevelop:

Clique com o botão direito do mouse sobre JPEG_Encoder (AS3), vá em Properties, repare que na área Project Classpaths deve ser adicionado os dois diretórios (_Biblioteca_ e Classes).

Conclusão:
Vimos como é possível o Flash gerar uma imagem (JPEG) utilizando a classe JPEGEncoder, como enviamos os binários do JPEG para o ASP.NET utilizando o FluorineFx e como o FluorineFx salva os binários em disco.

Por hoje é isso pessoal.
Vocês podem fazer o download do projeto aqui.

Links relacionados:
• FluorineFx: http://www.fluorinefx.com/
• FluorineFx download: http://www.fluorinefx.com/download.html
• FluorineFx Visual Studio: http://www.fluorinefx.com/docs/fluorine/vswizardnet20.html
• Live JPEG Encoder: http://www.bytearray.org/?p=26
• PNG Encoder in AS3: http://www.kaourantin.net/2005/10/png-encoder-in-as3.html
• FlashDevelop: http://osflash.org/flashdevelop

Fluorine, uma alternativa de Flash Remoting com ASP.NET

Bruno Soares — Sat, 02 Feb 2008 05:01:31 +0000

Nos tempos em que o Flash ainda era da Macromedia, foi criada a especificação AMF (ActionScript Message Format), para facilitar a comunicação entre o ActionScript e as demais linguagens Server-side (Gateway, mais a diante vamos ver que o que controla a comunicação entre o ActionScript e o ASP.NET é com.TheSilentGroup.Fluorine.FluorineGateway). Temos hoje várias linguagem com alguma biblioteca que implemente AMF como por exemplo o PHP, Java, ColdFusion e também o ASP.NET. Existe uma alternativa de remoting muito boa para quem trabalha com PHP que é o AMFPHP, para quem o conhece será fácil entender o funcionamento do Fluorine. E para quem não o conhece tenho certeza de que vão encontrar muito material sobre ele na Internet.

Hoje em dia já estamos na versão 3 da AMF e a Fluorine também implementa bibliotecas para uso desta versão de AMF.

Vamos ao tutorial.

Nosso primeiro passo será o download do Fluorine no link a seguir: http://fluorine.thesilentgroup.com/fluorine/download.html
Não vou dar detalhes da instalação porque é sempre a mesma coisa de Next, Next e Finish.

Após realizada a instalação do Fluorine, vamos abrir o Visual Studio e criar uma nova aplicação web। File -> New -> Web Site, selecione Fluorine ASP.NET Web Application, como mostrado na figura seguinte:

Sua Solution Explorer deve se parecer com esta imagem:

Abra o arquivo Sample.cs (dentro de App_Code), vamos utiliza-lo em nosso primeiro teste do Fluorine.
Observe que a classe Sample está dentro do namespace www e que possui um método chamado Echo que retorna uma string e precisa de um parâmetro. O método pega a string do parâmetro (text), concatena com “Gateway echo: ” e retorna.

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using System;
using com.TheSilentGroup.Fluorine;

namespace www
{
[RemotingService("Fluorine sample service")]
public class Sample
{
public Sample() { }

public string Echo(string text)
{
return "Gateway echo: " + text;
}
}
}

Pressione F5 para rodar a aplicação, clique sob o arquivo Console.aspx, note que você foi redirecionado para Fluorine.aspx, o Service Browser do Fluorine, deve se parecer com a imagem seguinte:

Você pode clicar no link “• www.Sample” para ver a especificação dos métodos e também obter um exemplo de código em ActionScript 1 e 2 que já roda os métodos da classes Sample.

Para dizer ao Fluorine que você quer que determinada classe seja acessada por Flash é só você importar “com.TheSilentGroup.Fluorine” (using com.TheSilentGroup.Fluorine;), e colocar o atributo “[RemotingService("Descrição")]” na classe. Fique atento que feito isso, o Fluorine só vai mostrar no Service Browser os métodos publicos da classe, é claro que sem contar o construtor.
Veja como o Service Browser detalha os métodos das classes e já deixa um exemplo de Script para utilizarmos no Flash:

Visto que o Service Browser já gera o código correspondente em ActionScript 1 e 2, vamos deixar o nosso tutorial mais interessante e mostrar uma forma de fazer as devidas chamadas em ActionScript 3.0. Abra o Flash, e cria um arquivo novo, no primeiro frame do Flash insira o código a seguir:

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import flash.net.*;

function onResult(responds:Object):void {
trace("onResult: " + responds);
}

function onFault(responds:Object):void {
trace("fault " + responds.toString());
}

var responder : Responder = new Responder(onResult, onFault);

var gateway : NetConnection = new NetConnection();
gateway.connect("http://localhost:2471/www/Gateway.aspx");
gateway.call("www.Sample.Echo", responder, "Primeiro teste do Fluorine!");

Fique atento quanto ao endereço do Gateway.aspx, pois no nosso exemplo estou utilizando o endereço que o próprio Visual Studio cria quando rodamos a aplicação, por isto que temos esta portar “maluca” (http://localhost:2471).

Depois que você rodar a aplicação no Visual Studio, pegar o endereço gerado por ele, colar o endereço dentro de ‘gateway.connect(“ENDEREÇO“);’ e exportar o flash, você deve receber a mensagem “onResult: Gateway echo: Primeiro teste do Fluorine!”. Se foi exatamente isso que aconteceu, uueebá! Você acabou de fazer o seu primeiro teste de Flash Remoting com ASP.NET utilizando Fluorine!!! Fácil não?

Agora vamos entender cada linha de código desse nosso ActionScript 3.0:
1ª – Importamos todas as classes que nos ajudam a efetuar conexões do Flash com o “Mundo Externo”.
3ª à 9ª – Criamos as funções de callback que vão receber as respostas da nossa requisição.
11ª – Criamos um Responder para armazenar as nossas funções de respostas (onResult e onFault).
13ª – Criamos o nosso gateway, responsável pela comunicação com o Fluorine.
14ª – Conectamos o nosso gateway ao Serviço do Fluorine.
15ª – Efetuamos a chamada para o método Echo da classe Sample que se encontra no namespace www, passamos como segundo parâmetro o Responder (criado na linha 11) e como 3º parâmetro passamos o uma string, pois o método Echo precisa de uma string para funcionar.

É isso ai pessoal, espero ter ajudado aqueles que precisam da combinação Flash + ASP.NET, como foi o meu caso, pois já conhecia o AMFPHP mas no meu trabalho atual utilizamos ASP.NET.

No próximo post vou mostrar como transferir um bitmap do Flash para o Fluorine, agora a coisa vai ficar boa :)

Link para download do projeto:
http://blog.bsoares.com.br/wp-content/uploads/2009/03/20080202_projeto.zip

Links relacionados:
• Fluorine: http://fluorine.thesilentgroup.com/fluorine
• Fluorine download: http://fluorine.thesilentgroup.com/fluorine/download.html
• Flash Remoting: http://www.adobe.com/devnet/flashremoting/
• AMF3: http://osflash.org/documentation/amf3
• AMFPHP: http://www.amfphp.org
• Gateway: http://pt.wikipedia.org/wiki/Gateway