在J2ME/MIDP中實現圖像旋轉(二)

2019-11-18 16:18:01

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供稿：網友

　　3、旋轉失真問題

　　因為旋轉公式含有三角函數，所以求出的旋轉坐標取整后有可能插入到先前已插入的位置中，而沒有插入到它本應該插入的位置。例如：計算出旋轉坐標（3.1,4）取整后插入到（3,4）中；如果計算下個旋轉坐標為（3.4，4），取整后又被插入到（3,4）中，因此覆蓋了原來的像素點，而且（3.4，4）對應的像素點沒有辦法插入到它應該插入的位置，造成失真。

　　要解決這個問題，在不考慮犧牲額外資源的情況下，一般的方法是先將圖像放大若干倍，然后再進行旋轉，再等比例縮小。對于邊界可考慮馬賽克的處理方式或者用兩行重描補償誤差的辦法。

　　算法的應用與局限性

　　1、模擬浮點運算

　　上述算法是基于cldc1.1規范的，該規范提供了對浮點運算和三角函數運算的直接支持。為提高程序的通用性，我們希望算法能運行在cldc1.0設備上。

　　cldc1.0不支持任何非整形的數值，要實現三角函數的計算，我們可以考慮用已有的整型數來模擬浮點數：把一個整數分成兩個域，分別存放浮點的整數和小數部分，這并不難，但要模擬通用的數學函數，如正弦、余弦、二次方根、指數運算等就不那么容易了，需要花費不少時間。由于一些現有的庫已經能夠很好地完成這些工作，一般情況下，我們可以直接拿來用。

　　這里我們選用Onne Hommes編寫的MathFP庫，該庫提供了基于整形int和長整形long的不同精度的實現，有簡單、健壯、速度快的特點。看下面使用該庫的示例代碼：

　　int xFP = MathFP.toFP(“0.10”);

　　int yFP = MathFP.toFP(“0.2”);

　　int zFP = MathFP.mul(xFP , yFP);

　　System.out.PRintln( MathFP.toString( zFP ) ); //0.02

　　前兩行構造了兩個定點數0.10和0.2，第三行計算他們的乘積，并根據這個值構造定點數zFP，最后一行把zFP的值輸出。

　　這些定點值xFP,yFP,zFP不是真正意義上的整型值，雖然它們用整型值來存儲數據。使用這些定點值時必須調用相應的MathFP方法。

　　別的可以選用的浮點運算庫有JMFP、FPLib、shiftFP等。

　　2、使用預置的三角函數表

　　三角函數的計算一般比較慢，為提高運行速度，我們可以對數值進行預計算，比如提前計算出360?以內角度的正弦和余弦值，把結果存儲在一個靜態數組中，如下面代碼。

　　static int[] lookupCosFP = new int[360];

　　static int[] lookupSinFP = new int[360];

　　long radianFP ; //用于存放角度的弧度值

　　for(int i = 0; i<360; i++ ) {

　　//將角度轉化為弧度，使用MathFP庫

　　radianFP=MathFP.div(MathFP.mul(MathFP.toFP(i),MathFP.PI),MathFP.toFP(180)) ;

　　lookupCosFP = MathFP.cos(radianFP); //存入數組

　　lookupSinFP = MathFP.sin(radianFP);

　　}

　　這樣使用時，從數組中直接值就行了。事實上，根據三角函數的特點，我們只需預計算存儲0-90度的正弦函數值，便可以導出任意角度的正弦、余弦值。讀者可以編寫一個單獨的方法實現之。由于移動設備的屏幕通常比較小，做高精度的三角函數運算的意義不大，所以一般采取近似模擬的辦法。(1)對有浮點支持/第三方庫支持的情況，不去存放每個角度的三角函數值，每隔5?存一個值。(2) 對于沒有浮點支持和第三方浮點庫支持的情況，在表中存放角度的三角函數值乘以某個較大數（如4096）取整后的值，在實際計算之后，再等比例縮小(除以4096)。這兩種方法在實際中都有不少應用。

　　3、Sprite中的圖像旋轉

　　Sprite，即精靈，是在游戲中代表角色的類，它管理所有的圖像幀來實現各種動畫效果，在游戲開發中有著廣泛的應用。如果需要表現動畫效果，那用Sprite是再合適不過的了。MIDP2.0中，提供了專門的這樣一個類，在構造時只需把圖像對象作為參數傳遞。Sprite類自身提供了圖像反射和成90度整數倍旋轉的功能。如果要實現任意角度旋轉，本質上跟上面的Image的旋轉沒有分別，只是在Sprite中內置了精靈的位置等信息，管理起來會更加方便高效。

　　讀者可以參考上面Image的實現，方便寫出基于Sprite的旋轉實現。需注意的是，Sprite一次只能取一幀圖像，因此需要首先把該幀從圖像集中提取出來。圖五展示了“淘金者”游戲中，精靈類“鉤子”的逆時針方向0到60?的旋轉效果圖。

　　在J2ME/MIDP中實現圖像旋轉(二)（圖一）

　　圖五鉤子的旋轉效果

　　4、局限性

　　(1)該算法的使用過程中生成了較大的圖像，比較適合于圖像繞固定點連續旋轉情況。如果實際中圖像只需做一次旋轉，或旋轉點經常變換，這種方法會產生較大的無效區域，增加處理的負擔，此時，旋轉后圖像的大小最好根據旋轉點和角度做最優化計算。

　　(2)算法需要獲得圖像的象素信息，這在midp2.0才給予支持，如果要在midp1.0的機器上實現圖像旋轉，須借助于設備廠商專用開發包，如Nokia開發包就提供了DirectUtils類實現類似上面createRGBImage()的功能。當然這只能在相應設備上才能用。

　　(3)算法要求設備支持Alpha通道，否則不能正常的表現效果。

　　(4)基于該方法的Sprite對象在做碰撞檢測時，須采用象素檢測的方法。

　　其余方案

　　1、預置圖像

　　預置圖像就是把所需要的各個角度的圖像預先存儲起來，然后按需直接調用的方法。這種方法不需要我們在程序中做像素級的操作，所以使用起來較簡單。缺點是當要存儲的圖像類別和角度很大時，會增加不少存儲開銷。

　　當所需要的各角度的圖像為偶數個且在0-360?范圍內均勻分布時，借助于MIDP2.0的Sprite類提供的順時針旋轉90?、180?、270?度的功能，我們可以在一定程度上降低這種開銷。比如在坦克大戰游戲中，假如一輛坦克需要一周范圍內均勻分布的12個不同的方向，則需預置12副圖像。借助于該方法，只需要提供三張圖片就夠了(見圖六)，當它們分別旋轉90?、180?和270?后就得到了完整的12個方向，節省了3/4的存儲開銷。

　　

　　圖六預置圖像

　　2、使用TinyLine 2D

　　這是一個用于高性能圖形繪制的j2me開發包。它面向程序員，定義了一組緊湊的2d圖形對象集，擴展了j2me在移動設備上的圖形表現能力。它提供了基于CLDC 1.0 純java語言的實現，很小巧，整個庫不足35k，能夠很方便地集成到應用程序當中去。需要說明的是，該庫不但支持圖形，對一般意義上的光柵圖像也支持，通過它也能實現旋轉等的操作。

　　結論

　　J2ME作為移動信息設備上的開發應用程序的開放平臺，獲得了眾多廠商的支持，和越來越廣泛的使用。本文從數學的基礎出發，提出了實現圖像按任意角度旋轉的一種方案并給出了基于J2ME/MIDP平臺的實現，給出了局限性分析，最后引出了實現圖像旋轉的另外兩種參考性方法。其實方法并沒有好劣之分，只有適合不適合之說，在實際應用中，我們應根據具體的需求，選擇最合適的方案。希望本文能給讀者在J2ME開發中需要用到圖像旋轉的功能時提供有益的參考

（出處：http://m.survivalescaperooms.com）

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