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摘 要：分析了通用的演示系统缺少互动性和美观性的现状,提出了基于XNA游戏平台的演示系统.该演示系统使用了状态机机制来实现区分阶段,实现游戏平台内的桌面逻辑块,又为页面设计了常用的页面元素及其简单动画,然后内置了40种页面过渡效果,最后实现了一个系统外的内容录入和结构编排系统,再在演示系统内设计了一个控制台,实现页面微调.实践表明,该系统具有一定的通用性和灵活性,可用于多数场合的演示.

关 键 词：XNA；演示系统；状态机；页面元素；过渡效果；内容录入；控制台

中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号：1009-3044（2013）24-5524-04

当前,电脑已经非常普及,在此基础上的多媒体技术更是应用到了生活的各个方面.在进行授课、演讲时,许多人都会利用电脑软件播放一些图片、音频、视频等,以增加演说的效果[1].最常用的软件是微软的PowerPoint及其兼容产品[2],将要演示的内容以一张张幻灯片的形式组织起来,编辑的时候可直接在幻灯片上进行编辑.PowerPoint方便易用,并且具有丰富的过渡特效和图文出现特效,使演说过程富含动态效果.然而,如果想使效果更复杂一点,PowerPoint就感到比较吃力了.此外还有Prezi[3]和VHCapture[4]等通用演示软件,以及演示算法的专用演示软件[5-8]和其它领域的专用演示软件[9],同样在互动性上支持得不够.

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在多媒体展示领域,游戏在互动性和画面效果方面具有天然的优势,可以比PowerPoint等软件做得更好.李悦乔尝试了在RPGMaker游戏引擎的支持下演示计算机语言的思想,取得了一定的成果[10].该文将利用XNA游戏平台,实现一个有丰富的动画效果的图文演示系统,为演说过程提供更丰富、更灵活的动画支持.

XNA是微软旗下的游戏平台,它支持Windows、Xbox、WinPhone上的游戏开发,而且可以轻易将游戏从一个平台移植到另外两个平台,因此开发出来的演示系统可以方便地编译成PC版本、WinPhone手机版本、Windows平板电脑版本等.

1状态机结构

XNA主架构由两个循环组成,一个是逻辑循环,另一个是绘图循环.我们都知道,计算机应用程序或者游戏程序的结构,实质上是一个无限循环.一般游戏引擎都将逻辑和绘图工作放在一个帧循环中,这样容易造成逻辑和绘图的混淆.XNA的两个独立循环的结构不但结构清晰,也不会因为程序员的疏忽导致因语句先后顺序而引发的潜在Bug的出现.

对于稍微大型的程序来说,将所有内容写在一个逻辑循环中也是很麻烦的.参照计算机体系结构中的“状态机”的概念,这个系统将整个过程分成许多个状态,每个状态的逻辑结构应该尽可能简单,每个时刻系统处于且仅处于一种状态当中.设立有限状态机来管理各个状态,它在系统一开始时就运行,在每一次逻辑更新时检查是否需要切换状态以及如何切换状态,它随着系统的退出而结束.这样,在逻辑更新中几乎只有常规性、通用性的逻辑代码,而具体代码可以分散到各个状态中.这样的结构可以保证系统的灵活性.当状态数量比较多的时候,需要设立状态组来对状态进行分类,状态组中也可以包含其它状态组,但每个状态/状态组只存在于一个状态组之中.状态与状态组的关系类似于Windows系统中的文件与文件夹的关系.

具体实现的时候,将系统的开始画面和每个页面都定义为一个状态组,每个状态组有三个状态：进入、维持、退出.“进入”和“退出”状态是用于画面过渡的,一般只维持零点几秒到1秒,而“维持”状态用于长期显示一个页面,该页面中有文字、图片、音乐、视频的播放,也有互动元素的实现.属于画面过渡阶段的进入和退出状态是比较固定的一类状态,可变的元素主要是进入或退出的时间和过渡方式,因此再设置一种从基本状态派生出来的“演示状态”,它默认不接受互动,用户可以设置它的演示时长和过渡方式.进入状态和退出状态都是属于演示状态.

2页面内容

作为演示系统,最主要的是演示功能,演示的内容主要包括图片信息、文字信息、视频、以及过程信息.同一类的内容通常都在一个画面当中,这里称为页面.如前所述,与每个页面相关的状态有三个：进入状态、维持状态和退出状态,它们组成一个状态组.

页面的内容丰富多变,如果针对每次演示的内容而在代码中实现它,无疑能最大程度地实现灵活性,能具备最丰富的效果,但是却非常麻烦,因此必须对每个页面的内容进行标准化限制.在这个系统里,每个页面只支持文字、图片和视频信息,系统里用“页面元素”把它们显示出来.显然,页面元素分成三类,分别是文字元素、图片元素和视频元素.

2.1页面元素的共同属性

只要文字的字体大小和内容确定了,它就有了确定大小的包围框；图片元素和视频元素的内容一旦确定,它们也有了一个确定大小的包围框,因此所有页面元素都具有包围框原始大小的属性,它受内容而定,并不会发生变化.

在页面元素的原始大小属性的基础上,为了丰富页面元素的变化效果,增加了重心坐标、重心类型、位置、缩放比例、滤色、旋转属性.

重心是元素中的一个点,页面元素的位置指的就是它的重心在屏幕上的位置,页面元素的缩放和旋转是以重心为中心进行的.重心默认坐标是（0,0）,即包围框的左上角,用户也可以根据需要直接指定一个重心坐标.为了方便数值的计算,引入重心类型,它有9种可能值,分别是左上、正上、右上、正左、正中、正右、左下、正下、右下.当用户指定了重心类型,系统会根据包围框的大小自动计算重心坐标,同时用户之前指定的重心坐标会失效.

页面元素的“位置”属性指它的重心在屏幕中的位置,页面元素的“缩放比例”属性指它的包围框分别在长、宽上的缩放倍数,页面元素的“旋转”属性表示元素以重心为中心旋转的度数.比较特殊的是“滤色”属性,它是一个颜色值,表示在原来颜色的基础上红、绿、蓝各保留多少百分比的颜色.例如,显示器上的黄色是由红色和绿色混合得到的,因此黄色的图像使用绿色滤色之后就变成绿色,如何使用蓝色滤色就会变成黑色.有了这些属性,用户已经可以令页面元素有比较多的变化了.但为了再进一步丰富效果及简化使用过程,页面元素还设置了若干常用的属性值变化过程.首先,重心坐标、位置、缩放比例、滤色、旋转等五个基本属性,都有值到值（value-to-value）的变化方式,即用户只需要一条调用方法的语句并且确定起始值、终值、变化时间、加速度类型等参数就可以了.另外,位置、缩放比例、旋转等三个基本属性还有常加速变化方式,用户只需要一条调用方法的语句并确定起始值和加速度值就可以了.最后,位置属性还有圆周运动、随机运动等变化方式,滤色属性还有闪烁变化.

有了页面元素的这些共同属性及常用变化功能,在演示页面中实现规则动画就变得非常简单了,用户可以轻易实现有丰富动画效果的页面.

2.2各种页面元素的特殊属性

对于文字元素,字体和大小是必须在初始化时就设置好的,不可更改.用户可以