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J2ME移动2D图形快速入门
摘要: J2ME移动2D图形快速入门
作者：mydeman 文章来源：http://www.j2medev.com/Article/ShowArticle.asp?ArticleID=802
绪论
这篇文章将介绍可升级2D矢量图形API（Scalable 2D Vector Graphics API），它是J2ME的一个可选包。这些API非常易于使用，它们可以用来渲染和转换体积小和伸缩性好的二维（2D）图形，这个可选包在Java社区进程（JCP）中以JSR-226开发。我将会给出API的总括，并且突出典型的用户案例，使用代码演示这些案例。
总括
JSR-226将渲染和重放矢量2D图形引入到Java语言的移动应用中。由Nokia领导的专家组，是由移动行业的主要厂商组成，他们都很有兴趣将矢量多媒体内容引入到他们的设备中。在写这篇文章时，这个规范刚刚被核准，大家正在热切期待着一个参考实现。
矢量图对移动开发者来说，有两大好处：占用空间小和伸缩性好。考虑下面这个简单的图像：
图1 一个简单的示例图像
使用GIF格式，这个图片的大小会达到7386字节。使用向量格式，大小仅仅为693字节，不到十分之一。这种减少是如何发生的呢？
以光栅为基础的图像格式，像GIF，对组成图像的矩形区域中的每一个像素的色彩内容进行编码。而矢量图，仅仅包含决定像素应该如何被着色的绘画指令。一个图像的向量表示法可以更大程度上进行压缩，这对资源受限的移动设备是一个很大的有利因素。
伸缩性好是另外一个重要的优点。矢量图可以很清楚的进行变换，因为它们的绘画指令是和分辨率无关的。图2显示前一张图片进行等比例缩小、翻转和旋转后的图像。
图2 示例图片的变换
矢量图的度量单位是任意的和相对的，它们可以被一些常量因子乘或除，以变换图像从而适应特定设备的屏幕。通过对这个坐标系统使用简单的数学操作，你可以创造出无限的效果，包括翻转、旋转、拉伸和扭曲。使用矢量图像，应用程序开发者不再需要为图像和图标创建不同的集合，来支持不同的屏幕分辨率。
矢量图的简洁和伸缩性在动画领域大放异彩。以光栅为基础的动画，像网页中的GIF和MIDP游戏中的精灵，在动画的每一个帧中包含整个图片都很费力。与之相比，以矢量为基础的动画仅仅包含一些指令，而这些指令规定了当需要改变动画时的图像哪些元素应该如何改变。如果矢量图的大小比它们相对应的光栅图小一个数量级，那么矢量动画的大小就比他们相对应的光栅动画小两个数量级，这使得它们成为在移动设备上变换和展示多媒体内容的理想选择。
当以私有的Macromedia Flash播放器为基础的矢量图和矢量动画变得流行时，可升级矢量图形（Scalable Vector Graphics，SVG）文件格式以开放的标准和免费的专利权，成为业界的另外一个选择。它由W3C标准化。SVG-Tiny提供了SVG全部功能的一个子集，适合在移动设备上使用。JSR-226采用SVG-Tiny的1.1版本作为J2ME矢量图形的官方文件格式。W3C称SVG-Tiny为一个“Profile”，但是为了避免和J2ME的Profile混淆，我称之为“格式”。
SVG-Tiny标准也可以支持动画。图像文件内部的指令可以自己修改图像元素的位置和属性，来回应时钟事件和用户输入。
为了更加复杂的交互，JSR-226引入了兼容microDOM的API，microDOM是SVG1.2完整的文档对象模型（DOM）的一个子集。
SVG是一种可扩展标记语言（XML）格式，它使用一个公共的Schema充分的注释和系统化。SVG-Tiny可能很小，但是它们仍然是SVG文件，仍然包含XML。下面是代表一个“brave world”图像的完整的SVG-Tiny文件：
<?xml version="1.0" standalone="no"?>
svg PUBLIC "-//W3C//DTD SVG 1.1 Tiny//EN"
"http://www.w3.org/Graphics/SVG/1.1/DTD/svg11-tiny.dtd">
viewbox="10 10 130 55" width="150.0" height="75.0">
这个文档声明了两个矩形和一些文字。第一个矩形绕它的中心旋转15度，这一系列的转换都包含在rect标记的转换属性中。第二个矩形在第一个之上绘制，然后文本在第二个矩形之上绘制。
即时未经修饰的文本不是一个特别的简洁格式，这个文档仍旧比一个压缩的光栅图像小的多，并且易于人工导入。因为XML文本可以充分地压缩，所以SVG在应用程序的JAR文件中就占用相对较少的空间。JSR-226要求支持SVG文档的实现使用gzip格式压缩。后缀名.svgz表示gzip压缩的文档。
Mobile 2D API
JSR-226的一个主要的目的就是定义移动2D图形（Mobile 2D Graphics，M2G）API，这个API是一小组和SVG-Tiny格式功能结合很紧密的类。它没有被规定为普通的2D图形绘制工具箱，就像J2SE的Graphics2D类提供的那样。M2G API很清楚地定位于播放和在运行期操纵SVG内容。
M2G由高级类和低级类组成，高级类用来创建和渲染矢量图形，而低级类负责以DOM树的部分来操纵一个矢量图形的XML成分。矢量图形是ScalableImage的实例，你可以通过这个的静态createImage()方法获得它们。你使用ScalableGraphics的一个实例将ScalableImages绘制到一个MIDP图形上下文中。SVGImage是ScalableImage的一个子类，它提供事件处理和底层DOM文档访问之间的联系。
为了使渲染动画SVG内容的普通情况更加方便，这个API提供了SVGAnimator类。对MIDP应用程序，SVGAnimator创建和控制一个Canvas对象，这个对象自动处理屏幕更新，以回应动画事件和对这个图像的计划性的修改。SVGAnimator提供一个类似播放器接口来控制动画的播放。
这些类都定义在javax.miroedition.m2g和org.w3c.dom.svg包中，在表1中进行了总结，并且在JSR-226规范中也作了充分的注释。SVG DOM是在标准的org.w3c.dom和org.w3c.dom.events包中定义DOM类和接口的扩展。
<table style="BORDER-COLLAPSE: collapse" bordercolor="#cccccc" cellspacing="0" cellpadding="0" width="70%" bgcolor="#ffffff" border="1" heihgt="">
创建M2G应用程序
为了创建一个M2G应用程序，你需要可以工作的JSR-226实现。在写这篇文章时，这个规范才刚刚被定案；没有设备实现它，并且没有官方的参考实现可用。你可以下载一个有限的、实现的实现，作为mpowerplayer开发者工具箱的附加包。
你还需要一些SVG-Tiny内容。这篇文章是用上面的“brave world”图像，但是更多的SVG-Tiny示例可以从移动开发工具制造者TinyLine上获得。你也可以使用一个商用Java应用程序创建自己的内容，这个应用程序被称为Sketsa，它可以像一个插图工具一样工作，并且使用SVG作为它的文件格式。
只有很少的方法用来将你的SVG内容绘制到屏幕上。最简单的是为你的图像创建一个SVGAnimator，然后把它Canvas放到屏幕上。另外一个方法是创建一个ScalableImage的实例，然后使用ScalableGraphics的实例将它绘制到你自己的Canvas或者CustomItem的图形上下文中。你将会获得除了展现外的更多控制，但是你必须负责处理输入事件，并且为动画效果或者用户交互进行重绘。
使用一个SVGAnimator显示2D图像
你可以通过SVGAnimator的静态方法createAnimator()获得一个它的实例，需要提供你自己的图像。使用SVGAnimator是一个不错的选择，因为它处理所有的用户交互，和动态内容的动画。play()、pause()、stop()和setTimeIncrement()方法会给你除了重放之外的对动画的可编程控制。实现可能提供一个本地用户接口，可以同样的处理动态行为。
一旦你获得SVGAnimator，就可以很容易的将它嵌入到你的应用程序中。调用getTargetComponent()会一个Canvas实例，它可以被放置在屏幕上。下面是一个例子：
public void animationTest()
{
// create an animator to load the content
SVGAnimator animator =
SVGAnimator.createAnimator( image );
// add our custom event listener
animator.setEventListener(
new CustomEventListener( animator ) );
// get the Canvas for this player; requires a cast
Canvas canvas = (Canvas) animator.getTargetComponent();
// add a "back" command
canvas.addCommand( backCommand );
canvas.setCommandListener( this );
// show it
Display.getDisplay(this).setCurrent( canvas );
// start it
animator.play();
}
在MIDP环境中，从getTargetComponent()返回的值是一个MIDP Canvas。在非MIDP环境中，返回值将适合本地窗口系统，例如在AWT环境中，返回值是Component。如果当前环境拥有一个以上的可用的选择，那么就提供需要的类型的名字作为createAnimator()的第二个参数。
图3显示了运行时结果。根据不同的实现，和笔触设备的可用性，动画绘制器可能允许用户和动画内容进行交互。在“brave world”例子中没有动态的内容，但是文本是可选的。
图3 由SVGAnimator控制的Canvas
和动画绘制器交互
尽管“brave world”图像不是一个动画，一些程序设计还是可以增加交互的。
JSR-226的DOM支持一个程序改变一个图像的结构。和任何其他的XML文档一样，一个SVGImage可以用一个DOM对象树代表。M2G API允许你使用类似熟悉的XML处理技术来修改图像。树中的每一个节点是一个SVGElement，提供操纵临近的父节点和子节点的方法。你可以通过添加和删除子节点修改节点，或者转换成一个合适的元素类，然后调用那个类的方法进行改变。
SVGEventListener结构使你的应用程序可以从SVGAnimator的Canvas接收用户的输入事件。这个例子是用DOM API来等比例变化和旋转这个图像，用户可以通过箭头键输入：
{
int gameAction = canvas.getGameAction( keyCode );
switch ( gameAction )
{
case Canvas.UP:
scale( 0.10f );
break;
case Canvas.LEFT:
rotate( -10.0f );
break;
case Canvas.DOWN:
scale( -0.10f );
break;
case Canvas.RIGHT:
rotate( 10 );
break;
default:
// leave unchanged
}
}
private void rotate( final float delta )
{
// put ourselves on the animator's thread
animator.invokeLater( new Runnable()
{
public void run()
{
// execute the transformation
Document document = svgImage.getDocument();
SVGSVGElement root = (SVGSVGElement)
document.getDocumentElement();
root.setCurrentRotate( root.getCurrentRotate() + delta );
}
} );
}
private void scale( final float delta )
{
// put ourselves on the animator's thread
animator.invokeLater( new Runnable()
{
public void run()
{
// execute the transformation
Document document = svgImage.getDocument();
SVGSVGElement root = (SVGSVGElement)
document.getDocumentElement();
root.setCurrentScale( root.getCurrentScale() + delta );
}
} );
}
SVGImage.getDocument()提供了动画绘制器渲染的文档的引用。因为这个播放器可能正在运行一个或者更新一个动态的内容，所以你必须小心地将你的变化和动画线程同步，否则将会发生不可确定的错误。SVGAnimator's invokeAndWait() 和invokeLater()方法就像它们的AWT副本一样，可以保证你的代码在动画线程上运行。
直接渲染2D内容
如果你想除了你的SVG图像在哪里和怎样被渲染外获得完全的控制，你可以使用ScalableGraphics类直接绘制一个ScalableImage到Graphics对象之上，这个Graphics对象被传递到Canvas、Layer或者CustomItem实例的paint()方法中。
你通过调用ScalableGraphics的静态createInstance()方法创建一个它的实例。在绘制之前，你必须首先使用bindTarget()方法将ScalableGraphics实例和传递到绘制方法中的Graphics对象绑定。在完成以后，请调用releaseTarget()。一旦建立绑定，你就可以使用render()方法绘制你的每一个图像。
这个例子以不同的大小重复绘制“brave world”图像，例子通过在每一次调用render()方法前调用setViewportHeight()和setViewportWidth()方法改变图像大小：
private static class M2GCanvas extends Canvas
{
// retain a reference the specified image
ScalableImage scalableImage;
// retain an instance of a scalable graphics
ScalableGraphics scalableGraphics;
public M2GCanvas( ScalableImage inImage )
{
scalableImage = inImage;
// create the scalable graphics instance
scalableGraphics = ScalableGraphics.createInstance();
}
public void paint( Graphics g )
{
// clear the display
g.setColor( 255, 255, 255 );
g.fillRect( 0, 0, getWidth(), getHeight() );
// bind our scalable graphics to the given graphics
scalableGraphics.bindTarget( g );
// render at fixed position and size
scalableImage.setViewportWidth( 50 );
scalableImage.setViewportHeight( 75 );
scalableGraphics.render( 5, 50, scalableImage );
// again at different position and size
scalableImage.setViewportWidth( 100 );
scalableImage.setViewportHeight( 150 );
scalableGraphics.render( 80, 5, scalableImage );
// again at size that varies with the canvas size
scalableImage.setViewportWidth( getWidth()-20 );
scalableImage.setViewportHeight( getHeight()-20 );
scalableGraphics.render( 0, 0, scalableImage );
// release the graphics context
scalableGraphics.releaseTarget();
}
}
Canvas的子类在不同的位置以不同的大小显示这个图像三次。在第三次，图像填满了这个画布。在支持可重设屏幕大小的设备上，图像可以适当的等比例变化。图4显示了画布的效果。在这个实现中，较大的图像在窗口大小被重置时等比例得到。
图4 在一个Canvas上等比例变换ScalableImages
如果你正在渲染的图像是动态的，你应该允许用户和他们交互。当你不用SVGAnimator渲染时，你需要检测用户指针事件，得到图像是否和在何处被点击，然后在SVGImage上调用dispatchMouseEvent()方法，触发脚本定义好的动作。对一个CustomItem，表单移动应该允许激活和焦点导航，通过图像中的元素，分别使用SVGImage的activate() 和focusOn()方法。
你的程序不仅仅可以操纵一个已经存在的SVGImage的DOM，也可以从头建立一个图像。SVGImage的静态方法createEmptyImage()返回一个具有空文档的图像，这个文档的架构可以有程序创建的代表形状和变换的SVGElement填充。这种可以和ScalableGraphics联合使用，实现一个普通的2D绘制工具箱，但是正像我前面提到的那样，这样用法不是最初的意向，不推荐使用。
总结
J2ME的可升级2D矢量图形API提供了渲染和操作以矢量为基础的图像和动画的能力。矢量图像的占用空间小和伸缩性好使得它天生的适合移动应用程序。JSR-226的移动2D图形API使应用程序能够使用MIDP和AWT工具箱创建、显示和修改SVG内容。
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