图形与多媒体技术——图像渲染技术

概述Mac OS X 包含好几种技术用来支持对2D/3D内容的渲染以及动画，下面开始介绍它们各自的特点。   1. Quartz         Quartz 是Mac OS X图形与窗口环境(Windowing Environ-ment)的核心，它提供对2D图形的渲染，更可以对一个复杂的模型进行实时的渲染，复合以及图形的反齿锯。         Quartz整合了一套客户端API(Quartz 2D

Mac OS X 包含好几种技术用来支持对2D/3D内容的渲染以及动画，下面开始介绍它们各自的特点。
 

1. Quartz

        Quartz 是Mac OS X图形与窗口环境(Windowing Environ-ment)的核心，它提供对2D图形的渲染，更可以对一个复杂的模型进行实时的渲染，复合以及图形的反齿锯。
        Quartz整合了一套客户端API(Quartz 2D)和一个窗口服务器(Quartz Compositor). 客户端API提供管理图像上下文(Graphics Context)和绘制简单图形、图片、文本和其他内容的命令。而窗口服务器管理显示器、设备驱动环境(Device Driver Environment)和提供必要的服务给客户端，其中包括基础窗口管理，事件派发和光标行为管理。
        Quartz 2D客户端API被包含在一个“包罗框架(Umbrella Framework)”中——applicationservices.framework，把这个框架添加到工程中您就可以使用Quartz了。这个包罗框架包含有Core Graphics框架(CoreGraphics.framework)，它定义了Quartz 2D的接口、数据类型以及常量。
        Quartz Services API提供了对窗口服务器(window serv-er)的一些底层特性的直接调用能力，您能通过这些API得到当前已连接的显示硬件(connected display harDWare)的信息，锁定某个显示器来经行专门的用途，或只是调节显示器属性，比如分辨率、像素色深或显示器刷新率。Quartz Ser-vices API也提供一些远程 *** 作Mac OS X的支持，比如，您能通过它来移动另一台Mac上的光标位置、经行点击 *** 作等等。
        更多信息关于Quartz 2D API，请看Quartz 2D Pro-gramming GuIDe。想更多了解Quartz Services API，请看Quartz display Services Programming top-ics(http://developer.apple.com/documentation/GraphicsImaging/Conceptual/QuartzDisplayServicesConceptual/Introduction/Introduction.html)。

        Quartz的呈象架构基于pdf，这种存储“介质”非常精确并且能在各种设备上还原（打印机、传真机、显示器）。在打印之前，您能够把文档保存成pdf文件以便预览打印、传真效果。

        Quartz 2D 特性
                                                                                                                                                                                                             
 • 高品质的渲染
 • 支持与分辨率无关的UI（Resolution independent UI）
 • 为所有的图像与文字提供抗齿锯
 • 显示透明窗口内容
 • 内部数据压缩
 • 为所有的打印机提供一套一致的功能集合
 • 自动将内容生成为pdf格式的数据，支持打印、传真以及保存成pdf文档
 • 通过colorSync管理颜色

 
 
        
      

图2 是Quartz Compositor 与其他渲染技术的关系，QuickTime和OpenGL几乎不依赖Quartz Compositor，因为它们各自有自己的一套窗口调用。

2. Cocoa Drawing

        Cocoa 应用程序环境提供了许多对Quartz特性的面向对象的封装。Cocoa支持绘画简单的图形，如线、矩形、贝塞尔曲线（BezIEr Paths）等。由于Cocoa Drawing是基于Quartz的建立的，所有Cocoa产生的绘画调用都被与其他Quartz 2D内容整合到了一起。如果您愿意，您甚至可以把Quartz的渲染调用（以及从其他的系统图形技术产生的渲染调用）混合到Cocoa的代码中来。
        更多关于Cocoa Drawing的信息，请看Cocoa Drawing GuIDe（http://developer.apple.com/documentation/Cocoa/Conceptual/CocoaDrawingGuide/Introduction/chapter_1_section_1.html）.

3. OpenGL
        Open是一套专门为开发可移植的3D图形程序的工业标准。Mac OS X中的OpenGL框架（OpenGL.framework）提供对OpenGL库的高度优化的实现，即保证保质量的图像又提供高性能表现。          OpenGL提供了一套全面而强大的图像处理函数，包括材质映射（Texture MapPing）、被遮盖平面的消去（HIDden Surface Removal）、Alpha通道混合（透明效果）、抗齿锯（anti-aliasing）、像素 *** 作（Pixel Operations）、视图和模型的切换（VIEwing and Modeling transformations）、大气环境效果（雾、烟）以及其他的特效。          从Mac OS X 10.5开始，OpenGL支持利用多线程来处理图像数据，同时也支持像素缓存对象（Pixel Buffer Objects）、64位寻址、Shader Programming API中的改进。          想了解更多关于如何在Mac OS X中使用OpenGL的信息，请看OpenGL Programming GuIDe for Mac OS X(http://developer.apple.com/documentation/GraphicsImaging/Conceptual/OpenGL-MacProgGuide/opengl_intro/chapter_1_section_1.html).

4. Core Animation
        Core Animation(在Mac OS X 10.5中被引入) 是一套Objective-C类的集合，用来实现复杂的2D渲染和动画。使用Core Animation，您可以创建小到一个简单窗口、大到像Front-Row风格的用户界面，并且得到非凡的动画性能，无需使用OpenGL或其他底层绘图技术。

（This performance is  achIEved using server-sIDe content caching,which restricts the compositing operations performed  by the server to only those parts of a vIEw or window whose contents actually changed.）      

    Core Animation编程模式的核心是“层次对象(Layer object)”，它在很多方面和Cocoa VIEw很类似。就像VIEw一样，您能够安排‘层’的继承关系，改变他们的尺寸和位置，告诉他们何时重绘自身。和VIEw不同的是，‘层’不支持事件处理(Event Handling)、万能辅助支持(Accessibility)、拖拽 *** 作(Drag and drop).  

        ‘层’在程序中可以独立于视图和窗口，也可以和它们挂钩。Cocoa和Carbon都可以通过Core Animation在NSVIEw中的整合使窗体带有动画效果。层还支持一下类型的内容：  

■ Quartz Composer  
■ OpenGL 内容  
■ Core Image 滤镜特效 
■ Quartz 和 Cocoa 渲染内容 
■ QuickTime 回放与捕捉 

          Core Animation的特性属于Quartz Core框架(QuartzCore.framework)。想了解更多有关Core Animation的信息，请看Animation OvervIEw（http://developer.apple.com/documentation/GraphicsImaging/Conceptual/Animation_Overview/Introduction/chapter_1_section_1.html）。

5. Core Image
        Core Image在Mac OS X 10.4(Tiger)中首次被引入，它提供了一套框架使您能够实现复杂的可视化行为。Core Image使用基于GPU的硬件加速。它的设计是基于插件的架构(Plug-in based architecture)，通过创建Image Units，您能够扩展Core Image的能力，获得您期望的效果。          Core Image自带的Image Units允许您：

 
 • 裁剪图片
 • 调整色彩,包括调整白平衡
 • 应用色彩效果，比如综褐色化（sepia tone）
 • 模糊或锐化图片
 • 组合图片
 • 为图片或视频添加过渡效果
 • 提供实时的控制，如色彩调节
 • 支持体育、生动或其他视频模式
 • 应用线性光照效果，如聚光灯效果(spotlight effects)
 

        您可以在代码中同时使用内建的或自定义的Image Units。Image Unit利用硬件向量单元，Quartz，OpenGL和QuickTime来加速视频与图片数据的处理。最后数据的光栅化（Rasterization）由OpenGL来负责，后者尽可能得利用图形硬件加速。

        Core Image是Quartz Core框架(QuartzCore.framework)得一部分。想了解更多关于如何使用Core Image和如何创建自己得Image Unit，请看Core Image Programming GuIDe（http://developer.apple.com/documentation/GraphicsImaging/Conceptual/CoreImaging/ci_intro/chapter_1_section_1.html）和Core Image Reference Collection（http://developer.apple.com/documentation/GraphicsImaging/Reference/CoreImagingRef/intro/coreimage_intro.html）。想了解更多关于Core Image中的内建滤镜的信息，请看Core Image Filter Reference（http://developer.apple.com/documentation/GraphicsImaging/Refer-ence/CoreImageFilterReference/Reference/reference.html）。

6. Image Kit
 
        Image kit在Mac OS X v10.5中被首次引入，他是一个Objective-C框架，能够让您轻松地在程序中整合强大的图片服务(Imaging services)。这个框架利用Quartz，Core Image、OpenGL和Core Animation的特性，提供一条先进的开发途径,他能够：
 • 显示图片
 • 旋转，裁剪和其他图像编辑 *** 作
 • 浏览图片
 • 利用内建的拍照窗口捕获照片。
 • 显示幻灯片
 
 
         
        Image Kit框架是Quartz框架（Quartz.framework）的一套自框架。想了解更多关于如何使用Image Kit的信息，请看Image Kit Programming GuIDe（http://developer.apple.com/documentation/GraphicsImaging/Conceptual/ImageKitProgrammingGuide/Introduction/chapter_1_section_1.html）和Image Kit Reference Collection（http://developer.apple.com/documentation/GraphicsImaging/Reference/ImageKitReferenceCollection/intro/imagekit_intro.html） 

总结

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