JAVA – Grafika 2d i 3D

Wprowadzenie

Java2D API w sposób znaczny rozszerza

możliwości  graficzne  AWT.  Po  pierwsze
umożliwia  zarządzanie  i  rysowanie
elementów  graficznych  o  współrzędnych
zmiennoprzecinkowych  (float  i  double).
Własność ta jest niezwykle przydatna dla
różnych aplikacji.

Ta podstawowa zmiana podejścia do

rysowania

obiektów

graficznych

geometrycznych powoduje powstanie,
nowych, licznych klas i metod…

Graphics i Graphics 2D

Graphics — bazowa klasa abstrakcyjna dla wszystkich

kontekstów

graficznych

umożliwiających

rysowanie

komponentach.

Graphics2D

—

rozszerzenie

dostarczające

bardziej

zaawansowanej kontroli nad rysowaniem:



rysowanie i wypełnianie:



tekstu: drawText(),



obrazów: drawImage(),



kształtów geometrycznych: drawLine(), drawArc(), drawRect(),
drawOval(), drawPolygon(), fill();



konfiguracja atrybutów: setFont(), setColor(), setStroke(),
setPaint();

*** PRZYKŁADY ZAMIESZCZONE W PRZESŁANYCH PLIKACH ***

Zaczynamy…

Aby

stworzyć

aplikację

pozwalającą

rysowanie figur geomoetrycznych (jak również
innych elementów grafiki 2D – np. obrazów)
musimy:



stworzyć klasę ramki (potomek JFrame)



stworzyć panel na którym będziemu umieszczać



graficzne elementy. (pochodna JPanel)



„narysować” i umieścić w panelu elementy
graficzne (przeciążamy metody paint(Graphics
g); lub paintComponent(Graphics g) );

W metodach przedstawionych metodach
(paint() lub paintComponent()), zachodzi
cały  proces  rysowania.  W  sposób
szczególny  należy  wyróżnić  tutaj  sposób
rysowania  nowych  elementów.  Odbywa
się  to  poprzez  zastosowanie  jednej
metody:

Graphics2D g2;

//stworzenie obiektu

g2.draw(Shape s);

//wywołanie metody draw();

Draw(…);

Metoda draw() umożliwia narysowanie
dowolnego

obiektu

implementującego

interfejs  Shape  (kształt).  Przykładowo
narysowanie  linii  o  współrzędnych  typu
float  można  wykonać  w  następujący
sposób:

Line2D linia = new Line2D.Float(20.0f, 10.0f, 100.0f, 10.0f);
g2.draw(linia);

*** PRZYKŁADY ZAMIESZCZONE W PRZESŁANYCH PLIKACH ***

Kształty

Podstawowe kształty:



Point2D,



Line2D,



krzywe:



QuadCurve2D,



CubicCurve2D,



Rectangle2D,



RoundedRectangle2D,



Ellipse2D,



Arc2D,



podklasy:



Name2D.Name — publicznie pola typu int,



Name2D.Double — publiczne pola typu double,



Name2D.Float — publiczne pola typu float

Złożone kształty

GeneralPath — implementuje interfejs Shape,
reprezentuje geometryczną ścieżkę stworzoną z
linii
i krzywych:



new GeneralPath(),



moveTo(),



lineTo(),



quadTo(),



curveTo(),



closePath(),



append().

GeneralPath oddShape = new GeneralPath();
...
public GeneralPath createPath(int x, int y) {

x2 = x;
y2 = y;
oddShape.moveTo(x, y);
x -= 100;
oddShape.lineTo(x, y);
y += 50;
oddShape.lineTo(x, y);
x += 100;
oddShape.lineTo(x, y);
x += 10;
y -= 10;
x1 = x - 20;
y1 = y - 20;
oddShape.curveTo(x, y, x1, y1, x2, y2);
return oddShape;

}

Obserwator



Obserwator (Observer) — nasłuchuje na zmiany w
innym obiekcie, implementuje interfejs Observer:



void update(Observable o, Object arg).



Obiekt obserwowany (Observable) —
powiadamiania inne obiekty o zmianie swojego
stanu, dziedziczy po klasie Observable:



setChanged() — informacja że nastąpiły zmiany,



notifyObservers() — informacja do obserwatorów,



notifyObservers(Object obj).



Oddzielenie logiki od wyświetlania, osobne
moduły do działania na danych i wyświetlania.

Dodatkowe klasy w AWT wspomagające grafikę to
BasicStroke oraz TexturePaint. Pierwsza
z

nich

umożliwia

stworzenie

właściwości

rysowanego obiektu takich jak np.: szerokość linii,
typ linii.

Przykładowo ustawienie szerokości linii na 12 punktów
odbywać się może poprzez zastosowanie następującego
kodu:

grubaLinia = new BasicStroke(12.0f);
g2.setStroke(grubaLinia);

Klasa TexturePaint umożliwia wypełnienie
danego kształtu (Shape) określoną teksturą.

//zastosowanie klasyTexturePaint

public void paint(Graphics g) {

Graphics2D g2 = (Graphics2D) g;
BufferedImage bi = new BufferedImage(5, 5,
BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
Graphics2D big = bi.createGraphics();

big.setColor(Color.blue);
big.fillRect(0, 0, 5, 5);
big.setColor(Color.lightGray);
big.fillOval(0, 0, 5, 5);

Rectangle r =
new Rectangle(0, 0, 5, 5);
g2.setPaint(new TexturePaint(bi, r));
Rectangle rect = new Rectangle(5,5,200,200);
g2.fill(rect);

}

Kolory

Kolor którym będzie rysowana figura wyieramy za
pomocą

metody

setPaint

klasy

Graphics2D.

Agumentem metody setPaint są obiekty klasy
java.awt.Color:



Color.RED – predefiniowane stale klasy Color;



new Color(int r, int g, int b) – tworzenie
obiektu klasy Color (składowe koloru RGB);

W połączeniu z metodą setPaint:



setPaint(Color.RED);



setPaint(new Color(255,255,0));

Obrazy

Klasy obsługujące obrazki:



Image — abstrakcyjna klasa nadrzędna
przedstawiająca obraz jako tablicę pikseli,



BufferedImage — klasa pozwalająca na operacje na
obrazku, można tworzyć instancje.

ImageIO — wczytywanie i zapisywanie obrazów:



wsparcie dla: GIF, PNG, JPEG, BMP, WBMP,
rozszerzalność o inne formaty (dostępne pluginy dla
TIFF i JPEG 2000),



BufferedImage read(File file),



boolean write(RenderedImage img, String format, File
output).

Image

W początkowych wersjach bibliotek graficznych
Javy  podstawą  pracy  z  obrazami  była  klasa
Java.awt.Image.  Obiekty  tej  abstrakcyjnej
klasy  nadrzędnej  uzyskiwane  są  w  sposób
zależny od urządzeń.
Podstawowa  metoda  zwracająca  obiekt  typu
Image  (klasa  Image  jest  abstrakcyjna),  często
wykorzystywana  w  programach  tworzonych  w
Javie  to  getImage().  Metoda  ta  dla  aplikacji
jest  związana  z  klasą  Toolkit,  natomiast  dla
appletówz klasą Applet.

Wywołanie  metody  getImage()  polega  albo  na
podaniu  ścieżki  dostępu  (jako  String)  lub
lokalizatora  URL  do  obrazu  przechowywanego
w formacie GIF lub JPEG. Przykładowo:

Image obraz = Toolkit.getDefaultToolkit.getImage("pic.gif");

zwraca

obiekt

obraz

podstawie

obrazu

przechowywanego w pliku pic.gif w bieżącej ścieżce
dostępu;

Image obraz = Toolkit.getDefaultToolkit.getImage(new
URL("http://.../pic.gif");

zwraca

obiekt

obraz

podstawie

obrazu

przechowywanego w pliku pic.gif na serwerze podanym
w URL.

Mając  obiekt  typu  Image  można  obraz  z  nim
związany  wyświetlić  (narysować).  W  tym  celu
należy  wykorzystać  jedną  z  metod  drawImage().
W  najprostszej  metodzie  drawImage()  podając
jako  argument  obiekt  typu  Image,  współrzędne
x,y  oraz  obserwatora  (ImageObserver,  często  w
ciele

klasy

komponentu,

w  którym  się  rysuje  odwołanie  do  obserwatora
jest  wskazaniem  aktualnego  obiektu  komponentu
-  this)  możemy  wyświetlić  obrazu  w  dozwolonym
do  tego  elemencie.  Inna  wersja  metody
drawImage()

umożliwia

skalowanie

wyświetlanego

obrazu

poprzez

podanie

dodatkowych argumentów: szerokość (width)
i wysokość (height).

public void paintComponent(Graphics g){

super.paintComponent(g);

Image img =
Toolkit.getDefaultToolkit().createImage(„image.png");

g.drawImage(img, 0,0, this);

}

Oprócz poznanych do tej pory operacji związanych
z obrazami (stworzenie obiektu Image, filtracja
danych,

wyświetlenie

skalowanie)

często

wykorzystuje się dwie z kilku istniejących metod
klasy Image, a mianowicie Image.getWidth() oraz
Image.getHeight().

Metody

umożliwiają

poznanie wymiarów obrazu, co jest często niezwykle
istotne z punktu widzenia ich wyświetlania
i przetwarzania.

BufferedImage

Obiekt

BufferedImage

może

być

stworzony

bezpośrednio  w  pamięci  i  użyty  do  przechowywania
i  przetwarzania  danych  obrazu  uzyskanego  z  pliku  lub
poprzez  URL.  Obraz  BufferedImage  może  być
wyświetlony

poprzez

użycie

obiektów

klasy

Graphics2D. Obiekt BufferedImage zawiera dwa istotne
obiekty:  obiekt  danych  -  Raster  oraz  model  kolorów
ColorModel.  Klasa  Raster  umożliwia  zarządzanie
danymi obrazu. Na obiekt tej klasy składają się obiekty
DataBuffer  oraz  SampleModel.  DataBuffer  stanowi
macierz

wartości

próbek

obrazu,

natomiast

SampleModel określa sposób interpretacji tych próbek.

Przykładowo dla danego piksela próbki (RGB) mogą
być  przechowywane  w  trzech  różnych  macierzach
(banded  interleaved)  lub  w  jednej  macierzy  w
formie  przeplatanych  próbek  (pixel  interleaved)  dla
różnych komponentów (R1,G1,B1,R2,G2,B2,...).
Rolą SampleModel jest określenie jakiej formy użyto
do  zapisu  danych  w  macierzach.  Najczęściej  nie
tworzy  się  bezpośrednio  obiektu  Raster  lecz
wykorzystuje

się

efekt

działania

obiektu

BufferedImage, który rozbija Image na Raster oraz
ColorModel. Niemniej istnieje możliwość stworzenia
obiektu

Raster

poprzez

stworzenie

obiektu

WritableRaster i podaniu go jako argumentu w
jednym z konstruktorów klasy BufferedImage.

public File img = new File("image.png");
public BufferedImage buffImg = new

BufferedImage(240, 240,
BufferedImage.TYPE_INT_ARGB);

buffImg = ImageIO.read(img);

Graphics2D g = newImage.createGraphics();

g.drawImage(in, 0, 0, null);

Document Outline