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发信人: Qin_Qin@bbs.ustc.edu.cn (云), 信区: Java
标  题: Java小应用程序中的动画技术 (fwd)
发信站: 中国科大BBS站 (Sat Jun 20 04:52:36 1998)
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发信人: pipishi.bbs@bbs.nju.edu.cn (奔跑的小狮), 信区: Programming
标  题: Java小应用程序中的动画技术
发信站: nju_bbs (Sat Apr 18 22:51:28 1998)
转信站: lifebbs!cstshnews!ustcnews!nju_bbs

  Java所以能成为Internet中的"世界语",原因之一是它具有开发多
媒体小应用程序(App let)的能力。本文讨论用Java来实现动画的基
本技巧,与大家切磋。
    Java动画原理
    Java中实现动画的基本原理同其他的计算机动画技术并没有什么
本质不同,都是和手绘动画卡通原理一样,画出一系列的帧,利用人眼
的视觉暂停来造成运动的感觉。动画的质量, 除了图片本身的好坏外
,动画中动作的平滑程度也是一大关键。简单地说,同一时间内放映的
图片张数越多,动画中的动作也就越平滑。
    一般手绘动画1秒钟放映的图片张数从粗糙的8张到中等的12张,
直至最高级的24张不等,而计算机动画一般都是每秒10~20张。因此,
如果要写出放映动画的Java小应用程序,首先就要决定动画放映的速
度,并准备好所需要放映的动画图片。
    有了图片,就需要载入图片数据。在Java中,可以利用getImage方
法,在指定的URL位置读入要放映的图片。由于动画中用到的图片一般
是多张,为了处理方便,可用数组来存放这些I mage对象。同时,为了
能够很容易地用一个循环将图片全部载入,图形文件的文件名也应在
事先整理好。
    例如,如果一共准备了24张图片,文件名就可取为pic0.gif、pic1
...gif、pic2.gif、……、pic23.gif,并将它们全部放置在小应用程序
目录下的 images 目录里。读取图片的程序如下:
    Image frame[]= new Image[24];int i;for (i = 0; i<frame.l
ength; i++)frame[i]  = getImage(getCodeBase( ),"images/pic"+
i+".gif");还有一个问题就是要控制动画放映的速度。这可以用Java
的多线程功能来实现,由另一个线程负责整个的放映过程。例如,可以
编写一个小方法pause,用Thread.sleep来达到延时效果:
     void pause (int delay_ time)  try{Thread.sleep(delay_ t
ime);}  catch(Inter rupted Exception e) {}其中,delay_ time是
两张图片间相隔的时间(微秒)。若要使用每秒钟放映的图片张(帧)数
来表示,可按下式转换:delay_ time=1000/frame_ per_ second;实现
线程的方法有两种:一种是创建一个Thread类的派生类,另一种是附在
一个Runnable的界面上。将动画循环放在paint中的做法是错误的,这
样就占据了主AWT(Abstract Windowing Tool kit)的线程,而主线程
应负责所有的绘图和事件处理。
    在本文中,我们先构造一个程序的框架,再慢慢扩展,使之功能比
较齐备。通过这样的过程,就可以基本掌握Java动画技术的主要内容
了。

    一个框架小应用程序
    根据以上动画原理,可以编写一个框架小应用程序。
    import java.awt.*;public class Animator1 extends java.ap
plet.Applet impleme nts Runnable
    int frame;
    int delay;
    Thread animator;
    public void init() {
        String str = getParameter("fps");
        int fps=(str != null) ? Integer.parseInt(str):10;
        delay = (fps > 0) ? (1000 / fps) : 100;
    }
    public void start() {
        animator = new Thread(this);
        animator.start();
    }
    public void run() {
        while (Thread.currentThread() == animator) {
       repaint();

       try {Thread.sleep(delay); }

       catch (InterruptedException e) {break;}
       frame++;
        }
    }
    public void stop() {

       animator = null;
    }在HTML文件中可以这样来引用这个类:
      <applet code=Animator1.class width=200 height=200>   <
param name=fps valu e=200>   </applet>其中的参数fps表示每秒
放映图片的帧数。
    保持恒定的帧速度
    在上面的框架程序中, 小应用程序在每两帧之间休眠一个固定的
时间。 这是有缺点的, 有时需要等待很长时间。由于运行时也耗费
一定的时间,所以为了每秒显示十帧图像,不应该固定地在两帧间休眠
100毫秒。
    一个简单的补救方法如下:
    public void run() {
    long tm = System.currentTimeMillis();
    while (Thread.currentThread() == animator) {
        repaint();
        try {

      tm += delay;
       Thread.sleep(Math.max(0,tm - System.currentTimeMillis
()));
      }
        catch (InterruptedException e) {break;}
        frame++;
    }

    绘制每一帧
    为了产生动画效果,需要将每一帧图片绘出。在上面的示例中调
用了repaint()方法来绘出每一帧图片。事实上也可以如下绘制:
    public void paint(Graphics g) {
    g.setColor(Color.black);
    g.drawString("Frame " + frame, 0, 30);

    图形的生成
    动画中用到的图片可以用计算机生成。下例绘制了一个正弦曲线
的组合,对于每一个变量x画一条短竖线,全部竖线组成一个图形,并且
每帧图形并不相同。
    public void paint(Graphics g)
    Dimension d = size();
    int h = d.height / 2;
    for (int x = 0 ; x < d.width; x++) {
     int y1 = (int)((1.0 + Math.sin((x - frame) * 0.05)) * h
);
      int y2 = (int)((1.0 + math.sin((x + frame) * 0.05)) *
h);
     g.DrawLine(x, y1, x, y2);
    }

    闪烁的避免
    上例所绘制的图形有些闪烁,其原因有两个:一是绘制每一帧花费
的时间太长(因为重绘时要求的计算量较大),二是在每次调用paint()
 前整个背景被清除,在进行下一帧的计算时,用户看到的是背景。清
除背景和绘制图形间的短暂时间被用户看见,就是闪烁。在PC上闪烁
比在X Window上明显,这是因为X Window的图像被缓存过,使得闪烁的
时间比较短。
    有两种办法可以明显地减弱闪烁:重载update() 或使用双缓冲。
    1.重载update()当AWT接收到一个小应用程序的重绘请求时,它就
调用Applet的update ()。按默认情况,update() 清除小应用程序的
背景,然后调用paint()。重载update(),将以前在paint() 中的绘图
代码包含在update()中,从而避免每次重绘时将整个区域清除。背景
不再自动清除需要在update() 中完成。在绘制新线之前将竖线擦除,
就完全消除了闪烁。
    public void paint(Graphics g)
    update(g);public void update(Graphics g)
    Color bg = getBackground();
    Dimension d = size();
    int h = d.height / 2;
    for (int x = 0; x < d.width; x++) {
      int y1 = (int)((1.0 + Math.sin((x - frame) * 0.05)) *
h);
      int y2 = (int)((1.0 + Math.sin((x + frame) * 0.05)) *
h);
        if (y1 > y2) {
       int t = y1;
       y1 = y2;
       y2 = t;
        }
        g.setColor(bg);
        g.drawLine(x, 0, x, y1);
        g.drawLine(x, y2, x, d.height);
        g.setColor(Color.black);
        g.drawLine(x, y1, x, y2);
    }

    2.双缓冲技术
    另一种减小帧之间闪烁的方法是使用双缓冲。双缓冲的主要原理
是创建一个后台图像, 将一帧画入图像,然后调用drawImage() 将整
个图像一次画到屏幕上去。它的优点是大部分绘制是离屏的,将离屏
图像一次绘至屏幕上比直接在屏幕上绘制要有效得多。
    双缓冲技术可以使动画平滑,但有一个缺点:要分配一张后台图像
,如果图像相当大,这将需要很大内存。
    使用双缓冲技术时,也应重载update()。
    Dimension offDimension;Image offImage;Graphics offGraphi
cs;public void upda te(Graphics g)
    Dimension d = size();
    if ((offGraphics == null) ‖(d.width != offDimension.wid
th)‖ (d.height !=o ffDimension.height))
    {
        offDimension = d;
        offImage = createImage(d.width, d.height);
        offGraphics = offImage.getGraphics();
    }
    offGraphics.setColor(getBackground());
    offGraphics.fillRect(0, 0, d.width, d.height);
    offGraphics.setColor(Color.black);
    paintFrame(offGraphics);
    g.drawImage(offImage, 0, 0, null);public void paint(Grap
hics g)
    if (offImage != null) {
        g.drawImage(offImage, 0, 0, null);
    }public void paintFrame(Graphics g)
    Dimension d = size();
    int h = d.height / 2;
    for (int x = 0; x < d.width; x++) {
        int y1 = (int)((1.0 + Math.sin((x - frame) * 0.05))
* h);
        int y2 = (int)((1.0 + Math.sin((x + frame) * 0.05))
* h);
        g.drawLine(x, y1, x, y2);
    }

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