1 引言

　　目前，三維用戶圖形界面已成為移動嵌入式設備的一個

　　新的發展趨勢。三維用戶圖形界面的實現依賴于嵌入式軟件

　　平臺中的 3D 圖形庫。目前，嵌入式 3D 圖形庫已有業界的工

　　業標準 OpenGL ES，它是專門為嵌入式設備設計的跨平臺的

　　三維圖形 API 標準，是 Khronos 協會從 OpenGL 裁剪定制而來

　　的。基于 OpenGL ES 的 API 來開發應用程序，需要熟悉復雜

　　的圖形 API 和豐富的數學知識，具有一定的難度。為了能夠

　　快速簡單地開發三維應用，OpenedHand 公司開發了一個開源

　　UI 圖形庫 Clutter。

　　Clutter 用于創建快速、視覺效果豐富、支持三維圖形和動

　　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，但是向開發者屏蔽了 GL 的 API，對其復雜

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

　　高效、并且具有很大的靈活性。

　　2 Clutter 的系統設計

　　Clutter 的系統架構可以分為 3 個層次：核心模塊、后端實

　　現以及系統平臺支持，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 的后端實現層是指

　　Clutter 與窗口系統 X11 以及 EGL 的集成部分。系統平臺支持

　　層是指 Clutter 對系統平臺的依賴部分，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

　　后端實現

　　OpenGL ESEGLX11Pango系統平臺

　　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，場景中的每個對象都代表了三維空間中的

　　一個二維曲面，采用二維圖形來表達三維效果。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

　　就是一個預設的三維空間。標準的 Actor 具有 2D 形狀，能夠

　　在三維空間進行縮放、旋轉、部分透明等變換。

　　可以將多個 Actor 組合成一個 Group，然后對這個 Group

　　作變換時，Group 中的所有 Actor 就會跟著一起改變，相當的

　　方便。多個 Group 還可以再組合成另一個 group 里，這樣可以

　　很方便去設計一些動畫。

　　2.2 GL 抽象層

　　COGL 是 Clutter 定義的一個 GL 的抽象庫，它提供了一套

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

　　和 OpenGL ES 2.0 進行了封裝。其目的是增強 Clutter 在各個

　　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 UI 元素都稱之為對象。JSon 支持的對象類型十分

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

　　象。應用程序動態加載 JSon 描述文件并獲取其中的對象，來

　　構建 UI 圖形界面。

　　2.4 Clutter 的后端實現

　　Clutter 作為一個 GUI 圖形庫，必須和底層的窗口系統集

　　成。目前，Clutter 提供了基于 X Window 的實現：Clutter-X11

　　后端和 Clutter-eglx 后端。Clutter 后端對象的繼承關系如圖 2Clutter 在Linux 中的探究