1 引言

　　目前，三維用戶圖形界面已成為移動(dòng)嵌入式設(shè)備的一個(gè)

　　新的發(fā)展趨勢。三維用戶圖形界面的實(shí)現(xiàn)依賴于嵌入式軟件

　　平臺(tái)中的 3D 圖形庫。目前，嵌入式 3D 圖形庫已有業(yè)界的工

　　業(yè)標(biāo)準(zhǔn) OpenGL ES，它是專門為嵌入式設(shè)備設(shè)計(jì)的跨平臺(tái)的

　　三維圖形 API 標(biāo)準(zhǔn)，是 Khronos 協(xié)會(huì)從 OpenGL 裁剪定制而來

　　的?；?OpenGL ES 的 API 來開發(fā)應(yīng)用程序，需要熟悉復(fù)雜

　　的圖形 API 和豐富的數(shù)學(xué)知識(shí)，具有一定的難度。為了能夠

　　快速簡單地開發(fā)三維應(yīng)用，OpenedHand 公司開發(fā)了一個(gè)開源

　　UI 圖形庫 Clutter。

　　Clutter 用于創(chuàng)建快速、視覺效果豐富、支持三維圖形和動(dòng)

　　畫效果的用戶圖形程序。Clutter 仍然使用 OpenGL ES 作為底

　　層的圖形渲染庫，但是向開發(fā)者屏蔽了 GL 的 API，對(duì)其復(fù)雜

　　接口進(jìn)行了封裝。與 OpenGL ES 相比，Clutter 的 API 易用、

　　高效、并且具有很大的靈活性。

　　2 Clutter 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　Clutter 的系統(tǒng)架構(gòu)可以分為 3 個(gè)層次：核心模塊、后端實(shí)

　　現(xiàn)以及系統(tǒng)平臺(tái)支持，如圖 1 所示。Clutter 的核心模塊包括界

　　面元素模塊 UI elements、GL 抽象層 COGL、UI 腳本模塊 JSon

　　以及事件處理模塊 Event Loop。Clutter 的后端實(shí)現(xiàn)層是指

　　Clutter 與窗口系統(tǒng) X11 以及 EGL 的集成部分。系統(tǒng)平臺(tái)支持

　　層是指 Clutter 對(duì)系統(tǒng)平臺(tái)的依賴部分，包括 OpenGL ES，

　　EGL，以及 X Window 等。

　　界面元素GL 抽象庫事件處理UI 描述腳本Clutter

　　UI elementsCOGLEvent LoopJSon核心模塊

　　Clutter-EglX 后端Clutter-X11 后端Clutter

　　后端實(shí)現(xiàn)

　　OpenGL ESEGLX11Pango系統(tǒng)平臺(tái)

　　2.1 界面元素模塊

　　Clutter 的繪圖模型采用的是基于場景圖的保留模式。場

　　景具有三維空間，場景中的每個(gè)對(duì)象都代表了三維空間中的

　　一個(gè)二維曲面，采用二維圖形來表達(dá)三維效果。場景圖的頂

　　層容器稱為 Stage，場景圖中的基本界面元素稱為 Actor。Stage

　　就是一個(gè)預(yù)設(shè)的三維空間。標(biāo)準(zhǔn)的 Actor 具有 2D 形狀，能夠

　　在三維空間進(jìn)行縮放、旋轉(zhuǎn)、部分透明等變換。

　　可以將多個(gè) Actor 組合成一個(gè) Group，然后對(duì)這個(gè) Group

　　作變換時(shí)，Group 中的所有 Actor 就會(huì)跟著一起改變，相當(dāng)?shù)?/p>

　　方便。多個(gè) Group 還可以再組合成另一個(gè) group 里，這樣可以

　　很方便去設(shè)計(jì)一些動(dòng)畫。

　　2.2 GL 抽象層

　　COGL 是 Clutter 定義的一個(gè) GL 的抽象庫，它提供了一套

　　通用的渲染 API，對(duì) OpenGL 1.4 及更高版本， OpenGL ES 1.1

　　和 OpenGL ES 2.0 進(jìn)行了封裝。其目的是增強(qiáng) Clutter 在各個(gè)

　　OpenGL 和 OpenGL ES 版本之間的可移植性。

　　2.3 基于腳本的 UI 描述

　　JSon 是 Clutter 提供的一種描述用戶圖形界面的腳本語言，

　　它的語法源自 JSON （JavaScript Objective Notation）。JSon 所描

　　述的每一個(gè) UI 元素都稱之為對(duì)象。JSon 支持的對(duì)象類型十分

　　廣泛，不僅包括所有的 Actor 和 Container，還支持 Behavior 對(duì)

　　象。應(yīng)用程序動(dòng)態(tài)加載 JSon 描述文件并獲取其中的對(duì)象，來

　　構(gòu)建 UI 圖形界面。

　　2.4 Clutter 的后端實(shí)現(xiàn)

　　Clutter 作為一個(gè) GUI 圖形庫，必須和底層的窗口系統(tǒng)集

　　成。目前，Clutter 提供了基于 X Window 的實(shí)現(xiàn)：Clutter-X11

　　后端和 Clutter-eglx 后端。Clutter 后端對(duì)象的繼承關(guān)系如圖 2Clutter 在Linux 中的探究