Geolocalização Android: GPS, mapas e sintetização de voz

Por que eu devo ler este artigo:

Este artigo apresenta uma s�rie de facilidades que permitem tornar sua aplica��o ainda mais interativa. Recursos como uso de GPS, mapas e sintetiza��o de voz ser�o discutidos, fornecendo uma s�rie de ferramentas para criar um grande diferencial em suas aplica��es mobile em Android.

GPS e mapas s�o recursos que normalmente s�o utilizados em conjunto para a cria��o de aplica��es baseadas em localiza��o. J� o uso da sintetiza��o de voz permite o desenvolvimento de aplica��es altamente interativas, incluindo a possibilidade de constru��o de facilidades para pessoas com limita��es visuais.

Desde o surgimento do primeiro aparelho celular, at� os dias de hoje, os esfor�os t�m sido grandes para transformar, inovar, criar e aperfei�oar tecnologias para facilitar e ajudar tarefas simples do dia a dia, como se comunicar com outras pessoas, pagar uma fatura em aberto no banco, e at� mesmo nos momentos de entretenimento, como jogar, escutar m�sica ou assistir a um filme.

Quase 60 anos se passaram e o aparelho que inicialmente pesava quase 40kgs, hoje pode pesar menos de 200 gramas, evoluindo principalmente em suas funcionalidades, pois inicialmente eram utilizados apenas para realizar liga��es.

Hoje s�o utilizados como pequenos computadores, permitindo acesso a informa��es presentes na Internet, possuem sensores, GPS, mapas, reconhecimento e sintetiza��o de voz, entre muitos outros recursos.

E a populariza��o do aparelho n�o para de crescer, segundo dados da consultora IDC, no segundo trimestre de 2013 foram vendidos 8,3 milh�es de smartphones no Brasil, um aumento de 110% da comercializa��o desses equipamentos em rela��o ao mesmo per�odo em 2012.

Com o aumento da procura desses aparelhos, tamb�m aumentou o n�mero de aplicativos, entre eles se destacam aqueles que fazem uso das de tecnologias emergentes, como de o GPS (Global Position System), mapas e sintetiza��o de voz.

O GPS � um complexo sistema de sat�lites que tem como fun��o prestar informa��es precisas sobre o posicionamento de um dispositivo no globo terrestre. Os mapas representam em um plano a representa��o gr�fica de um local, com ruas, relevos, recursos, entre outros. J� a sintetiza��o de voz permite a reprodu��o em �udio de conte�do digital, como textos.

Neste contexto, neste artigo veremos como fazer uso destas tecnologias em conjunto atrav�s do desenvolvimento de um projeto no Android.

Usando recursos de GPS em uma aplica��o Android

Em uma aplica��o Android, o uso de GPS � algo relativamente simples, entretanto, como foge dos recursos tradicionais da plataforma (j� que n�o existe garantia de que todos os devices Android possuem GPS, por exemplo) � necess�rio que as aplica��es que fazem uso destes recursos sejam assinadas.

Desta forma, no arquivo AndroidManifest.xml, � necess�rio colocar a permiss�o do usu�rio para utilizar estes recursos, por exemplo.

Para testar um aplicativo que utilize GPS, n�o existe a necessidade de um Device real, podendo este ser testado no emulador, utilizando os recursos da janela Emulator Control.

Para apresentar o recurso de GPS, foi desenvolvido um aplicativo Android tradicional (padr�o HelloWorld). Ap�s o projeto criado, algumas altera��es s�o necess�rias.

Para permitir que uma aplica��o Android utilize o recurso de GPS, existe a necessidade de dar as permiss�es no arquivo AndroidManifest.xml, conforme Listagem 1.

 <uses-permission  android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION"/>

Listagem 1. AndroidManifest.xml � Permiss�es para o uso do GPS

Obrigatoriamente, s�o necess�rias as permiss�es para o acesso � localiza��o.

Para apresentar os dados referentes aos geoc�digos capturados do GPS: Latitude e Longitude, a interface gr�fica apresentada na Listagem 2 deve ser codificada no arquivo de interface padr�o activity_main.xml.


  <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>   
  <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:orientation="vertical" >
    
    <TextView
      android:id="@+id/TextView01"
      android:layout_width="wrap_content"
      android:layout_height="wrap_content"
      android:layout_marginLeft="10dip"
      android:layout_marginRight="5dip"
      android:text="Recuperando dados do GPS"
      android:textSize="20dip" >
    </TextView>
  
  </LinearLayout>

Listagem 2. activity_main.xml � Interface gr�fica do aplicativo

A interface consiste basicamente em um gerenciador de layout LinearLayout, este configurado para orienta��o vertical, seguido de um TextView com a mensagem informativa �Recuperando dados do GPS�. Os dados recuperados (Longitude e Latitude) ser�o apresentados em um componente Toast.

Para tratar a interface gr�fica, bem como recuperar os dados do GPS, foi desenvolvida a classe MainActivity.java, esta apresentada com detalhes na Listagem 3.


 public class MainActivity extends Activity implements LocationListener {
 
   @Override
   public void onCreate(Bundle savedInstanceState){
     super.onCreate(savedInstanceState);
     setContentView( R.layout.activity_main );
         
     LocationManager  locationManager = (LocationManager)
       this.getSystemService(Context.LOCATION_SERVICE);
         
     locationManager.requestLocationUpdates(
       LocationManager.GPS_PROVIDER,2000,0,this);
   }
 
   @Override    
   public void onLocationChanged(Location location){
     double latitude = location.getLatitude();
     double longitude = location.getLongitude();
         
     String msg = "Latitude: " + latitude + "\n" + "Longitude: " + longitude;
         
     Toast.makeText(this, msg, 1000).show();
   }
   
   @Override    
   public void onProviderDisabled(String provider){
         
   }
   
   @Override    
   public void onProviderEnabled(String provider){
         
   }
   
   @Override    
   public void onStatusChanged(String provider, int status, Bundle extras){
         
   }
 
 }

Listagem 3. MainActivity.java � Activity para tratamento do aplicativo

Esta classe consiste em um Activity normal, por�m esta deve implementar a interface LocationListener para a recupera��o dos dados do GPS, assim que acontece a mudan�a de posi��o do dispositivo.

A linha 04 codifica o m�todo onCreate(), o qual executa o onCreate() da classe pai, assim como apresenta a interface gr�fica do aplicativo.

As linhas que seguem s�o as mais importantes para o uso do GPS. Na linha 08 � instanciado um objeto do tipo LocationManager, o qual recuperar� uma refer�ncia do hardware de GPS existente no device Android.

J� a linha 09 informa que a classe que receber� as informa��es do GPS � a classe atual (representada pela palavra this), ou seja, � esta classe que implementa o m�todo onLocationChanged().

O m�todo onLocationChanged() � codificado na linha 16, sendo que este � chamado toda vez que ocorre a mudan�a na longitude ou latitude do device. Estes dados s�o recuperados nas linhas 17 e 18, sendo armazenados em vari�veis para utiliza��o na linha 22.

J� o m�todo onProviderDisable() � executado toda vez que o device perde o sinal com os sat�lites do GPS. O m�todo onProviderEnabled() quando o dispositivo acha os sat�lites, e onStatusChanged toda vez que acontece mudan�a no estado do sinal.

Para permitir a simula��o dos geoc�digos, deve-se utilizar a ferramenta Emulator Control (Menu Window > Show View > Other > Android > Emulator Control). Ap�s executar, o emulador � apresentado para o usu�rio, conforme Figura 1.

**Figura 1**. Emulador sendo executado 1

A Figura 2 mostra como a aplica��o se comportara ao executar.

API Google Maps

Mapeamento digital � o processo pelo qual um conjunto de dados s�o compilados e formatados em uma imagem virtual. A fun��o principal desta tecnologia � a produ��o de mapas que d�o representa��es precisas de uma determinada �rea, detalhando os principais eixos rodovi�rios e outros pontos de interesse.

A tecnologia tamb�m permite o c�lculo de dist�ncias de um lugar para o outro. Apesar de o mapeamento digital ser encontrado em uma variedade de aplica��es computacionais, como o Google Earth, o principal uso desses mapas � com o Sistema de Posicionamento Global, ou a rede de sat�lites GPS, utilizado em sistemas de navega��o automotivo padr�o.

Com a API do Google Maps v2 para Android, � poss�vel adicionar mapas com base em dados da Google. A API trata automaticamente o acesso aos servidores do Google Maps, download de dados, visualiza��o do mapa, e resposta a gestos no mapa.

A seguir ser� mostrado um passo a passo para adicionar um mapa b�sico na aplica��o.

O Google Maps API Android V2 � distribu�do como parte do Google Play Services SDK, que trabalha como um gerenciador de pacotes e dispositivos virtuais no seu computador.

Ent�o acesse o menu do Eclipse: Window > Android SDK Manager > Extras > Google Play Services, e instale-o, como pode ser visto na Figura 3.

**Figura 3**. Download Google Play Services 1

Depois de instalado o Google play services, copie a biblioteca, que fica dentro da pasta: sdk\extras\google\google_play_services\libproject\google-play-services_lib para a pasta onde voc� criou seu projeto Android.

Agora � necess�rio importar essa biblioteca, para isso clique em File > Import, selecione Android > Existing Android Code into Workspace e v� para a c�pia do projeto de biblioteca Google Play Service para import�-lo.

V� em Properties do seu projeto (clique com o bot�o direito no seu projeto) e selecione o menu Android.

Clique no bot�o Add e na caixa de di�logo Project Selection selecione o projeto google-play-services-lib que foi importado anteriormente.

Chave de API

Para acessar as ferramentas do Google Maps, voc� precisa de uma chave de API, que pode ser obtida atrav�s de uma conta do Google. A chave � baseada em sua debug aplicativo Android ou certificado de aptid�o.

Caso esteja utilizando Linux, execute o seguinte comando em um terminal:

keytool-list-v-keystore ~ / .android / debug.keystore-Alias 
androiddebugkey-storepass android android-keypass

Se estiver usando Windows, acesse um prompt de comando e informe:

cd C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_10\bin -list -v -keystore 
"C:\Users\Meu Usuario\.android/debug.keystore" -alias androiddebugkey 
-storepass android -keypass android

Altere o caminho da debug.keystore, se necess�rio. Caso ocorra tudo certo, voc� ter� um resultado como mostra a Figura 4.

O pr�ximo passo � registrar sua SHA-1, acesse o site da API da Google https://code.google.com/apis/console/ logado com uma conta.

Crie um novo projeto e ative a API Google Maps Android API v2, acessando o item Services, como mostrado na Figura 5.

**Figura 5**. Ativando a API Google Maps 1

Posteriormente acesse o item API Access, e crie uma nova chave Android, informando o certificado fingerprints e o pacote da sua aplica��o, como mostra a Figura 6.

**Figura 6**. Criando uma chave Android 1

Criando um novo projeto

Depois de obter a chave, crie um novo projeto Android na IDE Eclipse, e altere o arquivo Manifest da seguinte forma: antes de fechar a tag insira a chave gerada, conforme a Listagem 4.


 <meta-data
   android:name="com.google.android.maps.v2.API_KEY"
   android:value="AIzaSyA3JsSILPDK82LmvSntFEGiMzAov7mT3d4"  />
 <permission android:name="nome_do_pacote.permission.MAPS_RECEIVE"
   android:protectionLevel="signature"/>
 <uses-permission android:name="nome_do_pacote.permission.MAPS_RECEIVE"/>
    
 <uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />
 <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE" />
 <uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE" />
 <uses-permission android:name="com.google.android.providers.gsf.permission.READ_GSERVICES"/>
 <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION" />
 <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" />

Listagem 4. AndroidManifest.xml � Permiss�es para o uso da API GoogleMaps

Onde a permiss�o:

INTERNET � usada pela API para baixar o mapa a partir de servidores do Google Maps;
ACCESS_NETWORK_STATE permite que a API verifique o status da conex�o, a fim de determinar se os dados podem ser transferidos;
WRITE_EXTERNAL_STORAGE permite que a API armazene em cache dados do mapa na �rea de armazenamento externo do dispositivo;
providers.gsf.permission.READ_GSERVICES permite que a API acesse servi�os baseados na web do Google;
ACCESS_COARSE_LOCATION permite � API usar Wi-Fi para determinar a localiza��o do dispositivo.
ACCESS_FINE_LOCATION permite � API utilizar o Sistema de Posicionamento Global (GPS) para determinar a localiza��o do dispositivo em uma �rea muito pequena.

Ainda dentro da tag adicione a biblioteca:


 "com.google.android.maps" />
 "true" android:name="com.google.android.maps">

Insira o c�digo, conforme a Listagem 5.


 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
 <fragment xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
   android:id="@+id/map"
   android:layout_width="match_parent"
   android:layout_height="match_parent"
   android:name="com.google.android.gms.maps.MapFragment"/>

Listagem 5. activity_main.xml � Interface gr�fica do aplicativo

A interface conta com o componente fragment, que � a maneira mais f�cil de gerenciar um mapa em um aplicativo, onde ele trata automaticamente as necessidades do ciclo de vida � Listagem 6. A sa�da ficar� como a Figura 7.


 public class MainActivity extends Activity {
  @Override
  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
   super.onCreate(savedInstanceState);
   setContentView(R.layout.activity_main);
  }
 }

Listagem 6. C�digo da classe MainActivity

API TextToSpeech

S�ntese de voz � o processo de produ��o artificial de voz humana. Para se desenvolver uma t�cnica de codifica��o eficiente, � necess�rio antes conhecer as caracter�sticas b�sicas do sinal de voz. O mecanismo de produ��o da voz apresenta uma resposta limitada em frequ�ncia, com limite por volta de 10kHz.

Como a maior parte da energia do sinal de voz est� concentrada na faixa de frequ�ncia entre 300 e 3400 Hz, pode-se limitar o canal a esta banda com uma perda toler�vel em qualidade. Para codifica��o de sinais de voz, algumas propriedades do sinal s�o exploradas com mais �nfase:

A distribui��o de probabilidade da amplitude do sinal n�o � uniforme;
A autocorrela��o entre amostras sucessivas da voz � diferente de zero;
O espectro de frequ�ncia do sinal n�o � uniforme;
� poss�vel distinguir no sinal de voz segmentos sonoros e segmentos surdos;

Existe no sinal de voz uma quase periodicidade.

As qualidades mais importantes de um sistema de sintetiza��o de voz s�o naturalidades (sa�da de voz parecida com a voz humana) e inteligibilidade (facilidade com que a sa�da � compreendida).

As duas principais tecnologias de gera��o da s�ntese da fala s�o: s�ntese por concatena��o e s�ntese por formantes.

Para utilizar o recurso de s�ntese de voz no Android, no arquivo main.xml ser� montado o layout com os seguintes componentes (ver Listagem 7):

Um label com um texto introdut�rio;
Um campo de texto edit�vel, onde o usu�rio ser� capaz de digitar o texto, ocupando a largura da tela;
E um bot�o, que ser� clicado para ouvir o texto, se ajustando ao tamanho do texto.


 <RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
   xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
   android:layout_width="match_parent"
   android:layout_height="match_parent"
   android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin"
   android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"
   android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"
   android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"
   tools:context=".MainActivity" >

   <TextView android:id="@+id/intro"
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:text="Digite o texto:" />

   <Button
    android:id="@+id/speak"
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:layout_below="@+id/enter"
    android:layout_centerHorizontal="true"
    android:layout_marginTop="30dp"
    android:text="Falar" />

   <EditText
    android:id="@+id/enter"
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:layout_alignLeft="@+id/intro"
    android:layout_below="@+id/intro"
    android:layout_marginTop="14dp"
    android:ems="10" />
 
 </RelativeLayout>

Listagem 7. C�digo do arquivo main.xml

No arquivo MainActivity.java altere a declara��o de classe para implementar os eventos OnClickListener() e OnInitListener():


public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener, OnInitListener

No m�todo onCreate() adicione o c�digo:

Button speakButton = (Button)findViewById(R.id.speak);
speakButton.setOnClickListener(this);

Este c�digo cria um novo Intent para verifica��o dos dados do usu�rio. Quando o processo de verifica��o for conclu�da, o c�digo ir� chamar o m�todo onActivityResult().

Intent checkTTSIntent = new Intent();
checkTTSIntent.setAction(TextToSpeech.Engine.ACTION_CHECK_TTS_DATA);
startActivityForResult(checkTTSIntent, MY_DATA_CHECK_CODE);

Quando o usu�rio clica no bot�o, o aplicativo precisa obter qualquer texto inserido de forma que voc� pode pass�-lo para o m�todo TTS.

Este c�digo faz refer�ncia ao EditText, criado no arquivo de layout. Em seguida, o c�digo obt�m o texto do campo e armazena como uma vari�vel de cadeia, nesse exemplo chamada de �words� (Listagem 8).


 public void onClick(View v) {
   EditText enteredText = (EditText)findViewById(R.id.enter);
   String words = enteredText.getText().toString();
   speakWords(words);
 } 

    // -> Nesse m�todo ser� processada a TTS: 

 private void speakWords(String speech) {
   myTTS.speak(speech, TextToSpeech.QUEUE_FLUSH, null);
 }

Listagem 8. Vari�vel words

Em seguida, adicione o m�todo onActivityResult (Listagem 9).


 protected void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent data) {
  if (requestCode == MY_DATA_CHECK_CODE) {
   if (resultCode == TextToSpeech.Engine.CHECK_VOICE_DATA_PASS) {
    myTTS = new TextToSpeech(this, this);
   }            
   else {

    Intent installTTSIntent = new Intent();
    installTTSIntent.setAction(TextToSpeech.Engine.ACTION_INSTALL_TTS_DATA);
    startActivity(installTTSIntent);
   }
  }
 }

Listagem 9. M�todo onActivityResult

Quando houver a verifica��o de dados da Intent, o aplicativo chama esse m�todo, passando a vari�vel MY_DATA_CHECK_CODEindicando se o usu�rio tem os dados TTS instalados.

Se os dados estiverem presentes, o c�digo vai � frente e cria uma inst�ncia da classe TTS. Se os dados n�o estiverem presentes, o aplicativo solicitar� que o usu�rio instale.

Agora ser� implementado o m�todo onInit, conforme a Listagem 10.


 public void onInit(int initStatus) {
  if (initStatus == TextToSpeech.SUCCESS) {
   myTTS.setLanguage(Locale.US);

  }
  else if (initStatus == TextToSpeech.ERROR) {
   Toast.makeText(this, "Desculpe! A Aplica��o falhou...", Toast.LENGTH_LONG).show();
  }
 }

Listagem 10. M�todo onInit

Neste m�todo, s�o definidas todas as configura��es como, por exemplo, o idioma. A Listagem 11 apresenta o c�digo completo da classe MainActivity.


 package utfpr.estagio.texttospeech;

 import java.util.Locale;
 import android.os.Bundle;
 import android.app.Activity;
 import android.content.Intent;
 import android.speech.tts.TextToSpeech;
 import android.speech.tts.TextToSpeech.OnInitListener;
 import android.view.View;
 import android.view.View.OnClickListener;
 import android.widget.Button;
 import android.widget.EditText;
 import android.widget.Toast;

 public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener, OnInitListener
 {
 
  private TextToSpeech myTTS;

  private int MY_DATA_CHECK_CODE = 0;
  public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
   super.onCreate(savedInstanceState);
   setContentView(R.layout.activity_main);   
   Button speakButton = (Button)findViewById(R.id.speak);

   speakButton.setOnClickListener(this);

   Intent checkTTSIntent = new Intent();
   checkTTSIntent.setAction(TextToSpeech.Engine.ACTION_CHECK_TTS_DATA);
   startActivityForResult(checkTTSIntent, MY_DATA_CHECK_CODE);
  }

  public void onClick(View) {
        
   EditText enteredText = (EditText)findViewById(R.id.enter);
   String words = enteredText.getText().toString();
   speakWords(words);
  }

  private void speakWords(String speech) {

   myTTS.speak(speech, TextToSpeech.QUEUE_FLUSH, null);
  }

  protected void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent data) {
   if (requestCode == MY_DATA_CHECK_CODE) {
    if (resultCode == TextToSpeech.Engine.CHECK_VOICE_DATA_PASS) {

     myTTS = new TextToSpeech(this, this);
    }
    else {

     Intent installTTSIntent = new Intent();
     installTTSIntent.setAction(TextToSpeech.Engine.ACTION_INSTALL_TTS_DATA);
     startActivity(installTTSIntent);
    }
   }
  }

  public void onInit(int initStatus) {
   if (initStatus == TextToSpeech.SUCCESS) {
    myTTS.setLanguage(Locale.US);

   }
   else if (initStatus == TextToSpeech.ERROR) {
    Toast.makeText(this, "Sorry! Text To Speech failed...", Toast.LENGTH_LONG).show();
   }
  }
 }

Listagem 11. C�digo completo da classe MainActivity

Ao final teremos o aplicativo sendo executado, conforme apresentado na Figura 8.

Como apresentado, todas os recursos s�o de f�cil utiliza��o, entretanto, muitas vezes s�o encontrados materiais de baixa qualidade na Internet a respeito, o que dificulta o aprendizado e a utiliza��o.

No que diz respeito ao recurso de GPS, o mesmo pode ser emulado no ambiente de desenvolvimento, e sua utiliza��o � muito simples. Sua utiliza��o em um device real fica limitado � conex�o com o sat�lite, que pode n�o ocorrer em ambientes fechados.

J� a utiliza��o de mapas, antes muito simples com a tradicional API do Google Maps, agora ficou mais complexa com a vers�o 2, mas este material procurou desmistificar sua utiliza��o.

Por fim, o recurso de sintetiza��o de voz, este pouco utilizado pelos desenvolvedores, � de f�cil utiliza��o e promove um diferencial nos aplicativos: a possibilidade de inclus�o digital para pessoas com defici�ncia visual.

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