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I do not care – Technologieneutrale Anwendungsentwicklung für mobile Geräte

Kaum ein Thema ist mühsamer, als sich bei einem Projekt für die vermeintlich richtige Technologie zu entscheiden. Ganz besonders dann, wenn diese Entscheidung auch noch von strategischer Bedeutung und im besten Fall geräteunabhängig sein soll. Und wie man es macht, macht man es verkehrt, denn auch die Glaskugel verrät uns nicht, was schon in wenigen Monaten angesagt ist. Doch wenn man die richtigen Konzepte versteht und mit etablierten Mustern arbeitet, dann ist es fast egal, für welche Plattform eine Anwendung erstellt wird und ob diese nativ oder weborientiert arbeitet. Sprachen wie JavaScript, Java, Objective-C, C# oder was auch immer verkommen zu einer austauschbaren Nebensächlichkeit.

In meinem aktuellen Vortrag zeige ich, wie ich dieser Herausforderung begegne und was ich in fast 15 Jahren als Rich-Application-Experte für Desktop, Browser und Mobile von Flash über Silverlight bis hin zu HTML5 gelernt habe, um den ständig wechselnden Anforderungen Herr zu werden. Aus der Praxis bewährte Prozesse und Entwurfsmuster werden ebenso behandelt wie eine grundlegende Softwarearchitektur und beispielhaft in eine konkrete Anwendung überführt!

Die Folien zu diesem Vortrag gibt es hier als PDF (ca. 4 MB). Konstruktive Kritik und Anregungen sind willkommen…

Next Generation User Interfaces How-To: Interoperabilität

image Die Ein- und Ausgabemöglichkeiten Web-basierter Technologien sind beinahe unerschöpflich, dennoch gibt es Grenzen – spätestens wenn man den Rechner verlassen und die Außenwelt kontaktieren möchte. Glücklicherweise ist hier Abhilfe in Form von Arduino (http://www.arduino.cc/) und Co. verfügbar. Das Arduino-Board erlaubt die analoge und digatale Ein- und Ausgabe per serieller Schnittstelle, um beispielsweise Sensoren auszulesen oder Motoren zu steuern. Browser-basierten Anwendungen ist es aber normalerweise nicht erlaubt, aus ihrer Sandbox heraus auf diese Schnittstelle zugreifen. Hier kommt dann ein spezieller Server zum Einsatz, der die Daten mit der seriellen Schnittstelle austauscht und dann wie ein Webserver per http oder noch etwas direkter per Socket-Verbindung zur Verfügung stellt. Für Arduion und Flash gibt es beispielsweise as3glue (http://code.google.com/p/as3glue/).

image Es gibt viele Elektronik- oder Robotorbaukästen mit denen ähnliches erreicht werden kann, etwa Lego Mindstorms (http://mindstorms.lego.com/). Die einfache Steuerung eines Lego Roboters gelingt dank der Nxt#-Bibliothek des Niederländers Bram Fokke, die er unter http://nxtsharp.fokke.net inklusive Quellcode zum Download anbietet. Diese Bibliothek kommuniziert direkt per Bluetooth mit dem Roboter. Per WCF (Windows Communication Foundation) kann dann mit Hilfe dieser Bibliothek ein Dienst zum Senden von Nachrichten an den Roboter angeboten werden.

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using System;
using System.ServiceModel;
using System.ServiceModel.Activation;
using Bram.NxtSharp;
 
namespace SilverNXT.Web
{
    [ServiceContract(Namespace = "")]
    [AspNetCompatibilityRequirements(RequirementsMode = AspNetCompatibilityRequirementsMode.Allowed)]
    public class MindstormsService
    {
 
        // Statisch, da es nur einen Robotor für alle gibt
        static private NxtBrick brick;
        static private NxtTankDrive tankDrive;
 
        public MindstormsService()
        {
 
            if (brick == null)
            {
                // Erzeuge Stellvertreter des NXT-Steins, der im Roboter verbaut ist
                brick = new NxtBrick();
 
                // Wichtig: Setze den Namen der Kommunikationsschnittstelle
                brick.COMPortName = "Com11";
 
                // Konfiguriere NXT-Stein mit Motoren und ggf. Sensoren
                NxtMotor motorB = new NxtMotor();
                NxtMotor motorC = new NxtMotor();
                motorB.Brick = brick;
                brick.AttachMotor(NxtMotorPort.PortB, motorB);
                motorC.Brick = brick;
                brick.AttachMotor(NxtMotorPort.PortC, motorC);
 
                // Erzeuge Hilfsobjekt zur Steuerung des Robotors ähnlich einem Panzer
                tankDrive = new NxtTankDrive();
                tankDrive.Brick = brick;
                tankDrive.Motor1 = motorB;
                tankDrive.Motor2 = motorC;
 
                // Stelle Verbindung mit dem NXT-Stein des Robotors her
                brick.Connect();
 
            }
 
        }
 
        [OperationContract]
        public void Run(SByte power, ushort distance, SByte turnRation)
        {
            tankDrive.Move(power, distance);
        }
 
        [OperationContract]
        public void Coast()
        {
            tankDrive.Coast();
        }
    }
}

Für die Nutzung in Silverlight sollte dieser Dienst im Silverlight Projekt als Service Reference hinzugefügt werden. Visual Studio erzeugt den notwendigen Code automatisch, so dass der Dienst mit den folgenden Zeilen konsumiert werden kann.

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using System;
using System.Windows;
using System.Windows.Controls;
using SilverNXT.MindstormsServiceReference;
 
namespace SilverNXT
{
    public partial class MainPage : UserControl
    {
        MindstormsServiceClient client = new MindstormsServiceClient();
 
        public MainPage()
        {
            InitializeComponent();
        }
 
        private void runButton_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
        {
            client.RunCompleted += new EventHandler<system.componentmodel.asynccompletedeventargs>(client_AsyncCompleted);
            client.RunAsync(50, 0, 100);
        }
 
        private void coastButton_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
        {
            client.CoastCompleted += new EventHandler<system.componentmodel.asynccompletedeventargs>(client_AsyncCompleted);
            client.CoastAsync();
        }
 
        void client_AsyncCompleted(object sender, System.ComponentModel.AsyncCompletedEventArgs e)
        {
            // nothing
        }
    }
}

image Bierzapfen am Computer“Wii Draught Masters” für Stella Artois.

 

 

 

 

Verschiedene Quellen datieren den Joystick auf ca. 1940. Dort wird dieser erstmalig im Zusammenhang mit der Raketensteuerung erwähnt. Der Joystick sowie dessen Nachfolger wie Gamepad und die Wii Remote lassen sich ebenfalls für Benutzerinteraktionen verwenden. Dabei erfreuen sich gerade die Eingabegeräte der seit 2006 vertriebenen Wii großer Beliebtheit: Darunter seit ca. 2008 das Balance Board und seit ca. 2009 das Guitar Hero Schlagzeug. Und da diese per Bluetooth arbeiten, ist die Kombination mit anderen Technologien durchaus möglich. Die größte Herausforderung ist, dass nicht jede Bluetooth-Umgebung harmoniert; Gute Erfahrungen haben wir übrigens mit den Bluetooth-Treiber von BlueSoleil (http://www.bluesoleil.com/) gemacht.

Ähnlich wie schon bei dem Lego Mindstorms Robotor gibt es auch hier eine Bibliothek zur Nutzung in eigenen Projekten namens WiiMoteLib (http://wiimotelib.codeplex.com/) in .NET basierten Projekten, etwa mit WPF.

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using System;
using System.Windows;
using WiimoteLib;
 
namespace WiiWPF
{
    /// <summary>
    /// Interaction logic for MainWindow.xaml
    /// </summary>
    public partial class MainWindow : Window
    {
        public MainWindow()
        {
            InitializeComponent();
 
            Loaded += new RoutedEventHandler(MainWindow_Loaded);
        }
 
        void MainWindow_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e)
        {
            WiimoteCollection mWC = new WiimoteCollection();
 
            try
            {
                // Finde alle angeschlossenen Wii Remotes
                mWC.FindAllWiimotes();
                // Verbinde mit der ersten gefundenen Wii Remote
                Wiimote wm = mWC[0];
                wm.Connect();
                // Schalte die Vibration an der Wii Remote ein
                wm.SetRumble(false);
            }
            catch (Exception ex)
            {
                MessageBox.Show(ex.Message, &quot;Wiimote error&quot;, MessageBoxButton.OK);
            }
        }
    }
}

Kombiniert mit einem Socket-Server können so die Eingabegeräte der Wii Technologien wie Flash und Silverlight angeboten werden – genau das übernimmt im Falle von Flash das Projekt WiiFlash von Joa Ebert und Thibault Imbert (http://code.google.com/p/wiiflash/).

Next Generation User Interfaces How-To: Gesten

Der „X-Y-Positions-Anzeiger für ein Bildschirmsystem“, kurz Maus, ist das Standardeingabegerät für grafische Benutzungsschnittstellen (GUI) geworden. Doch dabei kann mit der Maus weit mehr erreicht werden, als einfach nur das Ziehen und Klicken in Anwendungen. Die Kombination der verschiedenen Maustastenzustände und der Mausposition erlaubt ein Benutzererlebnis ähnlich zur Wii ganz ohne weitere Hardware (weiter unten mehr zur Wii).

image Einfache Maus-Interaktionen wie Drücken, Bewegen und Loslassen der Maus ergeben in Kombination nicht nur Benutzereingaben wie „Drag and Drop“ sondern können auch als Geste für das Durchschneiden eines Objektes am Bildschirm dienen. Für die Flash-Welt liefert der Düsseldorfer David Ochmann unter http://davidochmann.de/#/info?p=462 eine Bibliothek namens DoGestures für ActionScript 2 und 3, die das Verwenden von Mausgesten erleichtert.

Zur Nutzung von DoGesture in Flash muss dessen Klassenpfad erst einmal verfügbar gemacht werden. Dies geschieht über das Menü „Datei -> Einstellungen für das Veröffentlichen“, dann im Register Flash über die Einstellungen für ActionScript. Dort wird der Quellpfad hinzugefügt.

Als nächstes wird nur noch der folgende Code benötigt, um die Klassen per Import bekannt zu machen, die Geste zu erzeugen und auf deren Ereignis zu warten sowie eine passende Ereignisbehandlung durchzuführen:

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// Mache Klassen verfügbar
import de.davidochmann.utilities.dogesture.DoGesture;
import de.davidochmann.utilities.dogesture.events.GestureEvent;
 
// Erzeuge Geste (der ausführliche Weg)
var movedown:DoGesture = new DoGesture(stage);
 
// Lausche dem Ereignis, dass die Geste stattfand
movedown.addEventListener(GestureEvent.GESTURE_COMPLETE, movedownCompleteHandler);
// Wie lange darf das Ausführen der Geste dauern
movedown.setTimeout(1000); 
// Definiere die notwendigen Bewegungen für die Geste
movedown.add( 0, 50);
// Starte das Warten auf die Geste
movedown.start(); 
 
// Ereignismethode
function movedownCompleteHandler(e:GestureEvent):void
{
	// Was soll nun passieren...
	trace(&quot;Geste wurde durchgeführt!&quot;);
}

image Microsoft Surface ist ein Tisch aus dem Jahre 2007. Er zeichnet sich durch eine berührungsempfindliche Oberfläche aus, der u. a. per Mulit-Touch und durch mehrere Nutzer gleichzeitig bedient werden kann.

Der Maus droht seit ihrer Erfindung 1 963 durch Douglas C. Engelbart und William English Konkurrenz durch die Eingabe mit dem Finger oder anderen Körperteilen. Im Falle von Single-Touch, dient der eine Finger in der Tat auch meist eher als Mausersatz und das sogar mit ganz massiven Nachteilen: Der Finger verdeckt die Informationen am Bildschirm und führt bei der Arbeit an senkrechten Flächen zu schnell ermüdenden Armen – ähnlich wie bei der Arbeit an einer Schultafel führt.

Sobald mehrere Berührungspunkte möglich sind, lassen sich neue intuitive Gesten jenseits der Mausbedienung formulieren. Bekannt sind das Drehen und Skalieren von Inhalten mit zwei Fingern.

Silverlight bietet bereits seit Version 3 Multi-Touch. Dabei beschränkt sich Silverlight abhängig von der Abspielplattform auf die einzelnen Berührungspunkte. Gesten müssen selber erkannt und verarbeitet werden. Ein Beispiel inkl. Quellcode findet sich unter http://www.microsoft.com/downloads/details.aspx?displaylang=en&FamilyID=4b281bde-9b01-4890-b3d4-b3b45ca2c2e4.

image Für eine einfache Touch-Anwednung in Silverlight benötigen wir ein beliebiges sichtbares Objekt, dass in diesem Beispiel mit monster benannt ist. Alles Weitere geschieht dann in der Code-Behind-Datei. Als erstes wird dort ein Transofrmations-Objekt für die Verschiebung des Monsters angelegt und das Ereignis für Berührungen angemeldet (Touch.FrameReported). In der Ereignismethode wird ab nun bei jedem Touch-Ereignis das Monster genau zu der Position der Berührung bewegt.

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using System.Windows.Controls;
using System.Windows.Input;
using System.Windows.Media;
 
namespace SilverTouch
{
    public partial class MainPage : UserControl
    {
 
        public MainPage()
        {
            // Required to initialize variables
            InitializeComponent();
 
            Loaded += new System.Windows.RoutedEventHandler(MainPage_Loaded);
        }
 
        private void MainPage_Loaded(object sender, System.Windows.RoutedEventArgs e)
        {
            // Erzeuge Transformationsobjekt für Verschiebung
            CompositeTransform transform = new CompositeTransform();
            monster.RenderTransform = transform;
 
            // Lausche auf Touch-Ereignis
            Touch.FrameReported += new System.Windows.Input.TouchFrameEventHandler(Touch_FrameReported);
        }
 
        private void Touch_FrameReported(object sender, System.Windows.Input.TouchFrameEventArgs e)
        {
            // Ermittle Tranformationsobjekt 
            CompositeTransform transform = monster.RenderTransform as CompositeTransform;
            // Ermittle primären Berührungspunkt
            TouchPoint tp = e.GetPrimaryTouchPoint(monster);
            // Verschiebe Objekt zum Berührungspunkt
            transform.TranslateX += tp.Position.X - (monster.ActualWidth / 2);
            transform.TranslateY += tp.Position.Y - (monster.ActualHeight / 2);
        }
    }
}

imageAuf dem Windows Phone Series 7 nutzt Silverlight für die Oberflächenelemente Manipulationsereignisse (u. a. ManipulationDelta). Diese teilen mit, inwiefern Skaliert oder Verschoben wurde. Um das Ereignis zu erhalten, kann in Expression Blend 4 oder Visual Studio 2010 bei einem Windows Phone Projekt ein Oberflächenelement mit einem Manipulationsereignis versehen werden.

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<phoneNavigation:PhoneApplicationPage 
    x:Class="SilverPhone.MainPage"
    xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
    xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
    xmlns:phoneNavigation="clr-namespace:Microsoft.Phone.Controls;assembly=Microsoft.Phone.Controls.Navigation"
    xmlns:d="http://schemas.microsoft.com/expression/blend/2008"
    xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006"
    mc:Ignorable="d" d:DesignWidth="480" d:DesignHeight="800"
    FontFamily="{StaticResource PhoneFontFamilyNormal}"
    FontSize="{StaticResource PhoneFontSizeNormal}"
    Foreground="{StaticResource PhoneForegroundBrush}">
 
    <Grid x:Name="LayoutRoot" Background="{StaticResource PhoneBackgroundBrush}">
        <Grid.RowDefinitions>
            <RowDefinition Height="Auto"/>
            <RowDefinition Height="*"/>
        </Grid.RowDefinitions>
 
        <!--TitleGrid is the name of the application and page title-->
        <Grid x:Name="TitleGrid" Grid.Row="0">
            <TextBlock x:Name="textBlockPageTitle" Style="{StaticResource PhoneTextPageTitle1Style}"><Run Text="MY "/><Run Text="TOUCH "/><Run Text="APPLICATION"/></TextBlock>
            <TextBlock Text="touch me" x:Name="textBlockListTitle" Style="{StaticResource PhoneTextPageTitle2Style}"/>
        </Grid>
 
        <Grid x:Name="ContentGrid" Grid.Row="1">
            <Image x:Name="monster" ManipulationDelta="Main_ManipulationDelta" Source="Assets/monster.png" HorizontalAlignment="Center" VerticalAlignment="Center" Width="240" Height="342"/>
        </Grid>
 
    </Grid>
 
</phoneNavigation:PhoneApplicationPage>

In der zugehörigen Code-Behind-Datei muss dann zum einen ein Tranformationsobjekt für eine Skalierung oder Verschiebung angelegt und in der Ereignismethode für das Manipulationsereignis eine Transformation durchgeführt werden.

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using System.Windows.Input;
using System.Windows.Media;
using Microsoft.Phone.Controls;
 
namespace SilverPhone
{
    public partial class MainPage : PhoneApplicationPage
    {
 
        public MainPage()
        {
            // Required to initialize variables
            InitializeComponent();
 
            Loaded += new System.Windows.RoutedEventHandler(MainPage_Loaded);
        }
 
        private void MainPage_Loaded(object sender, System.Windows.RoutedEventArgs e)
        {
            // Erzeuge Transformationsobjekt für Verschiebung
            CompositeTransform transform = new CompositeTransform();
            monster.RenderTransform = transform;
        }
 
        // Ereignismethode
        private void Main_ManipulationDelta(object sender, ManipulationDeltaEventArgs e)
        {
            // Ermittle Tranformationsobjekt 
            CompositeTransform transform = monster.RenderTransform as CompositeTransform;
 
            // Verschiebe Objekt bzgl. der durchgeführten Manipulation
            transform.TranslateX += e.DeltaManipulation.Translation.X;
            transform.TranslateY += e.DeltaManipulation.Translation.Y;
        }
    }
}

Für Flash griff man bisher auf Zusatzprogramme zurück, die die notwendigen Daten – meist per TUIO (http://www.tuio.org/) – direkt an Flash übermittelten. Mit Flash Player 10.1 und AIR 2 hält Multi-Touch nun aber auch Einzug in die Flash-Welt. Abhängig von der Abspielplattform verstehen Flash und AIR einzelne Berührungspunkte und Gesten (gerade unter Mac OS ist das noch recht eingeschränkt, siehe auch http://www.adobe.com/devnet/flash/articles/multitouch_gestures.html).

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if (!Multitouch.supportsGestureEvents) {
	Alert.show(&quot;Gesten werden nicht unterstützt&quot;, &quot;Hinweis&quot;);
} else {
	// Stelle sicher, Gesten zu nutzen
	Multitouch.inputMode = MultitouchInputMode.GESTURE;
}

Je nach Plattform werden unterschiedliche Gesten unterstützt (Multitouch.supportedGestures). Diese müssten sonst selbst aus den Berührungspunkten ermittelt werden.

Mit dem Flex 4 SDK und AIR 2 kann jedes interaktive Oberflächenelement Gesten nutzen. In den zugehörigen Ereignismethoden werden dann abschließend die Werte der Gesten verwendet.

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<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<s:WindowedApplication xmlns:fx="http://ns.adobe.com/mxml/2009" 
			 xmlns:s="library://ns.adobe.com/flex/spark" 
			 xmlns:mx="library://ns.adobe.com/flex/mx"
			 creationComplete="windowedapplication_creationCompleteHandler(event)">
 
	<fx:Script>
		<![CDATA[
 
			import mx.controls.Alert;
			import mx.events.FlexEvent;
 
			protected function windowedapplication_creationCompleteHandler(event:FlexEvent):void
			{
				if (!Multitouch.supportsGestureEvents) {
					Alert.show("Gesten werden nicht unterstützt!", "Hinweis");
				} else {
					// Stelle sicher, Gesten zu nutzen
					Multitouch.inputMode = MultitouchInputMode.GESTURE;
				}
			}
 
			protected function image_gestureZoomHandler(event:TransformGestureEvent):void
			{
				// Skaliere Objekt
				(event.currentTarget as InteractiveObject).scaleX *= event.scaleX;
				(event.currentTarget as InteractiveObject).scaleY *= event.scaleY;
			}
 
			protected function image_gesturePanHandler(event:TransformGestureEvent):void
			{
				// Verschiebe Objekt
				(event.currentTarget as InteractiveObject).x += event.offsetX;
				(event.currentTarget as InteractiveObject).y += event.offsetY;
			}
 
			protected function image_gestureRotateHandler(event:TransformGestureEvent):void
			{
				// Drehe Objekt
				(event.currentTarget as InteractiveObject).rotation += event.rotation;
			}
 
		]]>
	</fx:Script>
 
	<mx:Image x="20" y="20" source="assets/monster.png" 
			  gesturePan="image_gesturePanHandler(event)"
			  gestureZoom="image_gestureZoomHandler(event)"
			  gestureRotate="image_gestureRotateHandler(event)"
			  />
 
</s:WindowedApplication>

image Silverlight bietet seit Version 2 mit dem InkPresenter eine weitere Eingabemöglichkeit: Diesmal mit dem Stift. Der InkPresenter zeichnet die einzelnen Punkte der Stift- oder Mausbewegung auf. Sofern verfügbar sogar drucksensitiv.

 

image In Expression Blend (oder auch mit Visual Studio) fügen Sie das Steuerlement InkPresenter ein und geben diesem einen Hintergrund (Background) hinzu, da andernfalls keine Eingaben erkannt werden. Klar, dass natürlich auch die Größen- und Positionsangaben passen müssen – in diesem Beispiel sind keine expliziten Angaben vorgenommen worden, da auf diese Weise die komplette Fläche ausgefüllt wird. Für die eigentliche Aufzeichnung der Stifteingabe nutzen wir das Drücken der linken Maustaste (MouseLeftButtonDown), das Bewegen der Maus (MouseMove) und die Nachricht, wenn der Bezug zur Maus wieder verloren wird (LostMouseCapture). Die zugehörigen Ereignismethoden landen in der zugehörigen Code-Behind-Datei:

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using System;
using System.Windows;
using System.Windows.Controls;
using System.Windows.Documents;
using System.Windows.Ink;
using System.Windows.Input;
using System.Windows.Media;
using System.Windows.Media.Animation;
using System.Windows.Shapes;
 
namespace SilverPen
{
	public partial class MainPage : UserControl
	{
 
		private Stroke currentStroke;
 
		public MainPage()
		{
			// Required to initialize variables
			InitializeComponent();			
		}
 
		private void inkPresenter_MouseLeftButtonDown(object sender, System.Windows.Input.MouseButtonEventArgs e)
		{
            // Starte mit der Aufzeichnung
			inkPresenter.CaptureMouse();
            // Merke die Punkte
			StylusPointCollection stylusPointCollection = new StylusPointCollection();
            // Füge die ersten Punkte hinzu
            stylusPointCollection.Add(e.StylusDevice.GetStylusPoints(inkPresenter));
            // Erstelle aus den Punkten einen Strich
			currentStroke = new Stroke(stylusPointCollection);
            // Zeichne den Strich (dieser wird später weiter aktualisiert)
			inkPresenter.Strokes.Add(currentStroke);
		}
 
		private void inkPresenter_LostMouseCapture(object sender, System.Windows.Input.MouseEventArgs e)
		{
            // Beende die Aufzeichnung
			currentStroke = null;
			inkPresenter.ReleaseMouseCapture();
		}
 
		private void inkPresenter_MouseMove(object sender, System.Windows.Input.MouseEventArgs e)
		{
			// Füge dem aktuellen Strich neue Punkte hinzu
    		if (currentStroke != null) {
        		currentStroke.StylusPoints.Add(e.StylusDevice.GetStylusPoints(inkPresenter));
			}
		}
 
	}
}

Natürlich könnte das Aussehen des gezeichneten Striches (Stroke) über dessen Attribute variiert und zum Beispiel mit dem Druck des Stiftes kombiniert werden:

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currentStroke.DrawingAttributes.Height = e.StylusDevice.GetStylusPoints(inkPresenter)[0].PressureFactor * 100;

Wenn man das wie im Beispiel unter http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc721604.aspx#id0090072 weitertreibt, dann ist sogar eine Handschriftenerkennung im Browser möglich.