基于Android的《替身天使》的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李琦+郭婷+李敏

摘要：研究了在Android開發(fā)平臺(tái)下《替身天使》軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程，該系統(tǒng)是使用Android 軟件開發(fā)工具包和 Eclipse 集成開發(fā)環(huán)境進(jìn)行開發(fā)的，實(shí)現(xiàn)了為用戶定制一個(gè)形似自己的天使，并讓天使替自己去向親朋好友傳達(dá)真情愜意，允許用戶和天使進(jìn)行人性化的交互，有聲有色，惟妙惟肖，非常富有趣味性和消遣性。應(yīng)用程序是基于 Java 語(yǔ)言開發(fā)完成的，并且已經(jīng)在真機(jī)上測(cè)試通過(guò)。

關(guān)鍵詞：Android；人機(jī)互動(dòng)；屏幕錄像；智能應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）15-0100-03

Abstract： This paper discussed the design and implementation process of electronic dictionary software on Android

development platform. This application ，using Android SDK and the Eclipse IDE to develop， is available in customizing a angel shape like himself for user ，and angel can convey the truth for the users own to friends， user also can interact with the angel full of humanness， impressive and vividly， full of fun and Recreational. The applications are developed based on Java language， and worked as expected on the emulator.

Key words： Android； human-computer interaction； screen recorder； intelligence applications

1 項(xiàng)目背景

隨著時(shí)代的進(jìn)步，科技的進(jìn)步，各種電子產(chǎn)品已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面，以?shī)蕵?lè)電子產(chǎn)品最為突出，不同的娛樂(lè)電子產(chǎn)品會(huì)給廣大用戶帶來(lái)不同的感受和生活理念。各產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是相互帶動(dòng)的，娛樂(lè)產(chǎn)業(yè)也帶動(dòng)了許多相關(guān)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)的發(fā)展。娛樂(lè)平臺(tái)已經(jīng)從之前的游戲機(jī)過(guò)度到了現(xiàn)在的手機(jī)，其中經(jīng)歷了很多技術(shù)上的革新和發(fā)展。當(dāng)然，隨著人們現(xiàn)在生活水平質(zhì)量普遍的提高，手機(jī)娛樂(lè)已經(jīng)成為大眾化的娛樂(lè)方式，況且因?yàn)槭謾C(jī)是輕巧便捷的，還是我們?nèi)粘Ｉ钸M(jìn)行便利通信的工具，由此可以看出，基于手機(jī)平臺(tái)的娛樂(lè)軟件發(fā)展前景十分廣闊，再者這畢竟是以信息為主流的時(shí)代，是離不開網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代，故手機(jī)娛樂(lè)軟件必定會(huì)以日新月異，方興未艾的趨勢(shì)去發(fā)展！

《替身天使》可為用戶設(shè)計(jì)出人性化的天使形象，允許用戶和天使形象進(jìn)行簡(jiǎn)單便捷的交互，在交互的過(guò)程中可讓用戶體驗(yàn)到其中的無(wú)限樂(lè)趣，幽默詼諧又不失情趣，并能夠以便捷合理的方式允許其向親朋好友傳達(dá)自己的深情愜意，從而使用戶有歸屬感、認(rèn)同感和親切感，這樣既愉悅了身心，又促進(jìn)了人際關(guān)系，對(duì)用戶和社會(huì)都有良好的促進(jìn)作用。

2 項(xiàng)目所涉及的關(guān)鍵技術(shù)

《替身天使》主要包括面部圖像的采集、人機(jī)交互設(shè)計(jì)和錄屏與分享這三個(gè)方面，其中面部圖像的采集所涉及的關(guān)鍵技術(shù)為頭像采集和面部圖像處理技術(shù)；人機(jī)交互設(shè)計(jì)涉及了人機(jī)交互學(xué)，以及錄音技術(shù)，錄屏涉及得到的為屏幕錄像技術(shù)。

2.1 面部圖像的采集

頭像采集：當(dāng)采集完用戶的正面頭像后，有一個(gè)需要用戶參與的交互過(guò)程，用戶需要根據(jù)軟件的提示對(duì)圖片就行裁剪，即把裁剪框移到圖片的面部中央，把眉毛，鼻子，眼睛和嘴所在的區(qū)域裁剪下來(lái)，點(diǎn)擊確定后就表示已經(jīng)把這個(gè)模塊裁剪下來(lái)了，其中用到了圖片裁剪技術(shù)。

面部圖像處理：對(duì)所采集到的面部平面圖像進(jìn)行分析，預(yù)先定義好顏色色系，接著系統(tǒng)將獲取到的圖像統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為RGB格式，之后對(duì)圖像的像素點(diǎn)進(jìn)行遍歷，以獲得圖像中色系種類與比例及色系的位置，從而統(tǒng)計(jì)出主色在色系中的權(quán)重。接著根據(jù)之前已經(jīng)定義好的顏色色系，對(duì)圖像內(nèi)容進(jìn)行分析。其次，為色彩圖像的 RGB格式，建立二維平面坐標(biāo)圖，根據(jù)相近色系的微小差異，劃分好三通道色素所對(duì)應(yīng)的色系，接著將已有的圖像結(jié)果與色彩區(qū)塊的冷暖調(diào)與鮮明程度進(jìn)行匹配，匹配后到達(dá)具體的閾值。最后，將所遍歷到的像素點(diǎn)放入一個(gè)類組中，再將同一類組的像素點(diǎn)進(jìn)行渲染形成同一顏色，其中灰度圖像聚類分析可采用K-means算法。這樣裁剪下來(lái)的臉部模塊就能和模板進(jìn)行良好的融合了，以此一個(gè)幾近用戶的天使形象就做好了！

2.2 人機(jī)交互設(shè)計(jì)

用戶可以通過(guò)觸摸天使的身體部位與天使進(jìn)行交互，天使可以根據(jù)用戶對(duì)其不同部位的觸摸而作出相對(duì)應(yīng)的反饋，其中涉及了人機(jī)交互學(xué)，關(guān)鍵是對(duì)用戶交互方式的設(shè)計(jì)，例如：點(diǎn)擊，滑動(dòng)等等，以及和對(duì)天使反饋動(dòng)作的設(shè)計(jì)，以讓用戶進(jìn)行交互時(shí)得到良好的用戶體驗(yàn)。

說(shuō)話模仿：用戶可以將自己的語(yǔ)音錄入系統(tǒng)，點(diǎn)擊播放后，天使可以模仿用戶的聲音把錄入的語(yǔ)音重復(fù)一遍，已達(dá)到天使模仿用戶說(shuō)話的效果，其中涉及的技術(shù)是錄音和播放技術(shù)。這主要是通過(guò)調(diào)用手機(jī)音屏設(shè)備的底層驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)分為應(yīng)用層和底層驅(qū)動(dòng)，層之間是通過(guò)調(diào)用相關(guān)函數(shù)來(lái)獲取對(duì)應(yīng)的服務(wù)或消息來(lái)進(jìn)行通信的，它們之間的關(guān)系如圖1所示，其中錄音和播放模塊的應(yīng)用層是根據(jù)用戶觸發(fā)的事件調(diào)用底層驅(qū)動(dòng)來(lái)處理事件的。底層驅(qū)動(dòng)位于應(yīng)用功能的底層，直接控制物理音頻設(shè)備，可對(duì)其開放開/關(guān)，錄/放音的通道。語(yǔ)音底層有兩層設(shè)計(jì)，即驅(qū)動(dòng)控制層和語(yǔ)音驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)控制是向上層應(yīng)用發(fā)送消息，語(yǔ)音驅(qū)動(dòng)是完成MCU和DSP之間的數(shù)據(jù)交互。

2.3 錄屏與分享

在和天使進(jìn)行交互時(shí)，可以利用視頻錄制功能將交互過(guò)程記錄下來(lái)生成一段小視頻，點(diǎn)擊分享后即可分享到交流平臺(tái)，我們以XML文件作為制作平臺(tái)和播放器之間的橋梁，來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫的錄制和播放，動(dòng)畫錄制后所得到的文件格式為AVI（音頻視頻交錯(cuò)格式），并且為了在錄制屏幕的時(shí)候不把屏幕錄制功能的界面錄制進(jìn)去，使用了托盤技術(shù)。圖2展示了表示哭的動(dòng)作的XML標(biāo)簽結(jié)構(gòu)。

其中標(biāo)簽中描述的是視頻錄制后保存的路徑；

交互的天使形象如圖4所示，其中（a）為交互前根據(jù)用戶形象采集融合的天使形象，而（b）則是交互錄制中的天使形象。

動(dòng)畫錄制流程：當(dāng)用戶和天使進(jìn)行交互時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)把交互過(guò)程中的一系列圖像和語(yǔ)音的組合捕捉到，并載入到系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的庫(kù)中，錄制時(shí)直接在相應(yīng)的庫(kù)中打開即可，此時(shí)可對(duì)這些素材進(jìn)行取舍，選取符合的滿足條件的素材導(dǎo)入素材庫(kù)，這些素材就是動(dòng)畫錄制所需要的動(dòng)作，之后對(duì)它們進(jìn)行編輯，編輯完成后，錄制也就結(jié)束了；錄制完成后，對(duì)動(dòng)畫進(jìn)行預(yù)覽，如若不滿意則返回到交互編輯界面進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，知道錄制的效果滿意為止。

動(dòng)畫播放流程：動(dòng)畫錄制完成后，就可以進(jìn)行播放了，首先得讀取 XML 文件中的動(dòng)畫腳本，把動(dòng)作類型及其概念上的數(shù)據(jù)讀取出來(lái)，但是動(dòng)作的類型和數(shù)據(jù)是分開的，故得先從動(dòng)作庫(kù)中查詢動(dòng)作類型所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，這其實(shí)就是一個(gè)讀出各個(gè)動(dòng)作的操作數(shù)據(jù)的過(guò)程，之后將讀出的數(shù)據(jù)載入系統(tǒng)中。之后就可以對(duì)動(dòng)畫進(jìn)行播放了，整個(gè)動(dòng)畫過(guò)程包含許多個(gè)動(dòng)畫單位，整個(gè)動(dòng)畫是由多個(gè)動(dòng)畫單位連續(xù)播放而成的，讀取XML 文件的過(guò)程就是播放多個(gè)動(dòng)畫單位的過(guò)程，整個(gè)動(dòng)畫播放過(guò)程都是讀取數(shù)據(jù)的過(guò)程。

3 項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)

本項(xiàng)目所要實(shí)現(xiàn)的功能是生成卡通人物，人機(jī)互動(dòng)和動(dòng)畫視頻的錄制與分享三個(gè)功能。

3.1 生成卡通人物

主頁(yè)中，是一張已經(jīng)預(yù)設(shè)好的人物模板漫畫圖片，如圖5所示，點(diǎn)擊“頭像采集”按鈕即可選擇采集個(gè)人照片的形式，有兩種方式：拍照或從相冊(cè)中選取，若是選擇拍照，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)用手機(jī)自帶的拍照功能界面，像往常一樣正常的對(duì)著鏡頭拍下自己的照片，點(diǎn)擊確定后即可；若是選擇手機(jī)相冊(cè)中的圖片，選擇后點(diǎn)擊確定即可；圖片采集完成后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成一張基于模板之上的一張具有用戶的臉部圖像的漫畫圖片，這樣一個(gè)效仿用戶自己的天使形象就做好了，如圖6所示。

3.2 人機(jī)互動(dòng)

用戶可以觸摸天使，在觸摸天使時(shí)，天使會(huì)根據(jù)情況作出相應(yīng)的反應(yīng)，打它的頭，它會(huì)裝成被打的樣子，連續(xù)打還會(huì)暈倒；撫摸肚子，它會(huì)打呼嚕；打肚子，它會(huì)裝肚子疼；戳腳，它會(huì)抓著腳發(fā)出痛苦聲等等。只要對(duì)著天使講話，它就會(huì)把用戶說(shuō)的話一字不差的重復(fù)一遍。

3.3 動(dòng)畫視頻的錄制與分享

當(dāng)然在用戶和天使進(jìn)行交互時(shí)，可以點(diǎn)擊屏幕錄制按鈕，即可把用戶和天使做的所有行為保留下來(lái)，保存下來(lái)的是動(dòng)作和語(yǔ)音的結(jié)合，這樣一個(gè)動(dòng)態(tài)的富有情感的天使形象就完成了，是一段語(yǔ)音結(jié)合的小視頻；最后點(diǎn)擊“分享”選項(xiàng)，選擇分享平臺(tái)后，選擇接受方，點(diǎn)擊發(fā)送按鈕后，替身天使就開始替用戶傳達(dá)情誼了！

4 結(jié)束語(yǔ)

替身天使是一款簡(jiǎn)單小巧的娛樂(lè)軟件。用戶可以拍攝自己的正面照片導(dǎo)入系統(tǒng)，系統(tǒng)將模擬生成一個(gè)形似自己的天使；用戶可以點(diǎn)擊屏幕錄制按鈕，觸摸天使，天使會(huì)做出相關(guān)的反應(yīng)，亦可以錄一段自己說(shuō)的話，工具會(huì)生成一段視頻，最后以視頻的形式分享。另外再對(duì)用戶的觸摸效果進(jìn)行識(shí)別后，擺出各種各樣的姿勢(shì)，展現(xiàn)出不同的表情以及各種搞笑的活動(dòng)。此項(xiàng)目可以滿足我們對(duì)娛樂(lè)的需求，放松我們的心情，減輕我們的壓力，豐富我們的業(yè)余生活，可以給分居異地的親朋好友傳遞我們的問(wèn)候與祝福，以增強(qiáng)朋友之間的聯(lián)系，維持朋友之間的友誼。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李志巖， 孔祥安， 楊康，等. 基于XML文件的動(dòng)畫編輯與播放系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 電腦知識(shí)與技術(shù)， 2015（13）：195-196..

[2] 程思源. 計(jì)算機(jī)圖形圖像處理相關(guān)技術(shù)研究[J]. 計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用， 2012（17）.

[3] 趙宏偉. Android NDK開發(fā)環(huán)境實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用[J].電脯知識(shí)與技術(shù)，2010（35）.

[4] 李楊， 馮剛， 李亮，等. 基于Android的多媒體應(yīng)用開發(fā)與研究[J]. 計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2011（4）.