基于XML的可升级矢量图像(SVG)浅析

基于XML的可升级矢量图像(SVG)浅析 级别： 初级 吴高峰 ([email protected])上海大学计算机系 2001 年 8 月 01 日 SVG是基于XML的专门为网络而设计的图像格式。本文给出了SVG的几个简单例子，并与其它矢量图形格式VML、PDF、SWF进行比较，展示了 SVG的优点和美好前景。 什么是SVG SVG(Scable Vector Graphics，可升级矢量图像)是一种基于XML的开放的矢量图形描述语言。SVG图像是与XML1.0兼容的文档，SVG元素是指示如何绘制图像的 一些指令，阅读器(Viewer)解释这些指令，把SVG图像在指定设备上显示出来。使用SVG可以在网页上显示出各种各样的高质量的矢量图形，支持很多 您想象得出的功能：几何图形、动画、渐变色、滤镜效果等。最关键的是，它是完全用普通文本来描述的！也就是说，这是一种专门为网络而设计的基于文本的图像 格式。 1999年2月，SVG草案出台，经过不断地修改更新，最终形成了第一份实验性的实现规范。2001年7月，W3C 正式发布了SVG图像格式建议书，这就是SVG1.0规范。目前，该规范是被提议的推荐标准，到8月底将成为W3C的正式推荐标准。W3C对SVG的解释 是：SVG是一种使用XML来描述二维图像的语言。它允许3种形式的图像对象存在，分别是矢量图形、点阵图像和文本。各种图像对象能够组合、变换，并且能 修改其样式，也能够定义成预处理对象。文本是XML名字空间中的有效字符，这些字符能被作为SVG图像的关键字而存留在搜索引擎中。SVG的功能包括嵌套 变换、路径剪裁、透明度处理、滤镜效果以及其他扩展，同时，SVG支持动画和交互，也支持完整的XML的DOM接口。任何一种SVG图像元素都能使用脚本 来处理类似于鼠标单击、双击以及键盘输入等事件。因为同Web标准兼容的缘故，SVG还能够在同一个Web页面里凭着继承自XML的名字空间等特性来完成 一系列交互操作。 回页首 SVG都有哪些优点 基于XML标准 　　XML是公认的下一代网络标记语言，拥有无穷的生命力。SVG在最开始设计的时候就基于XML，这使得它具有一种先天的优势，并且同HTML、CSS、DOM、XSL、JavaScript、CGI一样，成为新的标准。 高质量的图像 　 　由于基于矢量，使得SVG图像的质量得到大大的提高。放大、缩小以及各种特效都比位图的表现要好，在打印的时候，完全可以以印刷质量输出图片。SVG图 像在客户端动态绘制，用户可以随意调整图像的一些参数而不会导致图像模糊。SVG图像的大小只与图形的复杂程度有关，而与图形的具体尺寸无关。 灵活易用的文件格式 　　SVG主要由３个部分组成：矢量图 形、位图和文字。由于SVG文件是以文本的形式（XML）存放的，更改起来是非常方便的。也就是说，可以不用任何图像处理工具，仅仅用记事本就可以生成一 个SVG图像！在页面运行的过程中，我们也可以对很多部分做修改。而其中的图形描述又可以被任何人重复的使用。 支持交互和动画 　　SVG支持SMIL （synchronized multimedia integration language），使得用户可以自由的同SVG中的元素完成一些交互的动作，从而完成既定的目标，这一点在目前单独依靠图片是完成不了的，需要由网页中 的Script语句来实现。 支持字符查找 　　查找"图片"中的字符，在SVG中成为可能。而这在其它格式的图片文件中则是不可思议的？！ 支持Xlink 和Xpointer 这意味着我们可以在SVG文档之间制作超链接，这使我们拥有一种能力，可以制作一个完全由SVG构成的WEB站点！这个站点可以包含图片、文本以及拥有与用户进行交互的能力。Andrew Watt就制作了世界上第一个这样的全SVG站点( http://www.svgspider.com) .当然你首先得要安装一个SVG的阅读器，推荐使用Adobe公司的 Adobe SVG Viewer 2.0,但它只能用在MS Windows和MacOS上。使用一个合适的Java虚拟，Apache的 Batik viewer可以运行在任何平台上。 看到这么多优点，是不是觉得不可思议？好，下面我们从几个小例子着手，揭开SVG的神秘面纱。 回页首 SVG的几个简单例子 任何人可以利用一个记事本来创建和编辑SVG图像，但有时这样做会很复杂。现在有越来越多的工具开始支持SVG编码，可以减轻我们的工作。比如：从 Adobe Illustrator 9.0和CorelDraw9开始就可以制作极度复杂的SVG图形。虽然SVG的语法和格式仍是XML规范的一部分，但SVG有其自己的一些基本概念、 SVG的渲染模型、SVG数据类型与坐标系设置等，详细内容请参照 参考资料。 一个最简单的例子： 例1 一个SVG的基本图形例子 <?xml version="1.0" encoding="iso-8859-1"?> <!DOCTYPE svg PUBLIC "-//W3C//DTD SVG 20000303 Stylable//EN" "http://www.w3.org/TR/2000/03/WD-SVG-20000303/DTD/svg-20000303-stylable.dtd"> <svg xml:space="preserve" width="5.5in" height="5in"> <rect style="fill:#ff13e2;" width="250" height="100"/> <text style="fill:blue;" y="15">Hello World!</text> <path d="M 50 50 L 250 30 L 200 90 z"/> </svg> SVG文档(通常以后缀.svg存放)总是以根元素 开始。和标记内是SVG的图像描述语句。我们可以定义一个视口坐标系和用户坐标系，缺省的情况下两者是一致的，度量单位也相同，如果属性值没有带单位，则 使用用户坐标系的长度单位-像素（px）。大多数情况下，用户坐标系的原点处在视口的左上角，X轴的正向朝右，Y轴的正向朝下，即如果不进行坐标变换，一 切渲染都是以初始坐标系为准。例1中的SVG首先画了一个矩形，然后写了一段文字，接着利用路径元素画了一个三角形，最后显示效果如图1所示： 图1 在浏览器中显示例1的结果 SVG 提供了一种通用的路径式元素（path），可以用来创建庞大复杂的图像对象，像电子设计、流程图、统计绘画等领域有大量固定的符号，SVG不可能全部囊 括。SVG规范允许用户定义自己的符号，可以将自定义的符号创建、重用、发布而不需要其他额外的手段，更不需要一个什么委员会来批准注册，这种自由灵活的 风格更加扩展了SVG的功能。 SVG提供的另一个很重要的功能是超级链接。在HTML网页中，图像和链接是分离的，图像作 为外部文件而存在，链接则在HTML中说明，这样虽然有灵活和可重用的优点，却不易管理。而Flash的SWF矢量格式则相反，图像中内嵌链接，两者成为 一个整体，虽然方便，但却不能重用。SVG则综合了两者的优点，其超级链接以明文的形式内嵌于文档内部，在形式上是一个整体，而且也有利于修改。由于 SVG是基于XML的，象"xlink" 和 "xpointer"等都是XML特有的，所以SVG就自然而然获得了XML所定义的链接的好处和功能。 把例1稍做修改，对那个黑三角加上一个超级链接，如例2所示： 例2 超级链接的例子 ...... <a xlink:href="http://www.shu.edu.cn/"> <path d="M 50 50 L 250 30 L 200 90 z"/> </a > ...... 当鼠标指针移到黑三角上时就变成了手的形状，状态栏上也显示了此链接所指向的URL。例2只是一种常见的情况，实际上SVG中超级链接标志符的定义格式有3种： 通过SVG元素的"id"属性对元素进行链接与标识。如somfile.svg#someplace。 使用与XML兼容的"xpointer"。如somefile.svg#xpointer(id("someplace"))。 使用SVG的"viewBox"说明。 SVG 作为一种适用于网络的图像格式，不仅仅在于它的体积小、易修改、可缩放等与普通矢量图形一样的优点，还在于它添加有针对网络的交互功能。SVG图像可以内 嵌交互定义。单独的一个SVG文件和一个客户端的SVG解释器便可以完成网页中链接、动画、交互等大部分功能。与Flash的SWF格式基于"帧"的二进 制数据流不同，SVG是完全基于ASCII字符的文本。例3是一个交互的例子。 例3 SVG利用<script>元素进行交互的例子 <?xml version="1.0" standalone="no"?> <!DOCTYPE svg PUBLIC "-//W3C//DTD SVG 20000303 Stylable//EN" "http://www.w3.org/TR/2000/03/WD-SVG-20000303/DTD/svg-20000303-stylable.dtd"> <svg width="6cm" height="5cm" viewBox="0 0 600 500"> <script><![CDATA[ function rect_mousemove(evt){ var rect01 = evt.target; var currentwidth = rect01.getAttribute("width"); var currentheight = rect01.getAttribute("height"); rect01.setAttribute("width",currentwidth*2); rect01.setAttribute("height",currentheight*2); } function rect_mouseout(evt){ //..... } ]]> </script> <rect x="100" y="100" height="100" width="200" onmouseover="rect_mousemove(evt)" onmouseout="rect_mouseout(evt)"/> </svg> <script>元素中定义了两个函数来分别响应鼠标的两个事件。关于SVG中脚本的语句，读者可以参考有关JavaScript的书籍。 SVG 不但能够实现交互，而且能够实现动画。动画与交互在某些方面是相通的，比如都可以利用脚本语句来执行一些动态效果，都能实现可视化元素的增、删、改等功 能。只是交互一般由事件来触发，而动画可以"我行我素"，不需要外界干涉。SVG中的动画只说明某个属性或样式的值在动画过程中的起止时刻、变化速度等关 键参数，动画的中间效果完全靠SVG客户端解释程序来渲染完成，因此其生成的动画文件有着比SWF格式的文件更加短小精悍的优点。关于动画，本文就不举详 细的例子了，有兴趣的读者可参见参考文献6。 回页首 SVG、VML、FLASH、PDF之间的比较 过去在XML矢量图形的发展上，有两派人马互相较劲。一派以Adobe为首，提倡PGML，另一派由微软、MacroMedia为代表，鼓吹VML(IE5以上支持VML)，在这两套提案呈递给W3C后，W3C融合各家之长，促成了SVG的诞生。 SVG 建立于纯文字格式的XML之上，直接继承了XML的特性，简化异质系统间的信息交流，方便数据库的存取。SVG可以直接融入XML和XHTML网页中，可 以直接利用浏览器已有的技术，如CSS、DOM、Javascript，达到动画及DHTML般的动态效果，支持单向和多向链接等等。更重要的是SVG是 W3C制定的网络标准，不受单一的公司控制。 MacroMedia Flash 的SWF格式提供矢量和动画功能，但Flash必须要依靠浏览器外挂程序(插件:Plug-ins)，而且因为Flash的格式是二进制的，Flash中 的文字内容无法让使用者在浏览器中做字符串搜索，这样的网页也无法让搜索引擎索引来供用户做全文检索。此外，高互动性的多媒体动画，往往需要编程来实现， 在这一点上Flash也有先天的不足，Flash和JavaScript之间的互动，只能通过比较狭窄的FSCommand来做桥梁。当然，尽管 Flash有上述这些缺陷，但时至今日，它仍是网上矢量动画最好的解决方案。 PDF(Portable Document Format，便携文件格式)是由Adobe公司开发而成的一种电子文档格式。它可以将文字、字型、格式、颜色、图形图像、超文本链接、声音、动态图像等 信息封装在一个文件当中。PDF从页面描述语言PS(PostScript)发展而来，具有与PS几乎相同的页面描述能力和相似的描述方法。但与PS不同 的是，PDF除了能描述复杂版面外，还具有交互功能(如超链接、交互表单等)、页面随机存取及字体仿真描述等特性。因此，PDF不仅适合印刷出版，而且也 适合电子出版。PDF文件特别适合打印以及在屏幕上阅览，具有加密功能以及能够跨平台创建和阅览，支持全文检索。但是，由于PDF不是基于XML格式的， 因此也就丧失了XML所能带来的所有好处和优点，例如我们可以仅用一个记事本就可以创建或修改一个SVG文档，而制作一个PDF文档呢，主要途径不外乎有 3个：用专门的PDF制作工具软件进行制作；将包含有Postscript页面描述语言的文件转换成PDF文档；利用转换工具把其他格式文件(如DOC、 HTML等)转换成PDF文档。相比之下，优劣立现。另外PDF不能制作动画，所以PDF的流行范围也仅限于电子文档的发布。 回页首 SVG的美好前景 统 一的标准和开放性是SVG的强大生命力所在。我们可以想象SVG流行起来以后的景象：由于XML的Parser是可以免费得到的，而且标准也是公开的，所 以除了将SVG应用在网页上或作为独立应用程序执行外，它应该可以跑在任何标准设备上。会有那么一天，你在出差前在Illustrator里面制作一张图 片，然后作为附件发送给公司的同事。公司的同事在收到以后，如果需要在图片的文字上作一些改动，她就会直接用写字板程序打开你的图片文件，改正需要改动的 文字，再保存起来。由于你已经到达外地，而又不能马上接入互联网，所以你的同事会直接把图片发送到你的手提电话上。你的支持SVG的手提电话会直接在屏幕 上显示你想要看到的图片，这时你发现你画的圆的比例不太正确，不过没有问题，你并不需要一个大型的制图软件，你需要的只是手提电话里面内置的一个文本编辑 器就能够完成修改了。 相信我，有一天（这一天可能不远的，因为今天我们已经有了SVG，我们还会不断的有新的标准），你可能会煞有介事的从手提电话向你的冰箱传送图片，仅仅是为了更改你已经看的不耐烦了的液晶操作面板。 由于SVG使用XML语法，我们可以使用XSLT从XML数据中生成SVG。我们还可以很容易地对以XML格式存放的数据制作一个图形表示。例如，对于一个包含玩具生产商所占市场份额的XML文档，我们可以用SVG创建一个饼图来方便比较！ 记住，这一切的前提就是：公开的，标准化的，跨平台的时代的到来。 一些有用的链接 http://www.SVGSpider.com- 世界上第一个全部用SVG制作的网站,该网站有许多非常好的例子,推荐访问. http://www.adobe.com/svg/- 可以从这个站点下载Adobe SVG Viewer,另外还有许多 Adobe's SVG 工具的链接, 和SVG的例子. http://www.kevlindev.com- 该网站有非常有用的SVG教程 . http://www.w3.org/TR/SVG/- 有最新的SVG规范. 一些主要的SVG图像阅读器,制作以及转换工具 Organization Product Platforms Adobe Adobe SVG Viewer 2.0(Browser) MacOS Win95/98/ME WinNT/2000 IBM IBM SVGView(Browser) Win95/98 WinNT Apache Batik SVG browser (Browser) Any Java 2 W3C Amaya 5.0(Editor/Browser) Unix and Windows Adobe Illustrator 9.0(Editor) MacOS Win95/98/ME WinNT/2000 KDD Labs JaMaPS （Japan map with GPS support） PalmOS CSIRO Pocket SVG Viewer（Viewer） Pocket PC Appligent SVG2PDF (Converts from SVG to PDF) MacOSWin95/98/ME WinNT/2000 IBM AFP to SVG transcoder(Server-side SVG generators) Win95/98 WinNT 参考资料 W3C Scalable Vector Graphics (SVG) http://www.w3.org/Graphics/SVG/ Scalable Vector Graphics (SVG) Specification - http://www.w3.org/TR/SVG/ Adobe on SVG http://www.adobe.com/svg SVG in Gnome http://www.levien.com/svg/ 基于XML的SVG应用指南 北京科海培训中心