【摘 要】本文介紹了手機(jī)動(dòng)態(tài)壁紙的設(shè)計(jì)方法，以及實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。運(yùn)行的目標(biāo)平臺(tái)為Android，使用OpenGL ES3.0渲染技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】Android;動(dòng)態(tài)壁紙;設(shè)計(jì)

一、引言

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，單一的圖片壁紙已經(jīng)不能滿足用戶的需求，動(dòng)態(tài)壁紙用動(dòng)態(tài)的影像替換了原始古板的靜態(tài)壁紙，并且不影響圖標(biāo)的顯示和應(yīng)用程序的使用。通過(guò)動(dòng)態(tài)壁紙讓桌面顯得更加酷炫、個(gè)性，增加手機(jī)的魅力。本項(xiàng)目采用的動(dòng)態(tài)壁紙為3D水族館，在該壁紙中有許多自由游動(dòng)的魚(yú)，地面有不斷一張一合的珍珠貝和不斷閃爍的珍珠。還有幾處不斷冒出氣泡，并且這些氣泡隨高度增加而不斷變大。用戶可以單擊地面給魚(yú)喂食，也可以左右滑動(dòng)屏幕，使壁紙跟隨滑動(dòng)。使用3ds Max對(duì)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)與貼圖，所有相關(guān)圖片資源統(tǒng)一放在一個(gè)項(xiàng)目文件夾中。采用OpenGL ES3.0渲染技術(shù)，使得場(chǎng)景中有很強(qiáng)的立體感，以及非常逼真的光影效果。

二、類的設(shè)計(jì)

在水族館壁紙的制作中設(shè)計(jì)了很多類，主要有以下五個(gè)方面。（1）壁紙實(shí)現(xiàn)類，具體又有壁紙服務(wù)類和自定義場(chǎng)景渲染器類。前者是水族館壁紙的基礎(chǔ)類，通過(guò)繼承GLWallpaperService類，重寫(xiě)onCreateEngine方法等來(lái)實(shí)現(xiàn)壁紙功能;后者是水族館壁紙的核心類，在本類中首先設(shè)置使用渲染技術(shù)，然后創(chuàng)建需要繪制的所有對(duì)象，設(shè)置繪制方式，加載各類物體模型以及所需紋理，設(shè)置攝像機(jī)位置，使用投影矩陣，初始化光源位置等。

（2）繪制類，具體包括群魚(yú)控制類、單條魚(yú)類、單個(gè)魚(yú)群類、喂食類、魚(yú)食類、氣泡控制類以及珍珠貝類等。群魚(yú)控制類定義了群魚(yú)列表，存放所有的單條魚(yú)對(duì)象，創(chuàng)建并啟動(dòng)魚(yú)的移動(dòng)線程，最后遍歷列表對(duì)魚(yú)進(jìn)行繪制。單條魚(yú)類定義了魚(yú)的所有屬性，包括位置、速度、外力、質(zhì)量以及旋轉(zhuǎn)角度等，單個(gè)魚(yú)群類定義了魚(yú)群中每條魚(yú)的所有相關(guān)屬性。喂食類是食物的控制類，其中的startFeed方法由攝像機(jī)與觸控點(diǎn)確定一條與場(chǎng)景地面高度交叉的拾取射線，并計(jì)算出交點(diǎn)的坐標(biāo)。魚(yú)食類的作用是創(chuàng)建并啟動(dòng)線程，繪制魚(yú)食。

（3）線程類，具體包括群魚(yú)游動(dòng)線程類、魚(yú)食移動(dòng)線程類和氣泡移動(dòng)線程類等。群魚(yú)游動(dòng)線程類的作用是通過(guò)遍歷群魚(yú)列表判斷兩條魚(yú)之間的距離，若距離小于閾值，則兩條魚(yú)之間產(chǎn)生力的作用。還可以進(jìn)行碰撞檢測(cè)，修改外力、速度和位置等屬性值。魚(yú)食移動(dòng)線程類的主要作用是判斷魚(yú)群中的魚(yú)與相對(duì)位置的距離，若大于閾值就會(huì)對(duì)該魚(yú)產(chǎn)生向心力，并對(duì)魚(yú)群進(jìn)行碰撞檢測(cè)。氣泡移動(dòng)線程類的作用是遍歷氣泡列表，判斷氣泡移動(dòng)方向，然后調(diào)用氣泡對(duì)象中的bubbleMove方法，實(shí)現(xiàn)氣泡的移動(dòng)。

（4）工具常量類，具體包括常量類、向量類、屏幕拾取類和存儲(chǔ)矩陣狀態(tài)類等。常量類是整個(gè)壁紙中用到的所有靜態(tài)常量的集合，向量類包含了相關(guān)向量算法、獲取力的大小等方法。屏幕拾取類通過(guò)拾取計(jì)算獲得觸控點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，再乘以攝像機(jī)矩陣的逆矩陣，即可得到該點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。

（5）輔助繪制類，具體包括背景圖輔助繪制類、氣泡輔助繪制類和珍珠貝輔助繪制類等。以背景圖輔助繪制類為例，它給出背景圖的頂點(diǎn)坐標(biāo)和紋理坐標(biāo)，并生成緩沖送進(jìn)渲染管線，用來(lái)繪制背景圖。

三、類的實(shí)現(xiàn)

以自定義場(chǎng)景渲染器類為例，介紹動(dòng)態(tài)壁紙相關(guān)類的實(shí)現(xiàn)。首先清除深度緩沖與顏色緩沖，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，依次繪制背景圖、魚(yú)食、單條魚(yú)魚(yú)群以及珍珠貝。相關(guān)代碼如下：

GLE30.glClear（GLES30.GL_DEPTH_BUFFER_BIT| GLES30.GL_COLOR_BUFFER_BIT）;

if（bg！=null）{bg.drawSelf（back）;}

if（singlefood！=null）{singlefood.drawSelf（）;}

if（fishControl！=null）{fishControl.drawSelf（）;}

…………

重寫(xiě)onSurfaceChanged方法，設(shè)置視窗的尺寸和位置，計(jì)算寬高比，產(chǎn)生投影矩陣以及攝像機(jī)參數(shù)位置矩陣。相關(guān)代碼如下：

GLES30.glViewport（0，0，width，height）;

float ratio=（float）width/height;

…………

重寫(xiě)onSurfaceCreated方法，初始化光源位置，加載紋理，加載BNModel模型，創(chuàng)建魚(yú)群、珍珠貝等對(duì)象，開(kāi)啟深度檢測(cè)等。相關(guān)代碼如下：

MatrixState.setInitStack（）;

MatrixState.setLightLocation（0，9，13）;

dpm=initTexture（MySurfaceView，this，getResources（），”dpm.png”）;

back=initTexture（MySurfaceView，this，getResources（），”background.png”）;

…………

重寫(xiě)initTexture方法，通過(guò)輸入流從assets中加載圖片，生成紋理ID，設(shè)置紋理的拉伸方式，設(shè)置紋理采樣方式，最后釋放Bitmap。相關(guān)代碼如下：

GLES30.glGenTextures（1，textures，0）;

int textureId=textures[0];

GLES30.glBindTexture（GLES30.GL_TEXTURE_2D，textureId）;

back=initTexture（MySurfaceView，this，getResources（），”background.png”）;

…………

bitmapTmp.recycle（）;

四、結(jié)語(yǔ)

在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，重點(diǎn)是著色器的應(yīng)用，以及魚(yú)游動(dòng)過(guò)程中魚(yú)與魚(yú)之間作用力的變化規(guī)律等。動(dòng)態(tài)壁紙的界面和風(fēng)格還可以繼續(xù)改進(jìn)，使其更加完美。例如水族館背景壁紙、魚(yú)的骨骼動(dòng)畫(huà)及紋理圖、珍珠貝的紋理圖都可以進(jìn)一步完善，從而達(dá)到更加理想的效果。本項(xiàng)目將明暗紋理和法向量的計(jì)算放在了片元著色器上進(jìn)行，這樣的處理方式占用資源過(guò)多。可以考慮將片元著色器中這部分計(jì)算任務(wù)轉(zhuǎn)移到頂點(diǎn)著色器中進(jìn)行，預(yù)期會(huì)顯著減少壁紙?jiān)谶\(yùn)行時(shí)對(duì)手機(jī)GPU資源的消耗。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 吳亞峰. Android應(yīng)用案例開(kāi)發(fā)大全（第4版）[M].北京：人民郵電出版社， 2018.

作者簡(jiǎn)介：王曉東（1971—），男，漢族，湖北十堰人，副教授，主要研究方向：軟件開(kāi)發(fā)。