macOS 動態桌面

時間 2019-11-21

標籤 macos 動態桌面简体版

原文原文鏈接

做者：Mattt，原文連接，原文日期：2018-10-01 譯者：saitjr；校對：冬瓜，Yousanflics；定稿：Forelaxgit

Dark Mode（深色模式）可謂是 macOS 最受歡迎的特性之一了 —— 尤爲是對於你我這樣的開發者來講。咱們不只喜歡文本編輯器是暗色的主題，還很看中整個系統色調的一致性。github

過去幾年，和這個特性旗鼓至關的要數 Night Shift（夜覽），它主要是在日夜更替的時候減小對眼睛的勞損。macos

縱觀這兩個功能，Dynamic Desktop（動態桌面）也就呼之欲出了，固然這也是 Mojave 的新特性之一。進入「系統偏好設置 > 桌面與屏幕保護程序」而且選擇「動態」，就能獲得一個基於地理位置且全天候動態變化的壁紙。swift

效果不只微妙，並且讓人愉悅。桌面彷彿被賦予了生命，能隨着時間的推移而變化；符合天然規律。（不出意外的話，結合 dark mode 的切換，還會有討喜的特效）數組

這究竟是如何實現的呢？
這即是本週 NSHipster 討論的問題。bash

答案會深刻探究圖片格式，同時涉及一些逆向工程以及球面三角學相關的內容。app

理解 Dynamic Desktop 第一步，就是要找到這些動態圖片。編輯器

在 macOS Mojave 系統下，打開訪達，選擇「前往 > 前往文件夾...」（⇧⌘G），輸入「/Library/Desktop Pictures/」。ide

在這個目錄下，能夠找到名爲「Mojave.heic」的文件。雙擊經過預覽打開。函數

在預覽中，左邊欄會顯示從 1~16 的縮略圖，每張都是不一樣狀態的沙漠圖。

若是選擇「工具 > 顯示檢查器」（⌘I），能夠看到更爲詳細的信息，以下圖所示：

不幸的是，這些就是預覽所展現的所有信息了（截至發稿前）。即便點擊旁邊的「更多信息檢查器」，咱們也只是能獲得下面這個表格，其他的無從得知：

Color Model	RGB
Depth:	8
Pixel Height	2,880
Pixel Width	5,120
Profile Name	Display P3

後綴 .heic 表示圖片容器採用 HFIF（High-Efficiency Image File Format）編碼，即高效率圖檔格式（這種格式基於 HEVC（High-Efficiency Video Compression），即高效率視頻壓縮，也就是 H.265）。更多信息，能夠參考 WWDC 2017 Session 503 "Introducing HEIF and HEVC"

想要得到更多的數據，咱們還須要腳踏實地，真真切切的深刻底層 API。

利用 CoreGraphics 一探究竟

第一步先建立 Xcode Playground。簡單起見，咱們將「Mojave.heic」文件路徑硬編碼到代碼中。

import Foundation
import CoreGraphics

// 系統版本要求 macOS 10.14 Mojave
let url = URL(fileURLWithPath: "/Library/Desktop Pictures/Mojave.heic")
複製代碼

而後，建立 CGImageSource，拷貝元數據並遍歷所有標籤：

let source = CGImageSourceCreateWithURL(url as CFURL, nil)!
let metadata = CGImageSourceCopyMetadataAtIndex(source, 0, nil)!
let tags = CGImageMetadataCopyTags(metadata) as! [CGImageMetadataTag]
for tag in tags {
    guard let name = CGImageMetadataTagCopyName(tag),
        let value = CGImageMetadataTagCopyValue(tag)
    else {
        continue
    }

    print(name, value)
}
複製代碼

運行這段代碼，會獲得兩個值：一個是 hasXMP，值爲 "True"，另外一個是 solar，它的值是一串看不大懂的數據：
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複製代碼

太陽之光

大多數人看到這串文字，就會默默合上 MacBook Pro，大呼告辭。但必定有人發現，這串文字很是像 Base64 編碼的傑做。

讓咱們來驗證一下這個假設：

if name == "solar" {
    let data = Data(base64Encoded: value)!
    print(String(data: data, encoding: .ascii))
}
複製代碼

              bplist00Ò\u{01}\u{02}\u{03}...

這又是什麼？bplist 後面接了一串亂碼？

天哪，原來這是二進制屬性列表的文件簽名。

利用 PropertyListSerialization 來看看呢...

if name == "solar" {
    let data = Data(base64Encoded: value)!
    let propertyList = try PropertyListSerialization
                            .propertyList(from: data,
                                          options: [],
                                          format: nil)
    print(propertyList)
}
複製代碼

(
    ap = {
        d = 15;
        l = 0;
    };
    si = (
        {
            a = "-0.3427528387535028";
            i = 0;
            z = "270.9334057827345";
        },
        ...
        {
            a = "-38.04743388682423";
            i = 15;
            z = "53.50908581251309";
        }
    )
)
複製代碼

清晰多了！

首先有兩個一級鍵：

ap 鍵對應的值是包含 d 和 l 兩個鍵的字典，它們的值都是整型。

si 鍵對應的值是包含多個字典的數組，字典中有整型，也有浮點型的值。在嵌套的字典中，i 最容易理解：它從 0 一直遞增到 15，這表示的是圖片序列的下標。在沒有更多信息的狀況下，很難猜想 a 與 z 的含義，其實它們表示相應圖片中太陽的高度（a）和方位角（z）。

計算太陽的位置

就在我落筆之時，身處北半球的人正在進入秋季，白晝變短，氣溫變低，而南半球的人卻經歷着白晝變長，氣溫變高。季節的變化告訴咱們，日照的時長取決於你在星球上的位置，以及星球繞太陽的軌道。

可喜的是，天文學家能告訴你 —— 並且至關準確 —— 太陽在天空中的位置或時間。不可賀的是，這其中的計算十分複雜。

但老實講，咱們並不用過度深究它，在網上能找到相關的代碼。通過不斷的試錯，它們就能爲我所用（歡迎 PR！）：

import Foundation
import CoreLocation

// 位於加州庫比蒂諾的 Apple Park
let location = CLLocation(latitude: 37.3327, longitude: -122.0053)
let time = Date()

let position = solarPosition(for: location, at: time)
let formattedDate = DateFormatter.localizedString(from: time,
                                                    dateStyle: .medium,
                                                    timeStyle: .short)
print("Solar Position on \(formattedDate)")
print("\(position.azimuth)° Az / \(position.elevation)° El")
複製代碼

Solar Position on Oct 1, 2018 at 12:00 180.73470025840783° Az / 49.27482549913847° El

2018 年 10 月 1 日中午，太陽從南面照射在 Apple Park，大約處於地平線中間，直射頭頂。

若是繪製出太陽一天的位置，咱們能夠獲得一個正弦曲線，這不由讓人聯想到 Apple Watch 的「太陽錶盤」。

擴展對 XMP 的理解

好吧，天文學到此結束。接下來是一個乏味的過程：擺在眼前的 XML 元數據。

還記得以前的元數據鍵 hasXMP 嗎？對，就是它沒錯。

XMP（Extensible Metadata Platform），便可擴展元數據平臺，是一種使用元數據標記文件的標準格式。XMP 長什麼樣呢？請打起精神來：

let xmpData = CGImageMetadataCreateXMPData(metadata, nil)
let xmp = String(data: xmpData as! Data, encoding: .utf8)!
print(xmp)
複製代碼

<x:xmpmeta xmlns:x="adobe:ns:meta/" x:xmptk="XMP Core 5.4.0">
   <rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#">
      <rdf:Description rdf:about="" xmlns:apple_desktop="http://ns.apple.com/namespace/1.0/">
         <apple_desktop:solar>
            <!-- (Base64-Encoded Metadata) -->
        </apple_desktop:solar>
      </rdf:Description>
   </rdf:RDF>
</x:xmpmeta>
複製代碼

嘔。

不過也幸虧咱們檢查了一下。以後想要成功自定義 Dynamic Desktop，還得仰仗 apple_desktop 命名空間。

既然如此，就開始吧。

建立自定義 Dynamic Desktop

首先，建立一個數據模型來表示 Dynamic Desktop：

struct DynamicDesktop {
    let images: [Image]

    struct Image {
        let cgImage: CGImage
        let metadata: Metadata

        struct Metadata: Codable {
            let index: Int
            let altitude: Double
            let azimuth: Double

            private enum CodingKeys: String, CodingKey {
                case index = "i"
                case altitude = "a"
                case azimuth = "z"
            }
        }
    }
}
複製代碼

如前文所述，每一個 Dynamic Desktop 都由一個有序的圖片序列構成，每一個圖片又包含存儲在 CGImage 對象中的圖片數據和元數據。Metadata 採用 Codable 類型，是爲了編譯器自動合成相關函數。咱們能在生成 Base64 編碼的二進制屬性列表時感覺到它的優點。

寫入圖片目標

首先，建立一個指定輸出 URL 的 CGImageDestination。文件類型爲 heic，資源數量即須要包含的圖片張數。

guard let imageDestination = CGImageDestinationCreateWithURL(
                                outputURL as CFURL,
                                AVFileType.heic as CFString,
                                dynamicDesktop.images.count,
                                nil
                             )
else {
    fatalError("Error creating image destination")
}
複製代碼

接着，遍歷動態桌面對象中的所有圖片。經過 enumerated() 方法，咱們還能獲取到當前 index，這樣就能夠在第一張圖片上設置圖片元數據：

for (index, image) in dynamicDesktop.images.enumerated() {
    if index == 0 {
        let imageMetadata = CGImageMetadataCreateMutable()
        guard let tag = CGImageMetadataTagCreate(
                            "http://ns.apple.com/namespace/1.0/" as CFString,
                            "apple_desktop" as CFString,
                            "solar" as CFString,
                            .string,
                            try! dynamicDesktop.base64EncodedMetadata() as CFString
                        ),
            CGImageMetadataSetTagWithPath(
                imageMetadata, nil, "xmp:solar" as CFString, tag
            )
        else {
            fatalError("Error creating image metadata")
        }

        CGImageDestinationAddImageAndMetadata(imageDestination,
                                              image.cgImage,
                                              imageMetadata,
                                              nil)
    } else {
        CGImageDestinationAddImage(imageDestination,
                                   image.cgImage,
                                   nil)
    }
}
複製代碼

除了較爲繁雜的 Core Graphics API 之外，代碼能夠說很是直觀了。惟一須要進一步解釋的只有 CGImageMetadataTagCreate(_:_:_:_:_:)。

因爲圖片與元數據容器的結構、代碼的表現形式均不一樣，因此咱們不得不爲 DynamicDesktop 實現 Encodable 協議：

extension DynamicDesktop: Encodable {
    private enum CodingKeys: String, CodingKey {
        case ap, si
    }

    private enum NestedCodingKeys: String, CodingKey {
        case d, l
    }

    func encode(to encoder: Encoder) throws {
        var keyedContainer =
            encoder.container(keyedBy: CodingKeys.self)

        var nestedKeyedContainer =
            keyedContainer.nestedContainer(keyedBy: NestedCodingKeys.self,
                                           forKey: .ap)

        // FIXME：不肯定此處 `l` 與 `d` 的含義
        try nestedKeyedContainer.encode(0, forKey: .l)
        try nestedKeyedContainer.encode(self.images.count, forKey: .d)

        var unkeyedContainer =
            keyedContainer.nestedUnkeyedContainer(forKey: .si)
        for image in self.images {
            try unkeyedContainer.encode(image.metadata)
        }
    }
}
複製代碼

有了這個，就能夠實現以前代碼中提到的 base64EncodedMetadata() 方法了：

extension DynamicDesktop {
    func base64EncodedMetadata() throws -> String {
        let encoder = PropertyListEncoder()
        encoder.outputFormat = .binary

        let binaryPropertyListData = try encoder.encode(self)
        return binaryPropertyListData.base64EncodedString()
    }
}
複製代碼

當 for-in 循環執行完，也就代表全部圖片和元數據均被寫入，咱們能夠調用 CGImageDestinationFinalize(_:) 方法終止圖片源，並將圖片寫入磁盤。

guard CGImageDestinationFinalize(imageDestination) else {
    fatalError("Error finalizing image")
}
複製代碼

若是一切順利，就能夠爲從新定義 Dynamic Desktop 的本身而感到驕傲了。棒！

咱們很是喜歡 Mojave 的 Dynamic Desktop 特性，而且也很欣慰看到它彷彿重現了 Windows 95 壁紙進入主流市場時的輝煌。

若是你也這樣想，下面還有些想法可供參考：

照片自動生成 Dynamic Desktop

讓人振奮的是，天體運動這樣遙不可及的研究，居然能夠簡化用二元方程來表達：時間與位置。

在以前的例子中，這部分信息都是硬編碼的，但其實它們能夠經過讀取圖片數據來自動獲取。

默認狀況下，絕大部分手機的相機都會捕獲拍攝時的 Exif 元數據。元數據包含了照片拍攝的時間，以及當時設備的 GPS 座標。

經過讀取元數據中的時間與位置信息，能自動獲取太陽的位置，那麼從一系列圖片中生成 Dynamic Desktop 也就瓜熟蒂落了。

iPhone 上的延時攝影

想要好好利用手上全新的 iPhone Xs 嗎？（更確切的說，「在糾結賣不賣舊 iPhone 的時候，能夠先用它來作些有創意的事？」）

將手機充上電，擺在窗前，打開相機的延時攝影模式，點擊「拍攝」按鈕。從最後的視頻中選出一些關鍵幀，就能夠製做專屬 Dynamic Desktop 了。

固然，你能夠看看 Skyflow 這類應用，它能設置時間間隔來拍攝靜態圖片。

經過 GIS 數據打造風景

若是你沒法忍受手機一成天不在身邊（傷心），又或者沒什麼標誌性景象值得拍攝（依然傷心），你還能夠創造一個屬於本身的世界（這比現實自己還要使人傷心）。

能夠選擇用 Terragen 這類應用，它打造了一個逼真的 3D 世界，還能對太陽、地球、天空進行微調。

想要更加簡化，還能夠從美國地質調查局的國家地圖網站上下載高程地圖，以用於 3D 渲染的模板。

下載預製的 Dynamic Desktops

再或者，你天天都很是多的工做要作，抽不出時間搗騰好看的圖片，也能夠選擇付費從別人那裏購買。

我我的是 24 Hour Wallpaper 這款應用的粉絲。若是你有別的推薦，歡迎聯繫咱們。

NSMUTABLEHIPSTER

疑問？糾錯？歡迎提 issues 和 pull requests —— NSHipster 因你而變得更好。

本文用的是 Swift 4.2。關於站內文章的狀態信息，能夠查看狀態彙總頁面。

本文由 SwiftGG 翻譯組翻譯，已經得到做者翻譯受權，最新文章請訪問 swift.gg。

相關標籤/搜索

每日一句

每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。