J2ME 影像縮放實作：最近鄰插值演算法完整解析

在 J2ME 中實作影像縮放，核心挑戰在於：MIDP 1.0 無標準像素存取 API、目標座標非整數需插值、透明背景處理受限。本文以 Nokia S40 平台為例，示範利用 Nokia UI API 實作雙向線性插值表的最近鄰縮放演算法。

關鍵技術點

1. 像素存取（Nokia 專有 API）

// 讀取像素到 short[] 陣列 (444 格式：R/G/B 各 4 bits)
DirectGraphics dg = DirectUtils.getDirectGraphics(image.getGraphics());
dg.getPixels(pixels, 0, width, 0, 0, width, height, 0x444);

// 從 short[] 建立可變影像
Image img = Image.createImage(w, h);
DirectGraphics dg2 = DirectUtils.getDirectGraphics(img.getGraphics());
dg2.drawPixels(pixels, true, 0, w, 0, 0, w, h, 0, 0x444);

注意：getPixels 僅支援可變影像；不可變影像需先繪製到可變影像再讀取。

2. 插值表建立（核心創新）

傳統逐像素計算源座標效率低。預先建立水平/垂直查找表 tabX[], tabY[]，將目標索引映射至源索引：

// 垂直方向插值表
int distance = Math.max(srcH, desH);
for (int i = 0, sb = 0, db = 0, tems = 0, temd = 0; i <= distance; i++) {
    tabY[db] = (short) sb;
    tems += srcH; temd += desH;
    if (tems > distance) { tems -= distance; sb++; }
    if (temd > distance) { temd -= distance; db++; }
}
// 水平方向同理建立 tabX[]

此演算法等同於「以最大邊長為基準，按比例分配源像素到目標像素」，屬於整數版 Bresenham 風格分配，無浮點運算。

3. 利用插值表高速生成目標像素

short[] desBuf = new short[desW * desH];
int dy = 0, sy = 0, oldy = -1;
for (int i = 0; i < desH; i++) {
    if (oldy == tabY[i]) {
        // 該行與前一行源列相同 → 直接複製前一行像素
        System.arraycopy(desBuf, dy - desW, desBuf, dy, desW);
    } else {
        // 依水平插值表逐像素取樣
        for (int j = 0, dx = 0; j < desW; j++, dx++) {
            desBuf[dy + dx] = srcBuf[sy + tabX[j]];
        }
        sy += (tabY[i] - oldy) * srcW; // 更新源列偏移
    }
    oldy = tabY[i];
    dy += desW;
}

行複製優化大幅減少重複取樣，特別適合放大操作。

完整縮放函式

private Image ZoomImage(Image srcImg, int desW, int desH) {
    int srcW = srcImg.getWidth(), srcH = srcImg.getHeight();
    short[] srcBuf = new short[srcW * srcH];
    Image temp = Image.createImage(srcW, srcH);

    // 統一處理可變/不可變影像
    if (srcImg.isMutable()) {
        DirectUtils.getDirectGraphics(srcImg.getGraphics())
            .getPixels(srcBuf, 0, srcW, 0, 0, srcW, srcH, 0x444);
    } else {
        temp.getGraphics().drawImage(srcImg, 0, 0, 0);
        DirectUtils.getDirectGraphics(temp.getGraphics())
            .getPixels(srcBuf, 0, srcW, 0, 0, srcW, srcH, 0x444);
    }

    // 建立插值表 tabX, tabY (略)
    // 生成 desBuf (略)

    // 輸出結果
    Image desImg = Image.createImage(desW, desH);
    DirectUtils.getDirectGraphics(desImg.getGraphics())
        .drawPixels(desBuf, true, 0, desW, 0, 0, desW, desH, 0, 0x444);
    return desImg;
}

已知限制與對策

• 透明背景變白：Image.createImage(w,h) 預設白底。對策：全程用 short[] 保存像素，繪製時用 drawPixels，不建立中間 Image。
• 平台相依：需 Nokia UI API，移植需換用對應廠商 API (如 Siemens, Sony Ericsson)。
• 品質：最近鄰法有鋸齒；若效能允許可升級為雙線性插值（需定點數運算）。

此實作在 Nokia 6230/6600 等 S40 裝置實測流暢，為 J2ME 影像處理的經典參考。