NCL Eclipse: Ambiente Integrado para o Desenvolvimento de Aplicações para TV Digital Interativa em Nested Context Language

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1 Salão de Ferramentas - SBRC NCL Eclipse: Ambiente Integrado para o Desenvolvimento de Aplicações para TV Digital Interativa em Nested Context Language Roberto Gerson de Albuquerque Azevedo 1,2, Mario Meireles Teixeira 1, Carlos de Salles Soares Neto 1,2 1 Laboratory of Advanced Web Systems Departamento de Informática - UFMA Av. dos Portugueses s/n - Campus do Bacanga São Luís/MA CEP: Brasil 2 Departamento de Informática PUC-Rio Rua Marquês de São Vicente, 255. Rio de Janeiro, RJ Brasil roberto@laws.deinf.ufma.br, {mario, csalles}@deinf.ufma.br Abstract. This paper presents the NCL Eclipse textual integrated environment whose aim is to help the development of interactive multimedia applications in Nested Context Language (NCL), the standard declarative language of the Brazilian Digital Terrestrial TV System. The NCL Eclipse is a plugin for the Eclipse IDE that offers some user-centered features, such as automatic and contextual code suggestion, NCL documents validation, and XML elements and reserved words coloring. Resumo. Este trabalho apresenta o NCL Eclipse, um ambiente integrado de autoria que visa apoiar o desenvolvimento de aplicações multimídia interativas em Nested Context Language (NCL), linguagem declarativa padrão do Sistema Brasileiro de Televisão Digital Terrestre (SBTVD-T). O NCL Eclipse é um plug-in para a IDE Eclipse que oferece diversas funcionalidades centradas nas necessidades de autores NCL, tais como a sugestão de código automática e contextual, validação de documentos NCL, coloração de elementos XML e de palavras reservadas da linguagem. 1. Introdução Há diversas ferramentas de autoria para linguagens de marcação baseadas no tempo, em especial, aquelas voltadas à concepção de documentos hipermídia [Guimarães et al 2007] [Bulterman et al 1998] [Manalee 2008]. Todas essas ferramentas possuem em comum a incapacidade de abstrair ou excluir completamente a autoria textual do processo de desenvolvimento. Atualmente, não existe uma única abstração gráfica ou visual capaz de expressar por completo todas as especificidades de uma dessas linguagens. Um exemplo de tais abstrações é a representação gráfica do paradigma de linha de tempo, comumente usado nesse tipo de ferramentas. Esse paradigma, entretanto, não é satisfatório ou conveniente para modelar a interação do usuário. Primeiro, porque é impossível precisar, ainda em tempo de autoria, o exato instante em que tal interação

2 2 Salão de Ferramentas - SBRC 2009 ocorrerá. Segundo, porque o suporte à interação do usuário resulta em múltiplas linhas do tempo e não em uma única. Na prática, as aplicações interativas devem ser tratadas como uma linha de tempo principal e diversas linhas secundárias, tantas quantas as interações de usuário determinar [Costa e Soares 2007]. Resultando assim, em um ambiente confuso ou difícil de representar visualmente. Outras abstrações gráficas já foram exploradas como forma de racionalizar sobre o código-fonte de linguagens baseadas no tempo. Em [Coelho et al 2004] e [Moreno et al 2008], grafos compostos são usados para a descrição de modelos hipermídia, mas também não são suficientes para expressá-los por completo. Nesse caso, a estratégia sugerida para ferramentas de edição é o uso de abstrações gráficas sincronizadas entre si, onde cada uma delas trata de um aspecto específico da autoria. Esta parece ser a abordagem mais adequada em ferramentas de autoria de aplicações hipermídia. Ainda assim, a autoria textual sempre se mantém como uma das abordagens sugeridas. Em muitos casos, o uso de tais abstrações gráficas ou visuais é tido como mais fácil de entender e mais natural para os seres humanos interagirem com o computador do que a programação textual. Isto é válido, mas não pode ser generalizado para todos os casos, conforme demonstrou [Green e Petre 1992]. Ao se tomar como base as linguagens SMIL [W3C 2005] e Nested Context Language (NCL) [ABNT 2007], ambas voltadas para a criação de documentos hipermídia, novamente todas as suas ferramentas de autoria se baseiam em parte na edição textual de documentos. Tais indícios sugerem que a edição textual e não apenas a gráfica ou visual deve ser considerada com atenção no desenvolvimento de ferramentas de autoria para tais linguagens. No que se refere à criação de códigos-fonte textualmente através de um editor não-especializado, sem dúvida, este é um processo árduo para o autor e que requer bastante cuidado, pois deixa o autor muito suscetível a erros. Entretanto, tal problema pode ser minimizado com a utilização de ferramentas especializadas para auxiliar no desenvolvimento textual. O tipo de ferramenta mais utilizado com este objetivo é o Ambiente Integrado de Desenvolvimento (IDE ou Integrated Development Enviroment). Cada IDE fornece um conjunto de funcionalidades para um determinado grupo de usuários. São exemplos destas funcionalidades: desenvolvimento visual através de menus, janelas ou desenhos, dependendo da linguagem à qual a IDE auxilia, editores de texto com coloração de sintaxe, sugestão de código, validação de código-fonte, indicação de erros sintáticos e semânticos, dentre outras. A linguagem NCL permite a criação de apresentações hipermídia interativas e foi adotada como linguagem declarativa padrão pelo Sistema Brasileiro de TV Digital Terrestre (SBTVD-T). NCL atua como uma linguagem de cola, que orquestra objetos de mídia de vários tipos diferentes, como áudio, vídeo, texto, imagem e até códigos imperativos, como aqueles escritos em Lua [Ierusalimschy 2006] ou em Java [ETSI 2005]. A NCL tem dois grandes públicos: produtores de conteúdo para TV e programadores de software. Os primeiros são designers, profissionais de artes e TV, ávidos por abstrações gráficas e preferencialmente ferramentas WYSIWYG (What You See is What You Get); o segundo grupo está habituado a IDEs e a usar linguagens de programação textual como interface para o desenvolvimento. Visando suprir as necessidades do grupo de usuários de NCL formado por programadores de software, é proposto neste trabalho um editor textual de código livre para a linguagem, denominado

3 Salão de Ferramentas - SBRC NCL Eclipse. O NCL Eclipse é implementado como um plug-in para a IDE Eclipse [Eclipse.org 2008], visando reusar todo este ambiente já utilizado por uma ampla comunidade de desenvolvedores. O foco deste trabalho é desenvolver uma ferramenta que auxilie o máximo possível o desenvolvimento textual. As abstrações gráficas são deixadas um pouco de lado, mas podem futuramente ser incorporadas, assim como será exemplificado com uma visão de Leiaute. O perfil de usuários de NCL a que se destina a ferramenta NCL Eclipse é aquele que tende a desenvolver aplicações com requisitos mais especializados, como aquelas residentes no receptor de TV digital. São também esses usuários que detêm os conhecimentos necessários de programação para o desenvolvimento de aplicações NCL, fazendo uso de scripts Lua ou da ponte para Java [ABNT 2007]. O Eclipse se mostra uma ferramenta natural para integrar as diversas necessidades desse perfil de usuário, haja vista ser um ambiente que também oferece plug-ins para Lua como o LuaEclipse [LuaEclipse 2008] e ser um dos mais utilizados para o desenvolvimento em Java. Este artigo está dividido da seguinte forma: Na Seção 2, são apresentados os trabalhos relacionados. A Seção 3 apresenta o NCL Eclipse, discutindo sua interação com Eclipse e também as funcionalidades implementadas e como elas auxiliam as tarefas do usuário. Enfim, a Seção 4, traz as principais conclusões deste trabalho e seus desdobramentos. 2. Trabalhos Relacionados Nesta seção são discutidas as ferramentas de autoria hipermídia Composer [Guimarães et al 2007], GriNS [Bulterman et al 1998] e SMOX Pad [Manalee 2008]. O Composer é uma ferramenta de autoria hipermídia voltada para o desenvolvimento de programas audiovisuais interativos em NCL. Desenvolvido pelo Laboratório TeleMídia da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC- Rio). O Composer encontra-se atualmente na versão Seu principal objetivo é possibilitar que usuários possam produzir programas interativos através de abstrações visuais, o que requer menos conhecimento especializado de NCL. Para que isso seja possível, a filosofia utilizada pelo Composer é a de que o usuário que irá construir o programa poderá fazê-lo através de visões. Cada visão mostra uma parte do programa NCL e uma alteração em uma das visões atualiza automaticamente as outras visões. Existem quatro visões definidas: Estrutural, Temporal, Leiaute e Textual. O NCL Eclipse pode ser utilizado em conjunto com o Composer, mesmo sem nenhuma integração ainda automatizada. Os usuários que preferem utilizar a Visão Textual do Composer são os mais suscetíveis a migrarem para o NCL Eclipse, visto que com este último há novas funcionalidades textuais que podem atender melhor a suas expectativas. Como ambos são ferramentas de software livre, há também a possibilidade de incorporar, futuramente, as visões do Composer ao NCL Eclipse, ou vice-versa. O GriNS é um sistema de autoria e apresentação para documentos SMIL. Assim como o Composer, o Grins também é voltado para autores com pouco conhecimento da linguagem hipermídia (no caso, SMIL) e também utiliza a abordagem de visões, embora de uma forma um pouco diferente da abordagem do Composer. O GRiNS possui basicamente quatro visões: Visão de Estrutura Lógica (logical structure view), Visão de

4 4 Salão de Ferramentas - SBRC 2009 Linha de Tempo Virtual (virtual timeline view), Visão de Playout (playout view) e Visão Textual (Textual View). A Textual View do GriNS é um simples editor de texto que aplica coloração sintática apenas aos elementos <par> e <seq> de SMIL, nenhuma sugestão de código contextual é implementada para facilitar a autoria textual. O SMOX Pad, por outro lado, é um editor de textos avançado voltado para a linguagem SMIL. Algumas das características presentes no SMOX Pad são: coloração sintática, auto-completação de código e validação de erros. O SMOX Pad é uma ferramenta proprietária, produzida pela Manalee. Além do SMOX Pad, a Manalee também possui a ferramenta SMOX Editor que é uma ferramenta WYSIWYG para a criação de apresentações SMIL. É possível, assim, atingir duas classes de usuários, os que se sentem mais à vontade na criação visual (com o SMOX Editor) e os que se sentem mais à vontade com a especificação textual das apresentações (com o SMOX Pad). A existência do SMOX Pad é mais um indício de que ferramentas que atingem esta classe de usuário são bem recebidas e até mesmo rentáveis no contexto de criação de documentos hipermídia. Uma desvantagem encontrada no SMOX Pad é o fato de que a sugestão de código não é contextual em muitos casos. Um exemplo disso é quando se define um elemento filho de um <head> e o editor sugere <head>, ou até mesmo <body>, o que não condiz com a especificação do SMIL. Outra desvantagem encontrada no SMOX Pad é o fato de ser voltado para um sistema operacional específico e não se tratar de um ambiente multiplataforma como o Eclipse. Com o NCL Eclipse a sugestão será totalmente contextual, só sugerindo ao usuário elementos, atributos e valores de atributos válidos naquele contexto. 3. NCL Eclipse Esta seção traz uma visão geral do NCL Eclipse, evidenciando as características desenvolvidas, bem como uma discussão sobre a relevância de cada uma das funcionalidades. Dentre as principais funcionalidades implementadas pelo NCL Eclipse estão: coloração de elementos e atributos XML, exibir/colapsar elementos XML (permitindo que determinados elementos sejam escondidos ou exibidos pelo usuário conforme achar conveniente), wizards para a criação de documentos NCL simples, autoformatação do código XML, validação do documento NCL, sugestão de código NCL de forma contextual (autocomplete), navegação no documento como uma árvore, execução do documento NCL, entre outras. Essas funcionalidades foram identificadas durante a fase de levantamento de requisitos e são baseadas nas comumente encontradas em ambientes de programação, voltados à criação de arquivos-fonte para as mais diversas linguagens de marcação encontradas no mercado. Como é visto adiante, a sugestão de código, totalmente contextual, refletindo a estrutura sintática e semântica da linguagem NCL, é o grande diferencial do NCL Eclipse quando comparada a outras existentes. Uma das características mais úteis que os ambientes de desenvolvimento baseados em linguagem de programação disponibilizam para os seus usuários é a identificação e marcação de erros no momento da autoria. Esta é uma funcionalidade disponível na maioria das IDEs existentes no mercado e ajuda a diminuir o tempo de autoria, visto que diminui a necessidade de executar o documento para evidenciar que o mesmo possui erros sintáticos e/ou semânticos. O NCL Eclipse reusa o NCL Validator [Araújo, Azevedo e Soares 2008] com o objetivo de identificar e marcar erros em documentos NCL, em tempo de autoria. A linha do erro é sublinhada e uma descrição

5 Salão de Ferramentas - SBRC pode ser visualizada passando-se o mouse sobre o texto ou na Problem View (padrão do Eclipse). Diferente do que se poderia pensar, uma simples validação com XMLSchema ou DTD não é suficiente para documentos NCL. Isto porque a linguagem utiliza as noções de contexto e perspectiva, diferente da maioria das linguagens XML. Em [Araújo, Azevedo e Soares 2008] é possível encontrar uma discussão mais detalhada sobre essas peculiaridades de NCL. A visão outline é a visão padrão do Eclipse para apresentar a estrutura do documento que está sendo editado atualmente. A JDT (Java Development Tool), por exemplo, mostra as classes, atributos e métodos do arquivo que está sendo editado. O NCL Eclipse utiliza a visão outline para mostrar a estrutura do documento NCL, representando-o como uma árvore. O evento de clicar sobre um nó da árvore leva o editor a selecionar a linha daquele nó. Cada vez que o documento é salvo, a visão outline é atualizada Sugestão de código Contextual A sugestão contextual automática de conteúdo está presente em muitos editores e processadores de texto, bem como navegadores web. Ela envolve o processo de o programa predizer uma palavra ou frase que o usuário queira inserir no texto sem que seja necessário digitá-la por inteiro. Em editores de texto específicos para linguagens de programação, tal característica é extremamente útil, pois diminui o tempo necessário para a programação, ajudando o usuário a criar um documento sempre correto e a digitar menos do que o que seria necessário sem esta funcionalidade, além de, indiretamente, auxiliar no aprendizado da linguagem e servir como um guia de consulta rápido no momento da autoria. Se o programador, por exemplo, necessitar saber quais os filhos de um determinado elemento, ele precisa apenas colocar o cursor em um trecho de texto interno ao conteúdo daquele elemento e teclar Ctrl+espaço para visualizar uma sugestão dos possíveis elementos filhos. Através desse mecanismo também é possível conhecer a obrigatoriedade dos elementos e atributos e a cardinalidade dos elementos filhos. O NCL Eclipse implementa a sugestão para todos os elementos e atributos da linguagem NCL, totalmente baseado no contexto em que o autor está posicionado no arquivo-fonte. Três cenários principais foram analisados: a sugestão de elementos, a sugestão de atributos de um elemento e a sugestão de valores dos atributos. A sugestão de elementos baseia-se na estrutura da linguagem e na posição atual do cursor. Assim, quando se está com o cursor no conteúdo de um elemento <ncl>, o NCL Eclipse sugere os elementos que podem ser filhos de <ncl> (<body> e <head>). Isto acontece para todos os elementos, refletindo sempre a estrutura da linguagem. Para os elementos que possuem atributos obrigatórios, tais atributos também são incluídos no texto gerado pela sugestão automática. O segundo cenário, que se refere aos atributos de um determinado elemento, sugere ao usuário os possíveis valores dos atributos desse elemento com base em seu nome. Caso um atributo já tenha sido preenchido, o mesmo não é sugerido novamente. No terceiro cenário, onde o usuário está digitando o valor de um atributo, existem duas possibilidades: na primeira, os valores dos atributos são pré-definidos pela linguagem é o que acontece, por exemplo, com o atributo operator do elemento <compoundaction>, que só pode assumir os valores par ou seq. E, na segunda, os

6 6 Salão de Ferramentas - SBRC 2009 valores referenciam outros nós definidos pelo próprio usuário no documento ou importados de outro documento. Pode-se citar como exemplo o atributo xconnector do elemento <link>, que deve ser o valor de um identificador de um conector definido pelo elemento <causalconnector>. Quando o valor é pré-definido pela linguagem, a lista dos valores possíveis é mostrada. Já quando o valor deve ser uma referência a outro nó definido pelo próprio usuário, o parsing do documento é realizado em tempo de autoria para descobrir os valores possíveis. A Figura 1(a) mostra um exemplo de sugestão dos identificadores dos elementos <descriptor>. NCL possui algumas particularidades que não estão presentes na maioria das linguagens baseadas em XML, entre as quais estão as idéias de contexto e perspectiva (que incorporam o conceito de escopo à linguagem). Os elementos definidos dentro de um contexto são válidos apenas naquele escopo (um contexto pode ser um elemento <body>, <context> ou <switch>). Sendo assim, só é possível referenciar tais elementos diretamente dentro do próprio contexto no qual este está definido (exemplo na Figura 1(b) ). A idéia de perspectiva, por outro lado, é definida como a hierarquia de contextos dentro da qual um determinado elemento está definido. Muitas vezes é necessário saber qual a perspectiva na qual um elemento está definido para que seja possível sugerir os valores corretos. A Figura 1(c) mostra como os valores sugeridos para o papel de um elo devem estar definidos na definição de conector que o elo está reutilizando. Figura 1. Ferramenta NCL Eclipse: (a) sugestão de identificadores; (b) sugestão baseada em escopo; (c) sugestão baseada no conector referenciado pelo elo; (d) visão de leiaute.

7 Salão de Ferramentas - SBRC Adicionalmente, o NCL Eclipse também permite a execução de um documento NCL, através do comando Run do Eclipse. Para isto, basta clicar com o botão direito sobre o documento e depois em Run -> NCL Presentation. A execução do documento permite que, no momento da autoria, o autor possa ter uma idéia prévia de como o documento será visualizado pelo telespectador, podendo até mesmo simular as interações que possam ocorrer no decorrer da apresentação. A visão de Leiaute foi incluída no NCL Eclipse como uma forma de exemplificar como novas visões podem ser facilmente adicionadas ao ambiente de autoria. Nesta visão é possível criar regiões nas quais as mídias deverão aparecer. É possível, por exemplo, redimensionar e aninhar as regiões de forma visual. Os elementos <region> da linguagem NCL são mapeados em elementos visuais que podem ser alterados visualmente, conforme a Figura 1 (d). 4. Conclusão Este trabalho apresenta o ambiente integrado de autoria NCL Eclipse, voltado para o desenvolvimento de aplicações hipermídia interativas na linguagem NCL. O NCL Eclipse é software livre e seu código encontra-se disponível no Portal do Software Público Brasileiro ( O site oficial da ferramenta ( disponibiliza tutoriais e os binários das versões mais atuais. Esta ferramenta foi desenvolvida como um plug-in para o ambiente multiplataforma Eclipse e pretende atender a um público de desenvolvedores (programadores) na linguagem NCL que não dispunham de uma ferramenta textual avançada voltada especificamente a essa linguagem. Tais programadores estão, portanto, limitados a utilizar editores específicos de XML que não reconhecem características próprias da linguagem, como os contextos e perspectivas. O NCL Eclipse apresenta diversas funcionalidades que auxiliam os programadores em suas tarefas, tais como: coloração de elementos e atributos XML, auto-formatação de código XML, wizards para a criação de documentos NCL, validação, sugestão automática contextual de código, navegação na árvore do documento e execução da aplicação NCL. Dentre elas, destaca-se como uma das principais contribuições deste trabalho a sugestão contextual de código, a qual guia o programador apenas nos elementos, atributos de elementos e valores de atributos que façam sentido em uma determinada posição na edição do documento. Em uma linguagem de certa complexidade, como é o caso da NCL, essa funcionalidade torna-se decisiva para o aumento da produtividade. O modo de sugestão automático implementado permite até mesmo sugerir partes de código baseadas em conectores definidos no próprio documento ou importados de um terceiro. Visando tornar a linguagem ampla o bastante para funcionar tanto em dispositivos com maior poder de processamento, quanto em dispositivos com recursos mais restritos, a linguagem NCL define três perfis principais: TVD Básico, Linguagem NCL e TVD Avançado. Atualmente, o perfil suportado pelo NCL Eclipse, tanto na sugestão de código, quanto na validação, é o TVD Avançado [ABNT 2007], que abrange os perfis Linguagem NCL e alguns módulos SMIL. Embora este perfil englobe tudo que o padrão da linguagem NCL pode oferecer, o autor sempre trabalhará com este perfil e não tem a garantia, por exemplo, que receberá sugestões baseadas em um perfil mais simplificado (como é o caso do TVD Básico) quando assim desejar. Isto é deixado como trabalho futuro. Outras possibilidades de continuidade deste projeto são a definição de

8 8 Salão de Ferramentas - SBRC 2009 uma API de mais alto nível para a criação de novas visões e a integração do NCL Eclipse com repositórios públicos de aplicações NCL (como é o caso do Clube NCL permitindo ao desenvolvedor publicar de forma direta suas aplicações nesses locais, se assim o desejar, compartilhando-as com a comunidade. 5. Referências ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas (2007) Televisão Digital Terrestre - Codificação de dados e especificações de transmissão para radiodifusão digital. Parte 2: Ginga-NCL para receptores fixos e móveis Linguagem de aplicação XML para codificação de aplicações. Araújo, E. C., Azevedo, R. G. A., e Soares, C. S. (2008) NCL-validator: um processo para validação sintática e semântica de documentos multimídia NCL. II Jornada de Informática do Maranhão São Luís, Brasil. Bulterman, D. C. A., Hardman, L., Mullender, K. S., e Rutledge, L. (1998) Grins: A graphical interface for creating and playing smil documents. WWW7 Conference Computer Networks and a ISDN Systems. Coelho, R.M., Rodrigues, R.F., e Soares, L.F.G. (2004) Integração de Ferramentas Gráficas e Declarativas na Autoria de Arquiteturas Modeladas através de Grafos Compostos (Português). X Simpósio Brasileiro de Sistemas Multimídia e Web WebMedia Ribeirão Preto, Brasil. Costa, R.M.R., e Soares, L.F.G. (2007) Modelo Temporal Hipermídia para Suporte a Apresentações em Ambientes Interativos (Português). XIII Simpósio Brasileiro de Sistemas Multimídia e Web - WebMedia, Gramado, Brasil. Eclipse.org (2008) Eclipse IDE. Disponível em: ETSI (2005) European Telecommunications Standards Institute. Digital Video Broadcasting (DVB); Multimedia Home Platform (MHP) Specification 1.1.1, Especificação Técnica ETSI TS 102 B12, Maio de Green, T. R. and Petre, M. (1992) When visual programs are harder to read than textual programs. ECCE-6 (6th European Conference on Cognitive Ergonomics). Guimarães, R. L., de Resende Costa, R. M., e Soares, L. F. G. (2007) Composer: Ambiente de autoria de aplicações declarativas para a tv digital interativa. WEBMEDIA: Brazilian Symposion on Multimedia and the Web. Ierusalimschy, Roberto (2006) Programming in Lua, Second Edition, Lua.org. LuaEclipse (2008). Luaeclipse: An integrated development environment for the lua programming language. Manalee (2008). Smox Pad Version 1.0. Disponível em: Moreno, M. F., Costa, R. M. R, e Soares, L. F. G. (2008) Sincronismo entre Fluxos de Mídia Contínuas e Aplicações Multimídia em Redes de Difusão. Webmedia W3C (2005) Synchronized multimedia integration language (SMIL 2.1). Disponível em: