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但问题实际上并不只是「按时间切换图片」这么
浏览: 发布日期:2018-11-03

  原标题:macOS Mojave 的动态桌面,可不只是「定时换壁纸」这么简单

  前不久推出正式版的 macOS 10.14 (Mojave),应该可以称为四年前的 Yosemite 以来,macOS 在用户界面上变化最大的一次更新。千呼万唤始出来的原生「黑暗模式」让人耳目一新,也引发了第三方应用的适配热潮。北京赛车正规平台官网

  相比之下,另一项用户界面的新功能——动态桌面(dynamic desktop)受到的关注则少得多。这是一项默认关闭的功能,启用方法是打开「系统偏好设置 - 桌面与屏幕保护程序」,从「动态桌面」中选择系统自带的两套壁纸之一。

  显然,如此低调的功能很难引起用户的注意,大多数评测文章都选择将其一笔带过。苹果自己的态度似乎也是一样:在六月的 WWDC Keynote 演示中,Craig Federighi 留给动态桌面的台词只有 一句话:

  乍听起来,这确实并不稀奇,也没有任何技术门槛。随时间变化切换壁纸是很多桌面美化软件的基础功能,更别提十多年前的 Windows Vista 就已经原生支持 视频壁纸 了。

  但问题实际上并不只是「按时间切换图片」这么简单。因为,晨昏变化的节奏并非一成不变,而是随着四季变换各有不同。除非生活在赤道或者极地,从夏到冬一定是昼渐短、夜渐长的。如果全年都按照一个节拍切换壁纸,其效果在绝大多数日子里都将跟真实景象不同步。

  随着季节推移变化的不只是昼夜长度,还有太阳高度。显然,夏天的太阳比冬天的同一时间要「高」。太阳高度还与纬度有关。假如你生活在北京,而系统在中午时分给你换上了一张「阳光从头顶直射」的壁纸,你其实应该有一种违和感才对,因为北京根本不会有 90 度的日照。地处北纬 40 度的北京,太阳最高也只能达到 73.5 度,并且一年只有一次,时间是在夏至那天的(地方时)正午。

  可见,要真正让桌面和窗外的光照同步变化,机械地踩着时间点换图片是远远不够的。理想情况下,同一组图片的切换节奏应当呼应太阳运动、在四季各不相同,并且根据用户的地理位置和日期,有选择地「跳过」一些不符合实际情况的照片。

  macOS Mojave 的动态桌面充分考虑了上述问题。在苹果的实现方案中,壁纸的切换不是以时间为标准,而是以太阳方位为标准。具体而言:

  每张静态图片都被标记了对应的太阳方位。定位的方式是所谓的「地平坐标系」,即用高度角(Altitude,定义为太阳和地平线的夹角)和方位角(Azimuth,定义为太阳按顺时针方向偏离正北的角度)两个值确定太阳在天球中的位置。

  启用后,系统将会根据用户的位置和时间计算太阳的实时方位,并与每张壁纸所记载的信息进行比对,将其中与此时此地太阳位置最近似的那一张作为桌面背景。

  实际例子可能更有助于理解动态桌面的机制。我目前的所在地处于北纬 40 度,与北京基本相同。10 月 5 日的早上 6:30 尚未日出,此时的太阳高度为 -6.75 度,方位为 90.6 度。启用「沙丘」动态壁纸后,桌面显示为该系列中的第三张。根据壁纸的元信息(后文将说明方法),这张照片是在太阳高度 -4.25 度,方位 86.34 度的场景下拍摄的,与现实环境非常接近。如果将系统日期拨回三个月前的 7 月 5 日,会发现壁纸变成了系列中的第五张(太阳高度为 7 度)。的确,夏天的这一时刻,太阳应该已经升起了。

  再将日期调回 10 月 5 日。这一天,太阳在下午 12:48 时达到最高位置。但如果试着慢慢将时钟调过这一时刻,会发现壁纸并没有切换为系列中最明亮的第八张,而是直接从第七张跳到了第九张。原因在于,秋天的太阳即使在正午也只能达到 45 度左右,而第八张壁纸是在太阳处于 53 度时拍摄的,因此不会被显示。相反,在 Mojave 刚刚开始公测的七月时,这张壁纸会从上午 10:40 左右开始持续显示约五个小时。

  更有趣的是,在另一套动态壁纸 Solar Gradients 中,一张图片对应的太阳高度为 88.4 度。如上所述,由于北纬 40 度的太阳全年最高也只能达到 73.5 度,我将始终不会看到这张最亮的壁纸被用作桌面——它实际上成了热带地区用户的「会员特权」。

  遗憾的是,即使 Mojave 的动态桌面在设计上如此讲究,苹果却并没有给予这个功能太多关注。系统自带的动态壁纸只有两张,并且没有提供让用户自行制作的选项。

  但这并不意味着自己动手的大门就被关闭了。自从 Mojave 测试版发布以来,动态桌面引起了不少开发者的兴趣和关注。在他们的努力下,这一功能的实现细节已经十分清晰了,自己制作起来也并不麻烦。

  下面列出的是一些现有的动态壁纸资源,可以直接下载并 设置 为桌面。有兴趣的读者可以继续阅读后文的技术细节与自制方法。

  .heic 是什么格式?喜欢用 iPhone 拍照的用户实际上不会对它感到陌生。自 iOS 11 以降,大多数 iPhone 都已经默认改用 HEIF(High Efficiency Image File Format,高效率图像文件格式)存储照片。这里的 .heic,就是 HEIF 格式的可选扩展名之一。与传统的 JPEG 相比,这种新格式在缩减空间占用和减少画质损耗上有着更好的表现。

  不仅如此,HEIF 还是一种「容器」(container)格式——它不仅能存储单张静态照片,而且能存储一组连续照片、以至视频;这就为将动态壁纸打包在一个文件里提供了可能。实际上,这两个文件可以直接用系统内建的预览 app 打开,并从侧边栏中看出两套壁纸的构成——都包括 16 张构图相同而光线各异的静态图片。

  但这并没有回答我们最关心的问题:壁纸的自动切换是靠什么控制的?试着用 16 进制编辑器打开一张动态壁纸,从头略微往下翻阅,就能在第一张图片的 EXIF 信息中看到玄机:一个自定义的 apple_desktop 命名空间和其项下的 solar 属性。

  下面的「破译」过程需要一点浅显的 macOS 经验。solar 属性值末尾的等号是 base64 编码的明显特征。用 base64 -D 命令解码,发现输出以 bplist 开头,这是二进制属性表文件的魔数。为此,再用 plutil 命令将其转换为可读的 XML 格式。

  这样,苹果在 Mojave 的动态壁纸中设置的机关就展现出全貌了。可以看到,在 si 根键下,每张静态图片被都标记了 i、a、z 三个键值,分别对应照片的序号、拍摄时的太阳高度角和方位角。

  此外,沙丘壁纸还有一个 ap 根键,其下的 l 和 d 两个值分别指定了在设置中启用亮暗两种「静态」选项时,要显示的图片序号。(太阳渐变壁纸没有 ap 根键,因此在设置中没有「静态」选项。)

  至此,原理上的铺垫就全部完成了,最后要解决的就是如何据此自行制作动态壁纸。显然,这涉及到格式转换、信息编码等操作,全部手工完成会非常繁琐。好在,已经有开发者制作出了命令行工具,可以使用 Homebrew 安装:

  这里简单介绍一下该工具的使用方法。首先,将想要制作成动态壁纸的图片文件按序号依次命名。然后在同一目录下创建一个 JSON 文件(如 config.json),在其中逐行指定照片的参数:

  其中,fileName 为文件名,isPrimary 表示是否将图片用作记录整套壁纸元信息的「首要图片」,isForLight 和 isForDark 分别指是否用作开启亮/暗两种「静态」选项时使用的图片,altitude 和 azimuth 则是照片对应的高度角和方位角。

  如果你想要查询照片拍摄时的太阳位置,或者了解所在地的太阳轨迹,可以使用 SunCalc 等在线工具,iOS 上的 Sky Guide 等天文类 app 也可以提供帮助。想要省事的读者也可以使用我制作的模板配置文件,其内容原样复制了系统自带的沙丘壁纸中图片的参数,只需找 16 张光线情况与该套壁纸类似的图片,依次命名为 1.png 到 16.png,并用上述工具制作即可。

  动态桌面是一个很有苹果做派的设计。就像 OS X 窗口最小化时的「果冻」特效、iOS 6 中随屏幕倾斜变换光泽的 音量滑块 一样,你可以完全不意识到它的存在,也可以刨根问底,然后惊异于其考虑之深。

  当然,对于这类设计,历来不乏「不务正业」的批评。特别是在 macOS 软件质量整体不如以往的大背景下,将本就有限的开发资源,分散给这样一些对性能和稳定没有实质帮助的功能,似乎显得有些奢侈。

  尽管如此,我仍然欢迎这样的设计。毕竟,软件设计并不只是关乎功能。设计中的人文色彩及其对用户感受的间接影响,也是细微却重要的方面,说它是一种特殊的「功能」也不为过。每天傍晚,当我看到壁纸随着窗外的日落准时切换成另一种色泽时,很难不产生一点「虚拟与现实无缝衔接」的愉悦。

  几个月前,英文苹果社区中曾经有过一次小规模讨论:一些核心用户遗憾地 表示,已经很久没有看到像早期 iMac 那样颇有些异想天开(whimsical)的设计了。糖果配色、屏幕转轴 这些「无用」但有趣的设计,在近年来让位于实用主义的、参数导向的考量。这结论或许对硬件产品线是成立的;但苹果用动态桌面、Animoji,和 Siri 的 玩笑 告诉我们,它的 whimsy 毕竟还在软件的很多角落里闪现。

  

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