lập trình đồ họa trên java 2d và 3d

Chương 1Tổng quan về Java 2D API Java 2D™ API tăng cường về khả năng đồ hoạ, văn bản và ảnh của Abstract Windowing Toolkit AWT, giúp phát triển về giao diện người sủ dụng và ứng dụng về

Phần 1 9

Lập trình đồ họa với Java 2D 9

Chương 1 10

Tổng quan về Java 2D API 10

1.1 Enhanced Graphics, Text, and imaging 10

1.2 Rendering Model 11

1.2.1 Coordinate Systems 12

1.2.1.1 User Space 12

1.2.1.2 Device Space 13

1.2.2 Transforms 14

1.2.3 Fonts 15

1.2.4 Images 16

1.2.5 Fills and Strokes 17

1.2.6 Composites 18

Backward Compatibility and Platform independence 19

1.3.1 Backward Compatibility 19

1.3.2 Platform independence 21

1.4 The Java 2D™ API Packages 21

Chương 2: 25

Rendering with Graphics2D 25

2.1 Các lớp và giao diện 26

2.2 Rendering Concepts 27

2.2.1 Rendering Process 28

2.2.2 Controlling Rendering Quality 29

2.2.3 Stroke Attributes 31

2.2.4 Fill Attributes 32

Quá trình xử lý theo phiên 34

2.2.5 Clipping Paths 34

2.2.6 Transformations 35

2.2.6.1 Constructing an AffineTransform 37

2.2.7 Composite Attributes 38

2.2.7.1 Managing Transparency 39

2.2.7.2 Transparency and images 40

2.3 Thiết lập Graphics2Context 40

2.3.1 Setting Rendering Hints 40

2.3.2 Specifying Stroke Attributes 41

2.3.2.1 Setting the Stroke Width 41

2.3.2.2 Specifying Join and Endcap Styles 42

2.3.2.3 Setting the Dashing Pattern 42

2.3.3 Specifying Fill Attributes 44

2.3.3.1 Filling a Shape with a Gradient 44

2.3.3.2 Filling a Shape with a Texture 45

2.3.4 Setting the Clipping Path 46

2.3.5 Setting the Graphics2D Transform 48

2.3.6 Specifying a Composition Style 51

2.3.6.1 Using the Source Over Compositing Rule 51

2.3.6.2 Increasing the Transparency of Composited Objects 52

2.4 Rendering Graphics Primitives 53

2.4.1 Drawing a Shape 54

2.4.2 Filling a Shape 55

2.4.3 Rendering Text 57

2.4.4 Rendering images 57

2.5 Defining Custom Composition Rules 57

2.6 Rendering in a Multi-Screen Environment 57

Chương 3 76

Các đối tượng hình họa 76

3.1 Giao diện và lớp 76

3.2 Các khái niệm hình học: 79

3.2.1 Constructive Area Geometry 80

3.2.2 Bounds and Hit Testing 81

3.3 Combining Areas to Create New Shapes 89

Chương 4: 95

Hiển thị Font và văn bản 95

4.1.Giao diện và lớp 95

4.2.Các khái niệm về Font 97

4.3 Các khái niệm về Text Layout 99

4.3.1 Vẽ chữ 100

4.3.2 Ordering Text 102

4.3.3 Đo và định vị văn bản 104

4.3.4 Hỗ trợ thao tác với văn bản 105

4.3.4.1 Hiển thị dấu nhắc 105

4.3.4.2 Di chuyển dấu nhắc 107

4.3.4.3 Hit Testing 108

4.3.4.4 Đánh dấu vùng lựa chọn 109

4.3.5 Thực thi việc hiển thị văn bản trong ứng dụng Java™ 110

Quản lý việc hiển thị văn bản 111

4.4.1 Trình bày văn bản 112

Hiển thị dấu nhắc kép 113

4.4.3 Di chuyển dấu nhắc 114

4.4.4 Hit Testing 115

4.4.5 Đánh dấu vùng lựa chọn 116

4.4.6 Querying Layout Metrics 116

4.4.7 Vẽ văn bản trên nhiều dòng 117

Chương 5 127

Tạo ảnh 127

5.1 Các giao diện và các lớp 127

5.1.1 Các giao diện imaging (imaging interfaces) 128

5.1.2 Các lớp dữ liệu ảnh(image Data Classes) 128

5.1.3 image Operation Classes 130

5.1.4 Sample Model Classes 131

Color Model Classes 132

5.1.6 Exception Classes 133

5.2 Immediate Mode imaging Concepts 134

5.2.1 Terminology 136

5.3 Using Bufferedimages 137

5.3.1 Creating a Bufferedimage 137

5.3.2 Drawing in an Offscreen Buffer 138

5.3.2.1 Creating an Offscreen Buffer 139

5.3.2.2 Drawing in an Offscreen Buffer 141

5.3.3 Manipulating Bufferedimage Data Directly 142

5.3.4 Filtering a Bufferedimage 143

5.3.5 Rendering a Bufferedimage 143

5.4 Managing and Manipulating Rasters 151

5.4.1 Creating a Raster 151

5.4.2 Parent and Child Rasters 152

5.4.4 The WritableRaster Subclass 152

5.5 Image Data and DataBuffers 153

5.6 Extracting Pixel Data from a SampleModel 154

5.7 ColorModels and Color Data 155

5.7.1 Lookup Table 156

5.8 image Processing and Enhancement 156

5.8.1 Using an image Processing Operation 159

Chương 6 163

Mầu sắc 163

6.1 Các lớp 164

6.2 Những định nghĩa về mầu sắc 164

6.2.1 Không gian mầu 165

6.2.1 Biểu diễn màu 168

Chương 7 172

In ấn 172

7.1 Các giao diện và các lớp 172

7.2.1 Supporting Printing 175

7.2.1.1 Điều khiển in (Job Control) 175

7.2.2 Page Painters 176

7.2.3 Printable Jobs and Pageable Jobs 178

7.2.4 Typical Life-Cycle of a PrinterJob 179

7.3 Printing with Printables 182

7.3.2 Printing a File 186

7.4.1 Using a Pageable Job 192

7.4.2 Using Multiple Page Painters 194

Phần 2 207

Lập trình đồ họa với Java 3D 207

CHƯƠNG 1 208

NHẬP MÔN LẬP TRÌNH TRÊN JAVA 3D 208

1.1 Tổng quan về Java 3D API ™ 208

1.2 Các vấn đề cơ bản về Java 3D API™ 209

1.3 Xây dựng đồ thị khung cảnh 209

1.3.1 Thừa kế cấp cao từ Java 3D API 215

1.4 Cách thức để viết một chương trình Java 3D 217

1.4.1 Công thức đơn giản để viết một chương trình Java 3D 217

1.5 Một vài thuật ngữ trong Java 3D 222

1.6 Ví dụ đơn giản: HelloJava3Da 224

1.6.1 Các lớp của Java 3D Classes được sử dụng trong HelloJava3Da 230

Tạo nên hình lập phương có kích thước được định ra bởi các giá trị cho trước 234

1.7 Quay hình lập phương 234

1.7.1 Sự kết hợp của các phép biến hình: HelloJava3Db 236

1.8 Khả năng và hoạt động 237

1.8.1 Dịch các nội dung 237

1.8.2 Khả năng 238

1.9 Thêm vào các hành vi animation 240

1.9.1 Định nghĩa các hành vi animation 241

1.9.2 Các hàm biến đổi về thời gian: Ánh xạ một hành vi với thời gian 242

1.9.3 Lập danh mục các vùng 243

1.9.4 Ví dụ về hành vi: HelloJava3Dc 244

1.9.5 Phép biến hình và kết hợp các hành vi Ví dụ: HelloJava3Dd 247

CHƯƠNG 2 252

Tạo các hình 252

2.1 Hệ tọa độ thế giới ảo 252

2.2 Visual Object Definition Basics 253

2.2.1 An Instance of Shape3D Defines a Visual Object 253

2.2.2 Node Components 255

2.2.3 Defining Visual Object Classes 256

2.3 Các lớp tiện ích hình học 257

2.3.1 Box 258

2.3.2 Cone 260

2.3.3 Cylinder 260

2.3.4 Sphere 261

2.3.5 More About Geometric Primitives 262

2.3.6 ColorCube 262

2.3.7 Example: Creating a Simple Yo-Yo From Two Cones 262

2.4 Các lớp toán học 268

2.4.1 Point Classes 272

2.4.2 Color Classes 273

2.4.3 Vector Classes 275

2.4.4 TexCoord Classes 276

2.5 Các lớp hình học 276

2.5.1 GeometryArray Class 277

2.5.2 Subclasses of GeometryArray 285

2.5.3 Subclasses of GeometryStripArray 287

2.5.4 Subclasses of IndexedGeometryArray 293

2.5.5 Axis.java is an Example of IndexedGeometryArray 296

2.6 Appearance and Attributes 297

2.6.1 Appearance NodeComponent 298

2.6.2 Sharing NodeComponent Objects 299

2.6.3 Attribute Classes 299

2.6.4 Example: Back Face Culling 310

2.7 Bounds and Scope 320

2.7.1 Bounds Node Components 321

2.7.2 BoundingLeafa Node 325

2.7.3 Scope 328

2.8 Hình học nâng cao 329

2.8.1 Multiple Geometries in a Single Shape3D 330

2.8.2 GeometryArray 332

2.8.4 AlternateAppearance <new in 1.2> 340

2.9 Clipping – Cắt xén 343

2.9.1 View Defines a Frustum 343

2.9.2 Clip Node 345

2.9.4 ModelClip Example 346

CHƯƠNG 3 350

TẠO NỘI DUNG 350

3.1 Nội dung chính 350

3.1.1 GeometryInfo 351

3.2.1 Một ví dụ đơn giản về GeometryInfo 351

3.2.2 Sử dụng GeometryInfo 352

3.2.3 Một số lớp thông dụng có liên quan đến GeometryInfo 353

Loaders 358

Một ví dụ đơn giản sử dụng leader 359

Các loader phổ biến 360

3.3.3 Giao diện của gói Loader và lớp cơ sở 361

Viết một loader 365

Công việc của một loader 365

Hàm tạo lớp Loader 366

Viết một File Loader đơn giản 368

Text2D 379

3.5.1 Ví dụ Text2D đơn giản 379

3.5.2 Lớp Text2D 380

Text3D 382

Một ví dụ Text3D 382

Những lớp liên quan để tạo ra đối tượng Text3D 384

Nền không gian đồ họa 391

Một ví dụ background 391

Lớp Background 392

CHƯƠNG 4 396

TƯƠNG TÁC 396

4.1 Hành vi: Cơ sở của tương tác và hoạt hình 397

4.1.1 Ứng dụng của hành vi 397

4.1.2 Tổng quan lớp Behaviour 399

4.2 Cơ bản về hành vi 399

4.2.1 Viết một lớp Behaviour 400

4.2.2 Sử dụng một lớp Behaviour 405

4.2.3 Các hàm API trong lớp Behaviour 409

4.3 Điều kiện kích hoạt: Cách kích hoạt các hành vi 412

4.3.1 Điều kiện kích hoạt 413

4.3.2 WakeupCriterion 414

4.3.3 Quy định lớp WakeupCriterion 414

4.3.4 Thành phần của WakeupCondition 430

4.4 Lớp Behaviour tiện ích xử lý bàn phím 432

4.4.1 Một ví dụ đơn giản 433

4.4.2 Lớp KeyNavigatorBehaviour và KeyNavigator 435

4.5 Lớp tiện ích tương tác với chuột 437

4.5.1 Sử dụng lớp MouseBehaviour 437

4.5.2 Mouse Behaviour Foundation 442

4.5.3 Các lớp MouseBehaviour 444

4.5.4 Mouse Navigation 447

4.6 Picking Object 450

4.6.1 Using Picking Utility Classes 454

4.6.2 Các hàm API cơ bản trong các lớp Picking 458

4.6.3 Các lớp picking 467

4.6.4 Các lớp Picking Behavior 471

CHƯƠNG 5 474

Hoạt Hình 474

Animation - Hoạt hình: 476

Đối tượng Interpolator và Alpha với hoạt ảnh dựa thời gian 477

Alpha 477

Sử dụng các đối tượng Interpolator và Alpha: 480

Ví dụ sử dụng lớp Alpha và RotationInterpolator: 480

Alpha API: 486

Các lớp hành vi Interpolator : 489

Core Interpolator API: 504

Các lớp đối tượng nội suy đường: 513

Lớp Billboard : 522

Sử dụng đối tượng Billboard 523

Chương trình ví dụ sử dụng Billboard 525

Giao diện lập trình ứng dụng của Billboard (Billboard API) 529

OrientedShape3D 531

Giao diện lập trình ứng dụng của OrientedShape3D 532

Ví dụ sử dụng OrientedShape3D 533

Hoạt ảnh mức chi tiết (Level Of Detail Animations) 535

Sử dụng đối tượng DistanceLOD 536

Các lỗi thường gặp khi sử dụng LOD 537

Ví dụ sử dụng DistanceLOD 537

Giao diện lập trình ứng dụng DistanceLOD API 544

Morph 545

Sử dụng đối tượng Morph 546

Ví dụ sử dụng Morph 547

Giao diện lập trình ứng dụng Morph API 553

Giao diện GeometryUpdater 554

Sử dụng GeometryUpdater 555

Chương trình ví dụ hệ thống phân tử đài phun nước sử dụng GeometryUpdater 556

Lời nói đầu

Sự phát triển của khoa học, kĩ thuật, nghệ thuật, kinh doanh, và công nghệ luôn luôn phụ thuộc vào khả năng truyền đạt thông tin của chúng ta, hoặc thông qua các bit dữ liệu lưu trữ trong microchip hoặc thông qua giao tiếp bằng tiếng nói Câu châm ngôn từ xa xưa “một hình ảnh có giá trị hơn cả vạn lời" hay "trăm nghe không bằng một thấy" cho thấy ý nghĩa rất lớn của hình ảnh trong việc chuyển tải thông tin Hình ảnh bao giờ cũng được cảm nhận nhanh và dễ dàng hơn, đặc biệt là trong trường hợp bất đồng về ngôn ngữ Do đó không có gì ngạc nhiên khi mà ngay từ khi xuất hiện máy tính, các nhà nghiên cứu đã cố gắng sử dụng nó

để phát sinh các ảnh trên màn hình Trong suốt gần 50 năm phát triển của

máy tính, khả năng phát sinh hình ảnh bằng máy tính của chúng ta đã đạt tới mức mà bây giờ hầu như tất cả các máy tính đều có khả năng đồ họa.Đồ họa máy tính là một trong những lĩnh vực lí thú nhất và phát triển nhanh nhất của tin học Ngay từ khi xuất hiện, đồ họa máy tính đã có sức lôi cuốn mãnh liệt, cuốn hút rất nhiều người ở nhiều lĩnh vực khác nhau như khoa học, nghệ thuật, kinh doanh, quản lí, Tính hấp dẫn và đa dạng của đồ họa máy tính có thể được minh họa rất trực quan thông qua việc khảo sát các ứng dụng của nó.

Ngày nay, đồ họa máy tính được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp, thương mại, quản lí, giáo dục, giải trí, … Số lượng các chương trình đồ họa ứng dụng thật khổng lồ và phát triển liên tục.Trong lĩnh vực công nghiệp,CAD(computer-aided design) đã được sử dụng hầu hết trong việc thiết kế các cao ốc, ô tô, máy bay, tàu thủy, tàu vũ trụ, máy tính,…Trong lĩnh vực giải trí,nghệ thuật, đồ họa máy tính giúp ta tạo ra các chương trình trò chơi,các kĩ xảo điện ảnh cho các nhà làm phim,hay ngay chính giao diện đồ họa đã làm nâng cao khả năng giao tiếp giữa người và máy tính

Để có thể làm được những ứng dụng đồ họa hữu ích cho cuộc sống,trước hết chúng ta cần phải có một nền tảng vững chắc về lập trình

đồ họa.Có rất nhiều ngôn ngữ hỗ trợ lập trình đồ họa máy tính,mỗi ngôn ngữ được xây dưng trên những thư viện đồ họa riêng,có những thế mạnh riêng.Và khi nói về lập trình đồ họa,chúng ta không thể không nói đến ngôn ngữ Java,một ngôn ngữ rất mạnh trong lĩnh vực này.Với mục đích nghiên cứu,tìm hiểu và mang đến cho những ai muốn tìm hiều về lập trình

đồ họa một tài liệu thiết thực,nhóm chúng em đã chọn đề tài làm tutorial

về lập trình đồ họa trên nền tảng ngôn ngữ lâp trình Java,dựa trên các tài liệu training trên mạng của hãng Sun.Vì là lần đầu làm tài liệu tham khảo

nên chúng em không tránh khỏi sai sót.Chúng em mong thầy xem xét và góp ý cho tài liệu này.Chúng em chân thành cảm ơn.

Phần 1 Lập trình đồ họa với Java 2D

Chương 1

Tổng quan về Java 2D API

Java 2D™ API tăng cường về khả năng đồ hoạ, văn bản và ảnh của Abstract Windowing Toolkit (AWT), giúp phát triển về giao diện người

sủ dụng và ứng dụng về JAVA trong một số lĩnh vực mới.Cùng với khả năng mạnh về đồ hoạ ,phông chữ và ảnh trong các API, thì Java 2D API còn hỗ trợ những thuộc tính và thành phần màu sắc đã được nâng cao, và thành công trong việc biểu diễn các bề mặt hình học tuỳ ý và một kiểu tô trát chuẩn cho máy in và thiết bị hiển thị Java 2D API cũng cho phép tạo

ra các thư viện đồ hoạ mở rộng,như các thư viện của CAD-CAM và các thư viện tạo hiệu ứng đặc biệt cho ảnh và đồ hoạ, cũng như việc tạo ra các

bộ lọc đọc/viết file ảnh và đồ hoạ.Khi được sử dụng kết hợp với Java Media Framework Java Media APIs khác ,thì Java 2D APIs có thể được

sử dụng để tạo ra và hiển thị hiện thực ảo và các dạng đa phương tiện khác Java Animation và Java Media Framework APIs dưa trên Java 2D API để hỗ trợ việc tô trát(rendering)

1.1 Enhanced Graphics, Text, and imaging

Nếu các phiên bản trước của AWT chỉ cung cấp các gói tô trát(rendering) đơn giản chỉ phù hợp cho việc rendering các trang HTML đơn giản,mà không đáp ứng đủ cho các dạng đồ hoạ,văn bản và ảnh phức

tạp Thì Java 2D™ API cung cấp gói tô trát đẩy đủ các tính năng bằng cách mở rộng AWT để hỗ trợ cho đồ hoạ và các thao tác rendering Ví dụ như thông qua các lớp đồ hoạ cho phép vẽ hình chữ nhật,hình ôval,và các

đa giác Đồ hoạ 2D tăng cường về khái niệm của phép tô trát hình học bằng cách cung cấp một cơ chế cho phép rendering ảo của bất kì bề mặt hình học nào.Tương tư như vậy với Java 2D API bạn có thể vẽ các dạng đường với bất kì độ rộng và dạng hình học nào

Dạng hình học được cung cấp thông qua các phần thực thi

implementations của Shape interface trong Graphic class, như hình chữ

nhật 2D và Elip 2D Các đường cong và hình cung cũng thuộc phần

implementations của Shape Các kiểu vẽ và tô cũng được cung cấp thông qua phần thực thi implementations của giao tiếp Paint và Stroke interfaces, ví dụ BasicStroke, GradientPaint, TexturePaint,và Color AffineTransform định nghĩa các phép biến đổi trong toạ độ 2 chiều,

gồm có phép lấy tỉ lệ,phép chuyển đổi toạ độ ,phép quay và phép xén cắt.Khung nhìn được định nghĩa bởi các phương thức giống nhau của lớp

Shape mà chúng được dùng để định nghĩa các khung nhìn chung,ví dụ như Rectangle2D và GeneralPath.

Thành phần màu sắc được cung cấp bởi các phương thức của lớp

Trong Java 2D API, lớp Graphics2D mở rộng lớp Graphics để hỗ trợ thêm nhiều thuộc tính đồ họa và cung cấp thêm các phương thức cho quá trình tô trát

The Java 2D API tự động cân chỉnh những sai khác trong các thiết bị tô trát và cung cấp một kiểu tô trát thống nhất cho các dạng thiết bị khác nhau Tại tầng ứng dụng,quá trình tô trát là giống nhau cho dù thiết bị cuối đó là màn hình hay máy in

Với Java 2 SDK, version 1.3 , Java 2D API còn hỗ trợp cho các môi trường đa màn hình (multi-screen environments)

1.2.1 Coordinate Systems

Java 2D API bao hàm hai hệ tọa độ:

1 Không gian người sủ dụng là hệ tọa độ logic và độc lập với thiết bị Các ứng dụng thường sủ dụng hệ tọa độ này,tất cả các dạng hình học được tô trát bằng Java 2D đều được xác định trong hệ tọa độ này

2 Không gian thiết bị là hệ tọa độ phụ thuộc thiết bị,ứng với từng loại thiết bị cuối mà có hệ tạo độ khác nhau

Bằng ứng dụng máy ảo một cửa sổ hiển thị có thể mở rộng thêm nhiều thiết bị hiển thị vậy lý tạo nên môi trường đa màn hiển thị, hệ tọa độ của thiết bị này được sủ dụng làm hệ tọa độ của máy ảo sẽ được lấy làm hệ tọa độ cho tất cả các màn hiể thị còn lại

Hệ thống Java 2D sẽ tự động thực hiện những phép chuyển đổi cần thiết giữa không gian người sử dụng và không gian thiết bị Mặc dù hệ tọa độ cho màn hình rất khác đối với hệ tọa độ cho máy in nhưng sự khác biệt này trong suốt đối với các ứng dụng

1.2.1.1 User Space

Hệ tọa độ này được chỉ ra trong hình 1-1

Figure 1-1 User Space Coordinate System

Không gian người sử dụng biểu diễn một cách trừu tượng đồng nhất cho các hệ tạo độ của tất cả các thiết bị có liên quan.Còn không gian thiết

bị cho một thiết bị cụ thể có thể có cùng gốc tọa độ và hướng của các trục hoặc là có thể không.Ngoài ra các tọa độ của không gian người sử dụng

có thể chuyển đổi một cách tự động vào không gian thiết bị phù hợp mỗi khi một đối tượng đồ họa được tô trát,thường thì các chương trình driver của các thiết bị thực hiện điều này

1.2.1.2 Device Space

Java 2D API định nghĩa 3 mức thông tin cấu hình để hỗ trợ cho việc chuyển đổi từ không gian người sử dụng sang không gian thiết bị Thông tin này được chứa trong 3 lớp :

sử dụng sang không gian thiết bị Ứng dụng có thể truy cập thông tin này nhưng không nhất thiết phải thực hiện bất kì phép chuyển đổi nào giũa hai

hệ tọa độchuyển

Lớp GraphicsEnvironment mô tả tập các thiết bị mà đựợc chấp nhận bởi

các ứng dụng Java trong một môi trường cụ thể.Các thiết bị sử dụng cho quá trình tô trát gồm có màn hình , má in và các bộ đệm ảnh.Lớp

GraphicsEnvironment cũng bao gồm tập các font phù hợp trong môi

trường đó

Lớp GraphicsDevice mô tả thiết bị tô trát như màn hình hoặc máy in.Mỗi

cấu hình phù hợp của thiết bị được biểu diễn bởi lớp

GraphicsConfiguration Ví dụ,một thiết bị hiển thị SVGA có thể thực

hiện trong một số chế độ màu như : 640x480x16 colors, 640x480x256 colors, and 800x600x256 colors

Màn hình SVGA được biểu diễn bởi một đối tượng GraphicsDevice

và ứng với mỗi chế độ màu của màn hình SVGA sẽ được biểu diễn bởi

một đối tượng GraphicsConfiguration.Một đối tượng kiểu GraphicsEnvironment có thể bao gồm 1 hay nhiều đối tượng GraphicsDevices Ngược lại ,mỗi đối tượng GraphicsDevice có thể có 1 hay nhiều đối tượng kiểu GraphicsConfigurations.

1.2.2 Transforms

Java 2D API có một chế độ chuyển tọa độ thống nhất Tất cả các phép chuyển tọa độ,bao gồm các phép chuyển từ không gian người sử dụng đến không gian của thiết bị,đều được biểu diễn bởi đối tượng kiểu

AffineTransform AffineTransform định nghĩa các luật cho những thao

tác trên các hệ tọa độ bằng các ma trận(các phép biến đổi ảnh bằng các bộ lọc)

Cũng có thể thêm đối tượng AffineTransform cho các dạng đồ họa bằng

các phép xoay ,lấy tỉ lệ ,chuyển đổi hoặc cắt tọa độ cho một mặt hình học

,văn bản hay ảnh khi chúng được tô trát.Các phép biến đổi được thêm vào này sẽ được ứng dụng cho các đối tượng đồ họa được tô trát trong trường hợp đó phép bién đổi này được thực hiện khi chuyển từ tọa độ không gian người sử dụng sang không gian của thiết bị.

1.2.3 Fonts

Một xâu thường được hiểu là tập các kí tự tao thành.Khi một xâu được vẽ, hình dạng của nó sẽ được xác định bởi font mà chúng ta chọn.Tuy nhiên, hình dạng mà font sử dụng để hiển thị lên màn hình xâu

đó không phải lúc nào cũng giống với hình dáng của mỗi kí tự riêng biệt

ví dụ sự kết hợp của 2 hay nhiều kí tự thường được thay thế bởi một hình

dạng kí hiêu nào đó được gọi là ligature.

Các hình dạng mà một phông chữ sử dụng để biểu diễn các kí tự trong

một xâu được gọi là glyphs Một font có thể biểu diễn một kí tự như chữ thường hoặc chữ hoa bằng cách sử dụng nhiều glyphs, hoặc biểu diễn các liên kết kí tự như fi chỉ biểu diễn bởi 1 glyph Trong Java 2D API, một

glyph chỉ đơn giản là một dạng (Shape) mà có thể đựoc thao tác và tô trát một cách giống nhau như bất kì với các dạng khác Shape.

Một font có thể được xem như tập các glyph Một font đơn có thể có

rất nhiều kiểu khác nhau như kểi chữ đậm ,vừa,nghiêng ,gôtích…tất cả các kiểu chữ này trong một font có cùng thiết kế in và có thể ví như chúng là các thành viên trong cùng một gia đình Hay nói cách khác ,một nhóm các glyphs với các kiểu riêng biệt tạo nên một dạng font,nhóm các dạng font tao nên môt họ font ,họ các font tạo nên một tập font và tập này

có sẵn trong một đối tượng GraphicsEnvironment cụ thể nào đó.

Trong Java 2D API, các font được xác định bởi một tên mà mô tả một dạng font riêng biệt nào đó,ví dụ Helvetica Bold Nhưng điều này lại khác với fần mềm JDK 1.1 ,các font được mô tả bằng các tên lôgíc mà ánh xạ trên các dạng font khác nhau fụ thuộc liệu các dạng font đó có sắn trong

môi trường đang xét không.Như để tương thích cho điều đó ; the Java 2D API hỗ trợ việc xác định các font bằng tên lôgíc cũng như bằng tên dạng font.

Sử dụng Java 2D API, có thể soạn thảo và tô rát các xâu bao gồm nhiều font thuộc các họ font,hình dạng,kich thước, và thâm chí cả ngôn ngữ khác nhau Các dạng của văn bản được lưu riêng biệt một cách lôgíc với sự sắp xếp các văn bản.Các đối tượng Font được sử dụng để mô tả các hình dạng hiển thị của font, và thông tin sắp xếp được lưu trong đối tượng

TextLayout và TextAttributeSet Việc lưu giứ các font và thông tin sắp

xếp riêng biệt nhau làm dễ dàng hơn cho việc sử dụng cùng font chữ nhưng khác về cấu hình sắp xếp

1.2.4 Images

Ảnh được tạo nên từ tập các pixel Một điểm ảnh hay một pixel sẽ

định nghĩa thể hiện của một ảnh tại vùng quan sát của màn hình Một

mảng hai chiều của điểm ảnh được gọi là một raster.

Thể hiện của một điểm ảnh có thể được định nghĩa một cách trực tiếp hoặc như là một chỉ số trong bảng màu dành cho ảnh

Trong ảnh màu đa màu (hơn 256 màu) các điểm ảnh thường trực tiếp biểu diễn luôn màu sắc và các đặc trưng khác cho mỗi vùng hiển thị của ảnh Những ảnh như vậy sẽ có kích thước lớn hơn ảnh màu mà hiển thị bằng chỉ số(indexed-color images), nhưng chúng nhìn sẽ thật hơn

Trong ảnh màu hiển thị bằng chỉ số (indexed-color image), những màu sắc của ảnh sẽ bị giới hạn bởi bảng màu , và thường số lượng màu trong bảng màu sẽ ít hơn sovới ảnh thật Tuy nhiên các ảnh khi được lưu như tập các chỉ số màu sẽ làm cho kích thước ảnh nhỏ đi.Định dạng này thường được dùng cho những ảnh có 256 màu

Ảnh trong Java 2D API có hai thành phần chính

• Dữ liệu ảnh thô(các điểm ảnh)

• Những thông tin cần thiết cho quá trình chuyển đổi các điểm ảnhCác luật cho việc chuyển đổi các điểm ảnh được lưu bởi đối tượng

ColorModel Đối với một điểm ảnh để hiển thị cần phải đi kèm với một

kiểu màu sắc

Một dải màu là một thành phần của không gian màu sắc dành cho ảnh.Ví dụ các thành phần màu đỏ là các daỉ màu trong ảnh RGB Một điểm ảnh trong ảnh dùng màu trực tiếp có thể được hiểu như một tập

Gói java.awt.image bao gồm một số phương thức ColorModel cho

các biểu diễn thành phần điểm ảnh

Một đối tượng ColorSpace chứa các luật để sao cho tập các giá trị

màu tương ứng với một màu sắc nhất định .Các phương thức của

ColorSpace trong java.awt.color sẽ biẻu diễn các không gian màu sắc

thông dụng, gồm có không gian màu RGB và gray scale Lưu ý rằng một không gian màu không phải là một tập các màu sắc mà tập này định nghĩ các luật để có thể chuyển đổi các giá trị màu thành các màu tương ứng thông dịch

Việc chia không gian màu sắc thành các chế độ màu sẽ tạo nên sự linh hoạt hơn trong việc biểu diễn và chuyển đổi từ phép biểu diễn màu này sang một phếp biểu diẽn màu khác

1.2.5 Fills and Strokes

Với Java 2D API, có thể tô các hình băng cách sử dụng các kiểu but khác nhau và các kiểu tô khác nhau Vì các chữ xét cho cùng cũng được biểu diễn bằng tập các glyph, nên các xâu kí tự cũng có thể được vẽ và tô.Các kiểu bút được định nghĩa băng các đối tượng kiểu Stroke.Có thể xác định độ rộng cũng như các nét cho các đường thẳng và đường cong.Các kiểu tô được định nghĩa bởi các phương thức thuộc đối tượng

Paint Lớp Color có sắn trong các phiên bản trước của AWT đây là một

dạng đơn giản của đối tượng Paint được sử dụng để định nghĩa tô màu trơn (solid color) Java 2D API cung cấp thêm hai phương thức mới cho

Paint là TexturePaint và GradientPaint TexturePaint định nghĩa kiểu

tô dùng mẩu ảnh đơn giản(simple image fragment ) mà được lặp như

nhau GradientPaint định nghĩa một kiểu tô màu loang(gradient) giữa

hai màu

Trong Java 2D, rendering một đường nét của một hình và tô hình đó bằng một kiểu nào đó được thực hiên hai thao tác riêng biệt:

• Sử dụng một trong các thuật toán draw để render các đường nét

của hình sử dụng các kiểu bút được xác định bởi các thuộc tính của

Stroke và kiểu tô được xác định bởi thuộc tính Paint.

• Sử dụng phương thức fill để tô các vùng trong của hình với kiểu

tô đã dược xác định

Khi một chuỗi kí tự được render,các thuộc tính hiện tại của Paint

đựơc áp dụng cho các glyphs tạo nên chuỗi đó.Lưu ý thực chất đối tượng

drawString sẽ tô các glyphs mà được render Để vẽ các nét của các glyphs

trong chuỗi kí tự cần phải chọn các đường nét và render chúng như đối

với các hình sử dụng phương thức draw

1.2.6 Composites

Khi render một đối tượng mà chồng lên một đối tượng đã tồn tai trước

đó cần phải xác định làm thế nào để kết hợp màu của các đối tuợng Java 2D API có các luật cho việc kết hợp màu trong trường hợp này trong đối

tượng Composite.

Tuy nhiên có một số vấn đề trong cách tiếp cận này:

• Sẽ thật khó trong trường hợp nếu màu Red và màu Blue được thêm

vào hây không được thêm vào

• Việc kết hợp lôgíc sẽ không được hỗ trợ trong trường hợp cácmàu thuộc các không gian màu khác nhau

• Sự kết hợp sẽ không có ý nghĩa trong trường hợp màu được biểu diễn bằng các gia trị màu thì khi đó sự kết hợp hai điểm ảnh là sự kết hợp của hai giá trị màu.

Java 2D API tránh các loĩi này bằng cách thực hiện các luật pha trộn alpha mà sẽ đưa vào các thông tin về kiểu biểu diễn điểm ảnh mỗi khi

thực hiện kết hợp màu Một đối tượng AlphaComposite bao gồm các

kiểu về màu sắc của các màu sắc của nguồn và đích

Backward Compatibility and Platform independence

Như đã nói,Java 2D™ API có sự tương thích đối với phần mềm JDK 1.1 Và Java 2D™ API là một kiến trúc chính vì vậy mà các ứng dụng của nó có tính độc lập về môi trường

1.3.1 Backward Compatibility

Để tương thích với các tính năng đã tồn tại trong đồ họa JDK Java 2D API tăng cường thêm một số tính năng cho AWT bằng cách thêm các phương thức mới vào các lớp đã tồn tại,mở rộng thêm các lớp đã tồn tại

và đồng thời thêm các lớp mới và các interface mới mà không ảnh hưởng tới các API hợp lệ

Ví dụ,Có rất nhiều tính năng củaJava 2D API được bắt nguồn từ việc

mở rộng các thuộc tính về đồ họa trong Graphics2D Để cung cấp các

thuộc tính mở rộng về đồ họa trong đó bao gồm cả yếu tố tương thích với

các phần mềm đồ họa khác, Graphics2D mở rộng các lớp Graphics

• printAll

• getGraphics

JDK 1.1 applet thông dịch ngữ cảnh đồ họa mà được đưa vào như là

một thể hiện của lớp Graphics Để có thể truy nhập những chức năng được thực thi trong đối tượng Graphics2D, thì một applet tương thích với Java 2D API sẽ đưa ngữ cảnh đồ họa tới đối tượng Graphics2D:

public void Paint (Graphics g) {

• Một hay nhiều lớp cha được chèn vào biểu đồ phân cấp của lớp , và các lớp thừa kế được cập nhật để mở rộng các lớp cha mới Kĩ thuật này được sử dụng để thêm các phương thức và các dữ liệu thể hiện cho lớp kế thừa

• Một hay nhiều triển khai các interface được thêm vào lớp kế thừa

Kĩ thuật này được sử dụng để thêm các phương thức ảo tổng quát(general abstract methods) cho lớp kế thừa

Ví dụ, Java 2D API khái quát hóa lớp AWT Rectangle bằng cách sử dụng cả hai kĩ thuật Sự phân cấp cho hình chữ nhật giống như:

Trong phần mềm JDK 1.1 , Rectangle là một đối tuợng mở rộng đơn giản Bây giờ mở rộng các lớp Rectangle2D mới và triển khai cả hai interface Shape và Serializable Hai lớp cha được thêm vào phân cấp của lớp Rectangle là RectangularShape và Rectangle2D Các Applet được

viết cho phần mềm JDK 1.1 không truy cập được các lớp mới và các phần triển khai của các interface,nhưng điều này không ảnh hưởng bởi vì lớp

Rectangle vẫn bao gồm các phương thức và các thành phần có trong các

phiên bản trước

1.3.2 Platform independence

Có khả năng pháp triển các ứng dụng độc lập với môi trường Java 2D API không đảm đương về không gian màu sắc hay là chế độ màu của thiết

bị rendering và Java 2D API có bất kì định dạng ảnh cụ thể nào

Và chỉ độc lập về font khi các font đó đã được xây dựng sẵn(được cung cấp như là một phần của phần mềm JDK ),hay là khi chúng được gởi tạo bằng lập trình Java 2D API không hỗ trợ các font xây dựng sẵn

và các font được tạo nên nhờ chương trình tạo font nhưng nó lại hỗ trợ việc định nghĩa các font thông qua tập các glyph của nó Mỗi glyph lại có thể được định nghĩa bởi Shape mà bao gồm các đoạn đường thẳng và các đường cong Có rất nhiều kiểu font với nhiều hình dang và kich thước được bắt nguồn từ tập các glyph đơn lẻ

1.4 The Java 2D™ API Packages

Các lớp Java 2D API được tổ chức trong các package sau:

là không phải tất cả các lớp trong java.awt là các lớp của Java 2D )

Package java.awt.geom bao gồm các classe và interface có liên quan đến việc định nghĩa các dạng hình học nguyên thủy:

Có nhiều dạng hình học nguyên thủy ứng với các phần

implementation Float và Double

Điều này cho phép các implementation có thể ở hai mức chính xác là

giá trị single và double.

Gói java.awt.font chứa các lớp và các giao diện được sử dụng cho

việc bố trí văn bản và định nghĩa các kiểu font:

Gói java.awt.color chứa các lớp và các giao diện cho việc định nghĩa các không gian màu và các mẫu màu:

Các gói java.awt.image và java.awt.image.renderable chứa các lớp

và các giao diện cho việc định nghĩa và tạo bóng của ảnh

Package java.awt.image tồn tại trong các version trước đó của AWT

Java 2D API tăng cường thêm các lớp ảnh kế thừa từ AWT sau đây:

• ColorModel

• DirectColorModel

• indexColorModel

Các lớp chế độ màu sắc này vẫn tồn tại trong package

java.awt.image package cho sự tương thích .Để đảm bảo tính thống nhất,các lớp cho chế độ màu mới cũng có trong package java.awt.image Package java.awt.print bao gồm các lớp và các interface cho phép in

tất cả các dạng văn bản ,đồ họa và ảnh dựa trên công nghệ Java 2D

Chương 2:

Rendering with Graphics2D

Graphics2D mở rộng java.awt.Graphics để tạo ra điều khiển tinh vi

hơn về biểu diễn các hình ,văn bản và ảnh Quá trình tô trát Java 2D™

được điều khiển thông qua đối tượng Graphics2D và các thuộc tính

trạng thái của nó

Các thuộc tính tạng thái Graphics2D , như là các kiểu đường thẳng và

các phép biến đổi,được áp dụng cho các đối tượng đồ họa khi chúng được

tô trát Tập các thuộc tính trạng thái kết hợp với Graphics2D được tham chiếu tới như là Graphics2DContext.

Để tô trát văn bản ,hình và ảnh,cần thiết lập Graphics2D context và sau

đó gọi một trong các phương thức tô trát Graphics2D như draw hay fill.

2.1 Các lớp và giao diện.

Bảng cho sau đây sẽ liêt kê các giao diện và lớp trong việc kết hợp

với ngữ cảnh Graphics2D context,bao gồm các lớp biểu diễn các thuộc tính trạng thái Hầu hết các lớp này là một phần của package java.awt.

Các giao diện và mô tả chúng:

Giao diện Mô tả

Composite Định nghĩa các phương thức cho việc kết hợp một

đối tượng vẽ gốc với cùng đồ họa được đánh dấu Được thực thi bởi phương thức AlphaComposite.CompositeContex

t

Định nghĩa một môi trương tối ưu và độc lập cho việc thực hiện các phép kết hợp Việc thực hiện các luật kết hợp tùy chọn được thực hiện bơit người lập trình

Paint Mở rộng: Transparency

Định nghĩa các màu sắc cho việc tô hoặc vẽ Được thực thi bởi đối tượng Color,Gradient-Paint và TexturePaint

PaintContext Định nghĩa một môi trương tối ưu và độc lập cho

việc vẽ.Các thao tác vẽ được tùy chọn bởi người lập trình

Stroke Tạo ra một đối tượng Shape mà các đường viền của

nó đựoc tạo bóng.Được thực thi bởi phương thức BasicStroke

Các lớp và mô tả sơ lược về chúng:

AlphaComposite Thực thi : Composite

Thực hiện các luật kết hợp các giá trị alpha cơ bản cho các đối tượng Shape,Text và Image

BasicStroke Thực thi :Stroke

Định nghĩa kiểu bút vẽ( “pen style”) được áp dụng cho các đường bao của đối tượng Shape

Color Thực thi: Paint

Định nghĩa một kiểu tô màu đồng nhất cho đối tượng Shape

GradientPaint Thực thi: Paint

Định nghĩa một mẫu tô màu loang tuyến tính cho đối tượng Shape.Mẫu này sẽ thay đổi từ màu C1 (tại điểm P1) tới màu C2(tai điểm P2)

Graphics2D Mở rộng: Graphics

Lớp cơ sở cho quá trình tạo bóng trong không gian 2D.Mở rộng lớp gốc java.awt.Graphics

TexturePaint Thực thi: Paint

Định nghĩa một kiểu tô theo mẫu cho đối tượng Shape.Mẫu tô được tạo ra từu đối tượng BufferedImage

2.2 Rendering Concepts

Để tô trát một đối tượng đồ họa sử dụng Java 2D™ API, cần thiết lập

ngữ cảnh Graphics2DContext và sử dụng một trong các phương thức tô trát Graphics2D đối với đối tượng.

Có thể thay đổi các thuộc tính trạng thái mà tạo nên ngữ cảnh

Graphics2D như :

• Thay đổi độ rộng của nét bút

• Thay đổi cho các nét bút kết hợp với nhau như thế nào

• Thiết lập một khung cắt để giới hạn vùng được tô trát.

• Chuyển đổi tọa độ ,xoay,lấy tỉ lệ hoặc cắt cá đối tượng khi chúng được render

• Định nghĩa các màu và các kiểu để tô các hình

• Xác định các đối tượng đa đồ họa(multiple graphics objects) cần phải được tạo ra như thế nào

Graphics2D định nghĩa một số phương thức để thêm và thay đổi các

thuộc tính trong ngữ cảnh đồ họa Hầu hết những phương thức này là

những đối tượng biểu diễn các thuộc tính riêng biệt như đối tựơng Paint hay Stroke

Ngữ cảnh Graphics2D cất giữ các tham chiếu tới các đối tương thuộc

tính Nếu biến đổi một đối tượng thuộc tính mà là một phần của ngữ cảnh

Graphics2D ,thì cần phải gọi phương thức thiết lập phù hợp để khai báo

ngữ cảnh.Thay đổi một đối tượng trong quá trình thao tác render sẽ gây nên một số biểu hiện bất thương thường và không ổn định

2.2.1 Rendering Process

Khi một đối tượng đồ họa được render, thông tin về hình học ,ảnh và thuộc tính được kết hợp để tính toán những giá trị điểm ảnh cần phải thay đổi trên màn hiển thị

Quá trình render cho một đối tượng Shape có thể được chia thành 4 bước :

1 Nếu đối tượng Shape được taọ nét ,đối tượng Stroke quy vào ngữ cảnh Graphics2D được sử dụng để tạo nên một đối tượng Shape mới

bao quanh những đường nét đó

2 Tọa độ của đường thuộc đối tượng Shape được biến đổi từ không

gian người sử dụng sang không gian của thiết bị theo các thuộc tính biến

đổi trong ngữ cảng đồ họa Graphics2D

3 Đường (path)của đối tượng Shape được cắt bỏ bằng cách sử dụng

các thuộc tính cắt trong ngữ cảnh Graphics2D.

4 Phần còn lại của đối tượng Shape được tô băng cách sử dụng thuộc tính của đối tượng Paint và Composite thuộc tính trong ngữ cảnh của đối tượng Graphics2D.

Tạo bóng (Rendering) văn bản tương đương với việc tạo bóng các đối

tượng thuộc kiểu Shape, khi đó văn bản được tạo bóng với từng glyph và mỗi glyph là một đối tượng thuộc kiểu Shape Chỉ có điều khác là Java 2D API phải xác định đối tượng Font nào sử dụng cho văn bản và lấy kiểu glyph tương ứng từ đối tượng Font trước khi tạo bóng.

Đối với ảnh thì có sự khác biệt , sự chuyển đổi và thực hiện các phép cắt bỏ với hộp xác định biên ảnh( image’s bounding box) Thông tin về màu sắc lấy từ chính ảnh đó và nguồn alpha(alpha channel) được sử dụng

kết hợp với thuộc tính hiện tại của Composite khi các điểm ảnh được

hợp trên bề mặt tạo bóng

2.2.2 Controlling Rendering Quality

Java 2D API đưa ra các lựa chọn cho phép người sử dụng tạo bóng nhanh hay tạo bóng với chất lượng cao Những tham chiếu của người su dụng được xác định như là các chỉ dẫn thông qua thuộc tính của đối tượng

RenderingHints trong ngữ cảnh của đối tượng Graphics2D Không phải

tất cả các môi trường đều hỗ trợ việc thay đổi chế độ tạo bóng vì vậy xác định các chỉ dẫn cho quá trình tạo bóng sẽ không được đảm bảo chúng sẽ được sử dụng hay không

Lớp RenderingHints hỗ trợ cá kiểu chỉ dẫn sau đây:

• Alpha interpolation - có thể thiết lập tùy chọn default, quality, speed

• Antialiasing - có thể thiết lập tùy chọn default :on hoặc off

• Color Rendering - có thể thiết lập tùy chọn default, quality, hoặc speed.

• Dithering - có thể thiết lập tùy chọn default:disable, enable

• Fractional Metrics - có thể thiết lập tùy chọn default, on, hoặc off

• Interpolation- có thể thiết lập tùy chọn nearest-neighbor, bilinear, hoặc bicubic

• Rendering - có thể thiết lập tùy chọn default, quality, hoặc speed

• Text antialiasing - có thể thiết lập tùy chọn default: on hoặc off

Để thiết lập hoặc thay đổi các thuộc tính RenderingHints trong ngữ cảnh của đối tượng Graphics2D thì gọi phương thức setRenderingHints

Khi một chỉ dẫn được thiết lập măc định ,môi trường tạo bóng mặc định

sẽ được sử dụng

Kĩ thuật làm trơn(Antialiasing)

Khi các thực thể cơ sở được tạo bóng trên thiết bị hiển thị ,các biên(cạnh) của chúng có thể không trơn hay nhám là do thuộc tính

aliasing Các đường cung và đường chéo có dạng nhám bởi vì chúng

được xấp xỉ bởi các điểm ảnh mà gần nhất về hìn dạng với chúng Đây là điều mà chúng ta có thể nhận thấy với các thiết bị trước đây với các cạnh nhám xuất hiện trái ngược hoàn toàn với các cạnh trơn của đườgn nằm ngang hay thẳng đứng

Antialiasing là một kĩ thuật được sử dụng để tạo bóng các đối tượng

với các cạnh trơn hơn Thay vì sử dụng các điểm ảnh gẩn giống với các đường chéo và đường cong ,tăng mật độ các điểm ảnh bao quanh tới các vùng được tạo bóng Điều này làm cho cách cạnh trơn hơn và trải rộng sự chuyển tiếp bật/tắt với các pixel đa điểm(multi pixel) Tuy nhiên kĩ thuật antialiasing đòi hỏi nhiều về tài nguyên máy tính và làm tăng thời gian tạo bóng

2.2.3 Stroke Attributes

Tạo nét một đối tượng thuộc kiểu Shape như đối tượng GeneralPath

tương đươnng với việc sử dụng một bút lôgíc theo các đoạn của đối tượng

GeneralPath Thuộc tính của Graphics2DStroke định nghĩa các tính

chất của nét bút vẽ

Đối tượng BasicStroke được sử dụng để định nghĩa các thuộc tính đường nét cho một ngữ cảnh của Graphics2D BasicStroke đinh nghĩa

các thuộc tính như độ rộng cuả nét vẽ ,mẫu tô…

Để thiết lập hay thay đổi các thuộc tính Stroke trong ngữ cảnh của

Graphics2D thì gọi phương thức setStroke.

Như ví du,ảnh đầu tiên trong hình 2-3 sử dụng miter join-style,và hình thứ hai sử dụng kiểu round join-style, a round endcap style, and a dashing pattern

Các phương thức tạo bóng Graphics2D có sử dụng thuộc tính của

Stroke để vẽ như drawArc, drawLine, drawOval, drawPolygon,

drawPolyline, drawRect, và

drawRoundRect.Khi một trong các phương thức được gọi thì các đường

nét của đối tượng Shape đã xác định sẽ được tậo bóng Thuộc tính Stroke định nghĩa các tính chất của đường thẳng và các thuộc tính của

Paint định nghĩa màu sắc hay mẫu của nét bút Ví dụ phương thức

draw(myRectangle) được gọi:

1 Thuộc tính của Stroke sẽ quy định cho đường nét của hình chữ nhật

2 Các đường nét này sẽ được biến đổi thành một đối tượng kiểu Shape

3 Đối tượng Paint is được áp dụngcác điểm ảnh thuộc miền giới hạn

bởi đường bao của đối tựơng Shape.

Quá trình xử lý này được minh hạo trong hình 2-4:

2.2.4 Fill Attributes

Thuộc tính tô màu trong ngữ cảnh Graphics2D được biểu diễn bởi đối tượng Paint Có thể thêm một đối tượng vào ngữ cảnh của đối tượng

Graphics2D (Graphics2D context) bằng cách gọi phương thức setPaint.

Khi một đối tượng Shape hay là các glyph được vẽ (bởi các phương thức

Graphics2D.draw, Graphics2D.drawString),

Đối tượng Paint này sẽ được áp dụng tới tất cả các pixel nằm trong đối tượng Shape mà biểu diễn các đường nét bao quanh đối tượng Khi

một đối tượng Shape được tô màu (Graphics2D.fill), đối tượng Paint

được áp dụng tới tất cả các điểm ảnh nằm trong đường bao của đối tượng Shape

Các kiểu tô màu đồng nhất đơn giản (solid color) được khởi tạo bởi

phương thức setColor.Color là phần triển khai (implementation) đơn giản

nhất của giao tiếp Paint (Paint interface).

Để tô các hình với các kiểu tô phức tạp hơn như là tô loang(gradient)

và tô dệt ( texture) bằng cách sử dụng các lớp trong Java 2D Paint là GradientPaint và TexturePaint Các lớp này sẽ loại bỏ các công việc

tiêu tốn thời gian để tạo các kiểu tô phức tạp bằng cách sử dụng các kiểu

tô mầu đồng nhất đơn giản

Khi gọi phưong thức fill để tạo bóng một đối tượng Shape,thì hệ

thống sẽ:

1 Xác định các điểm ảnh nào để thể hiện đối tượng đó

2 Xác định màu cho mỗi điểm ảnh từ đối tựợng Paint

3 Chuyển các màu này tới giá trị điểm ảnh tương ứng cho các thiết bị hiển thị

4 Ghi các điểm ảnh ra thiết bị hiển thị đó

Quá trình xử lý theo phiên

Để tổ chức hợp lý quá trình xử lý các điểm ảnh , Java 2D API tổ chức chúng theo từng phiên

Mỗi phiên có thể là tập các điểm ảnh kề nhau trên một đường quét hay là một khối (block)các điểm ảnh Quá trình xử lý theo phiên được thực hiện theo 2 bước:

1 Phương thức createContext của đối tượng paint được gọi để tạo

một đối tượng PaintContext Đối tượng PaintContext này sẽ lưu thông

tin ngữ cảnh về thao tác tạo bóng hiện thời và những thông tin cần thiết

để tạo ra các màu Phương thức createContext method is passed the

bounding boxes of thegraphics object being filled in user space and in

device space,đối tượng ColorModel là nơi để tạo các màu sắc,và thực

hiện quá trình chuyển đổi để ánh xạ từ không gian người sử dụng vào

không gian của thiết bị Đối tượng ColorModel xem như một chỉ dẫn

không phải tất cả các đối tượng Paint có thể hỗ trợ một đối tượng

ColorModel bất kỳ.

2 Phương thức getColorModel được gọi để nhận giá trị của đối tượng

ColorModel cho màu vẽ từ đối tượng PaintContext.

Phương thức getRaster sau đó được gọi lặp lại nhiều lần để nhận giá

trị của đối tựợng Raster mà bao gồm dữ liệu màu thật cho mỗi phiên Thông tin này passed to the next stage in the rendering pipeline, mà vẽ

các màu đã được tạo bằng cách sử dụng đối tựợng Composite hiện thời 2.2.5 Clipping Paths

Một khung nhìn sẽ xác định phần của đối tượng Shape hay Image

cần được tạo bóng Khi một khung nhìn là một phần của ngữ cảnh của

đối tượng Graphics2D, thì chỉ những phần của đối tượng Shape hay image nằm trong khung nhìn đó mới được tạo bóng.

Để thêm khung nhìn cho ngữ cảnh của Graphics2D thì goị phương thức setClip Bất kì đối tượng Shape cũng có thể được sử dụng để định

nghĩa một khung nhìn

Để thành đổi khung nhìn cần phải sử dụng phương thức setClip để

xác định một khung nhìn mới hay là gọi phương thức clip để thay đổi khung nhìn cho phần giao nhau giữa khung nhìn cũ và một đối tượng

Shape.

2.2.6 Transformations

Ngữ cảnh của đối tượng Graphics2D bao gồm một phép bién đổi mà

được sử dụng để biến đổi những đối tượng từ không gian người sử dụng vào không gian thiết bị trong quá trình tạo bóng Để thực hiện các phép biến đổi khác như phép quay hay lấy tỉ lệ thì cần phải thêm các phép biến đổi khác vào ngữ cảnh của đối tượng.Các phép biến đổi được thêm vào này sẽ trở thành một phần của ống biến đổi (pipeline of transformations)

mà được ápdụng trong suôt qua trình tạo bóng

Graphics2D cung cấp một vài cách khác để thay đổi phép biến đổi trong ngữ cảnh của đối tượng Graphics2D Cách đơn giản nhất là gọi một trong các phương thức biến đổi trong đối tượng Graphics2D như :

rotate, scale, shear, hay translate Xác định các tính chất của phép biến

đổi để áp dụng trong suốt qúa trình tạo bóng và Graphics2D tự động tạo

thực hiện đầu tiên Để tiếp nối một phép biến đổi với phép biến đổi hiện

tại , you pass an AffineTransform to Graphics2D.transform.

Lớp Graphics2D cũng bao gồm phương thức setTransform , nhưng

phương thức này không bao giờ được sử dụng để nối với các phép biến

đổi tọa độ khác của phép biến đổi đang tồn tại Phương thức setTransform

sẽ ghi đè lên phép biến đổi hiện thời của đối tượng Graphics2D, nhưng

phương thức này cần cho môt số mục đích khác như:

• Áp dụng phép biến đổi tỉ lệ điều chỉnh cho máy in

• Vẽ một đối tượng JComponent non-zero translation from its

parent’s origin

• Phóng to một thành phần để dễ dàng quan sát

• Các tình huống khác mà người cung cấp đối tượng Graphics2D muốn chuyển đổi cho quá trình tạo bóng hiệu quả

Phương thức setTransform method được xem như để thiết lập đối

tượng Graphics2D trở lai phép biến đổi ban đầu sau quá trình tạo bóng

đồ họa ,văn bản và ảnh đã được chuyển đổi:

AffineTransform aT = g2d.getTransform();g2d.transform( );

phép biến đôit này với phép biến đôit hiện tại trong ngữ cảnh của

Graphics2D

Các phép biến đổi quan hệ(Affine Transforms)

Java 2D API cung cấp một lớp biến đổi là AffineTransform AffineTransforms được sử dụng để biến đổi văn bản ,hình và các ảnh

khi chúng được tạo bóng

Cũng có thể ứng dụng các phép biến đổi cho đối tượng Font để tạo ra

các dẫn xuất font mới(new font derivations)

Một phép biến đổi đồng nhất (affine transformation) thực hiện một phép biến đổi tuyến tính trên tập đồ hạo cơ bản Nó luôn biến các đường thẳng thành các đường thẳng và các đường thẳng song song thành các đường thẳng song song,tuy nhiên khoảng cách giữa các điểm và các góc của các đường thẳng không song song có thể thay đổi

Các phép biến đổi có thể kết hợp để tạo ra đường ống các phép biến đổi một cách hiệu quả nhằm áp dụng cho một đối tượng nào đó Sự kết hợp này xem như là sự móc nối Khi một phép biến đổi được kết nối với

một phép biến đổi đang tồn tại như với AffineTransform.concatenate,

thì phép biến đổi cuối cùng được xác định là phép biến đổi đầu tiên được

áp dụng Một phép biến đổi cũng có thể được móc nối trước với một phép biến đổi đang tồn tại Trong trường hợp này thì phép biến đổi cuối cùng sẽ được thực hiện cuối cùng Phép móc nối trước được được áp dụng để thực hiện các phép biến đổi có liên quan với không gian thiết bị thay vì không gian người sử dụng Ví dụ có thể sử dụng phương thức

AffineTransform.preConcatenate để thực hiện phép chuyển đổi có liên

quan tới không gian các điểm ảnh

2.2.6.1 Constructing an AffineTransform

AffineTransform cung cấp một tập các phương thức cho việc xây dựng các đối tượng AffineTransform.

• getTranslateinstance

• getRotateinstance

• getScaleinstance

• getShearinstance

Để sử dụng các phương thức này cần phải xác định các tính chất của

phép biến đổi mà cần tạo ra và lớp AffineTransform sẽ tạo ra các ma

trận chuyển đổi phù hợp Cũng có thể xây dựng phép biến đổi đòng nhất

một cách trực tiếp mà không cần thông qua lớp AffineTransform bằng

cách xác định các thành phần của phép biến đổi đó

compositing.

Có hai interface tạo các kiểu kết hợp cơ bản trong Java 2D là :

Composite và CompositeContext.

Để xác định các kiểu kết hợp sẽ được sử dụng thì cần phải thêm vào

một đối tượng AlphaComposite cho ngữ cảnh của đối tượng Graphics2D bằng cách gọi phương thức setComposite AlphaComposite,và một triển khai(implementation) của interface

Composite , có hỗ trợ một số kiểu kết hợp khác nhau Mỗi đối tượng của

lớp này là một luật kết hợp để mô tả sự pha trộn một màu mới với màu đang tồn tại

Một trong những luật kết hợp trong lớp AlphaComposite là SRC_OVER, luật này chỉ ra màu mới (màu nguồn) sẽ được pha trộn với màu đang tồn tại (màu đích ) như thế nào

2.2.7.1 Managing Transparency

Giá trị alpha của một màu là giá trị đo đọ trong suôt của màu đó ,nó

chỉ ra (theo phần trăm) bao nhiêu phần trăm màu trước khi tô được hiển thị ra khi các màu chồng lên nhau Các màu tối (co giá tri alpha=1.0) thì các màu tô đè lên chúng sẽ không được hiển thị, trong khi đó các màu trong suốt (có giá trị alpha=0.0) cho phép các màu tô đè lên nó được hiển thị

Khi văn bản và hình được tạo bóng thì giá trị alpha sẽ bắt nguồn từ

thuộc tính của đối tượng Paint trong ngữ cảnh của đối tượng Graphics2D Khi các hình và văn bản được làm trơn thì giá trị alpha từ thuộc tính Paint (trong ngữ cảnh của Graphics2D) được kết hợp với

thông tin về các điểm ảnh bị che từ “rasterized path” Các ảnh lưu thông tin về giá trị alpha của chính nó

Khi tạo một đối tượng AlphaComposite , có thể xác định được giá trị alpha được thêm vào Khi thêm đối tượng AlphaComposite này tới ngữ

cảnh của Graphics2D ,giá trị alpha thêm vào này sẽ làm tăng giá trị trong

suốt của bất kì đối tượng đồ họa nào khi chúng được tạo bóng - giá trị alpha của mỗi đối tượng đồ họa được nhân lên bởi giá trị alpha của đối

tượng AlphaComposite.

2.2.7.2 Transparency and images

Các ảnh có thể lưu thông tin về độ trong suốt cho mỗi điểm ảnh của

nó Thông tin này đựoc gọi là kênh alpha( alpha channel,) ,nó được sử

dụng kêts hợp với đối tượng Composite trong ngữ cảnh của Graphics2D

để pha trộn màu của ảnh đó các đồ họa đang tồn tại

2.3.1 Setting Rendering Hints

Đối tượng RenderingHints đóng gói tất các tham chiếu để xác định

một đối tượng sẽ được tạo bóng như thế nào Để tạo các chỉ dẫn cho quá