Symbian OS应用编程图形篇之架构
Symbian OS 9.5 版本中引入了ScreenPlay技术。ScreenPlay是一个新的图形架构，它可以使智能手机制造商充分利用软件性能的提升、硬件的加速及第三方的图形引擎。ScreenPlay就是所谓的新图形架构(New Graphics Architecture，简写为NGA)和GCE（Graphics Composition Engine）功能。
ScreenPlay的引入源自于手机硬件开发模型的需求，例如ScreenPlay可以支持图形加速、图形处理单元（GPU）和非均匀存储访问型(NUMA:Non-Uniform Memory Access)以及均匀存储访问型(UMA:Uniform Memory Access)。 非均匀存储型是GPU中的一个架构，它可以区分GPU与CUP的处理过程，GPU不能访问CPU内存，反之亦然。ScreenPlay可以在不同处理区域间不复制缓冲区的情况下处理非均匀存储型。
ScreenPlay重点概念
l 当有硬件图形加速设备时，基于硬件加速，异步渲染和组合图形，这通过硬件适配层（HAL）来实现。
l 合成半透明的动态内容UI缓冲区，这些动态内容来自于OpenGL ES游戏、视频、或摄像头取景器。
l 提供屏幕内容的安全保障和数字版权管理（DRM）。应用程序不再直接访问屏幕（DSA），屏幕读写操作有Window Server来控制。
l DSA的支持仅仅是为了兼容性。
ScreenPlay架构
下图是ScreenPlay图形架构的概况。
在讲述ScreenPlay中新添加及更新的模块前，先做以下名词解释：
l 合成（Composition）：将各种不同显示元素合在一起并呈现到屏幕设备上的过程。
l GPU：图形处理器单元，专注于图形的显示处理。
l Graphics surface：通常称为Surface，它是独立于硬件用来存放图片或部分场景的场所。可以理解为是一个存储区域。
l 硬件加速（Hardware acceleration）：用硬件来实现诸如图形显示的功能，比在CUP中用软件实现要快。
l 图层（Layer）：由GCE维护在图像合成时的一个显示元素。
l 场景结构（Scene structure）：拥有特定大小、可见区域和显示顺序（Z order）的一系列图层，合成后成为一整个场景。
l 场景内容（Scene content）：与场景结构相关的图层绑定的一系列surface。
图形合成引擎（Graphics Composition Engine, GCE）及GCE 后台（backend）
GCE在将图像显示到屏幕之前，合成自于不同的图像源的图形。合成有两个重要的概念，即图层和Surface。其中图层描述了被显示元素的几何位置、大小及方向，而Surface是存放图像或部分场景的一些像素缓冲区。
GCE维护图层堆栈并计算显示内容。例如，选择不可见区域和维护需重画区域的列表。GCE后台在另外的线程中进行实际的合成工作，GEC后台在需要时进行像素混合和转换，如伸缩、旋转。GCE后台是一个适配组件，意味着手机制造商可以替换它，从而实现手机硬件自定义功能。GCE后台还可以利用GPU硬件合成和LCD硬件旋转。
这是Symbian OS 9.5 及ScreenPlay中新增的模块。
Surface管理器和Surface更新服务器
Surface管理器创建和管理Surface。Surface在实现时其实是一个共享的内存块，因为它必须能够被用户进程、内核进程及硬件合成器来访问。Surface可以分为多个缓冲区，分别用128位的数字ID来标识，称为Surface ID。Surface可以被Symbian OS中其他组件使用如多媒体框架（MMF）和摄像取景器，以及OpenGL ES 游戏等应用程序。Surface管理器是一个适配组件，可以被替换和定制。
Surface更新组件提供了一个GCE和其客户端的通信机制，这对客户端在快速更新和使用多缓冲Surface时非常有用。
这也是Symbian OS 9.5 及ScreenPlay中新增的模块。
Window Server
Window Server用一个渲染框架（render stage framwork）进行了扩展，允许Window Server在渲染图形的最后阶段通过插件自定义图形的渲染。这个过程称为“延迟渲染”，通过终端Window Server的输出，然后决定这些输出如何被渲染，例如，这些输出可以硬件加速，也可以被送到第三方的图形引擎。渲染框架（render stage framwork）允许手机制造商集成不同的UI和运行时环境（如Flash 或Silverlight），从而达到诸如缩放、渐变等效果。Symbian用DirectGDI技术提供了一个渲染插件，这意味着现在的Window Server程序可以利用硬件加速功能而不用重新编译代码。
在ScreenPlay中，内容渲染插件（Content-Rendering Plug-ins， CRP）可以将一个Surface呈现到屏幕上，这个技术可以被用来在一个窗体中显示多个小视频，其中每个视频对应一个特定的Surface。 ScreenPlay提供了Window Server 客户端API的扩展，允许手机设备相应指针事件，包括接近（Proximity）和压力（Pressure）事件。
DirectGDI
DirectGDI 提供了一个可以硬件加速的图形上下文和一个异步接口，DirectGDI有两部分，通用层和适配层。手机制造商可以用一个图形加速硬件或软件替换适配层。目前，DirectGDI主要用于Window Server的渲染插件中，客户端应用程序还不能直接使用。
DirectGDI也是Symbian OS 9.5 及ScreenPlay中新增的模块。
图形资源（Graphics Resource）
在ScreenPlay中，一个图形资源是指硬件图形加速所使用的数据缓冲区。例如，一个图片就是一个数据缓冲，它是一个二维的像素缓冲区。和DirectGDI一样，图形资源组件提供了通用部分和适配部分。
Non-ScreenPlay架构
虽然Symbian OS 9.5中引入了ScreenPlay, 但它还同时提供了Non-ScreenPlay，即通过配置可以不使用ScreenPlay技术。下图显示了Non-ScreenPlay的架构：
可以看出，在Non-ScreenPlay中没有了渲染框架及GCE的概念，而是用HAL来访问帧缓冲（Frame Buffer），并由屏幕驱动（Screen Driver）提供简单的像素、扫描行和位图操作，硬件制造商通过Screen Driver来适配不同的硬件。上层的图形及文本处理有BitGDI来提供。下图是Non-ScreenPlay中的渲染堆栈图：
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