Quartz 2D編程指南(2) －圖形上下文

Quartz 2D編程指南(1) －概覽

一個Graphics Context表示一個繪製目標。它包含繪製系統用於完成繪製指令的繪製參數和設備相關信息。Graphics Context定義了基本的繪製屬性，如顏色、裁減區域、線條寬度和樣式信息、字體信息、混合模式等。

我們可以通過幾種方式來獲取Graphics Context：Quartz提供的創建函數、Mac OS X框架或IOS的UIKit框架提供的函數。Quartz提供了多種Graphics Context的創建函數，包括bitmap和PDF，我們可以使用這些Graphics Context創建自定義的內容。

本章介紹瞭如何爲不同的繪製目標創建Graphics Context。在代碼中，我們用CGContextRef來表示一個Graphics Context。當獲得一個Graphics Context後，可以使用Quartz 2D函數在上下文(context)中進行繪製、完成操作(如平移)、修改圖形狀態參數(如線寬和填充顏色)等。

在iOS中的視圖Graphics Context進行繪製
在iOS應用程序中，如果要在屏幕上進行繪製，需要創建一個UIView對象，並實現它的drawRect:方法。視圖的drawRect:方法在視圖顯示在屏幕上及它的內容需要更新時被調用。在調用自定義的drawRect:後，視圖對象自動配置繪圖環境以便代碼能立即執行繪圖操作。作爲配置的一部分，視圖對象將爲當前的繪圖環境創建一個Graphics Context。我們可以通過調用UIGraphicsGetCurrentContext函數來獲取這個Graphics Context。

UIKit默認的座標系統與Quartz不同。在UIKit中，原點位於左上角，y軸正方向爲向下。UIView通過將修改Quartz的Graphics Context的CTM[原點平移到左下角，同時將y軸反轉(y值乘以-1)]以使其與UIView匹配。

在Mac OS X中創建一個窗口Graphics Context
在Mac OS X中繪製時，我們需要創建一個窗口Graphics Context。Quartz 2D API 沒有提供函數來獲取窗口Graphics Context。取而代之的是用Cocoa框架來獲取一個窗口上下文。

我們可以在Cocoa應用程序的drawRect:中獲取一個Quartz Graphics Context，如下代碼所示：

複製代碼

CGContextRef myContext = [[NSGraphicsContext currentContext] graphicsPort];

currentContext方法在當前線程中返回NSGraphicsContext實例。graphicsPort方法返回一個低級別、平臺相關的Graphics Context(Quartz Graphics Context)。

在獲取到Graphics Context後，我們可以在Cocoa應用程序中調用任何Quartz 2D的繪製函數。我們同樣可以將Quartz 2D與Cocoa繪製操作混合使用。如圖2-1是一個在Cocoa視圖中用Quartz 2D繪製的實例。繪圖由兩個長方形組成(一個不透明的紅色長方形和半透明的藍色長方形)。

爲了實現圖2-1實例，需要先創建一個Cocoa應用程序。在Interface Builder中，拖動一個Custom View到窗口中，並子類化。然後實現子類視圖的，如代碼清單2-1所示。視圖的drawRect:包含了所有的Quartz繪製代碼。

引用

注：NSView的drawRect:方法在每次視圖需要繪製時自動調用。

複製代碼

Listing 2-1 Drawing to a window graphics context
@implementation MyQuartzView
- (id)initWithFrame:(NSRect)frameRect
{
self = [super initWithFrame:frameRect];
return self;
}
- (void)drawRect:(NSRect)rec
{
CGContextRef myContext = [[NSGraphicsContext currentContext] graphicsPort]; //1
// ********** Your drawing code here ********** //2
CGContextSetRGBFillColor (myContext, 1, 0, 0, 1); //3
CGContextFillRect (myContext, CGRectMake (0, 0, 200, 100 )); //4
CGContextSetRGBFillColor (myContext, 0, 0, 1, .5); //5
CGContextFillRect (myContext, CGRectMake (0, 0, 100, 200)); //6
}
@end

代碼說明：
1.爲視圖獲取一個Graphics Context
2.插入繪圖代碼的地方。以下四行是使用Quartz 2D函數的例子
3.設置完全不透明的紅色填充色。
4.填充一個長方形，其原點爲(0, 0), 大小爲(200, 100)
5.設置半透明的藍色填充色。
6.填充一個長方形，其原點爲(0, 0), 大小爲(100, 200)

創建一個PDF Graphics Context
當創建一個PDF Graphics Context並繪製時，Quartz將繪製操作記錄爲一系列的PDF繪製命令並寫入文件中。我們需要提供一個PDF輸出的位置及一個默認的media box(用於指定頁面邊界的長方形)。圖2-2顯示了在PDF Graphics Context中繪製及在preview打開PDF的結果。

Quartz 2D API提供了兩個函數來創建PDF Graphics Context:

CGPDFContextCreateWithURL：當你需要用Core Foundation URL指定pdf輸出的位置時使用該函數。代碼清單2-2顯示了該函數的使用方法(代碼2-2及後面代碼的詳細解釋略)：

複製代碼

Listing 2-2 Calling CGPDFContextCreateWithURL to create a PDF graphics context
CGContextRef MyPDFContextCreate (const CGRect *inMediaBox, CFStringRef path)
{
CGContextRef myOutContext = NULL;
CFURLRef url;
url = CFURLCreateWithFileSystemPath (NULL, path, kCFURLPOSIXPathStyle, false);
if (url != NULL) {
myOutContext = CGPDFContextCreateWithURL (url, inMediaBox, NULL);
CFRelease(url);
}
return myOutContext;
}

CGPDFContextCreate：當需要將pdf輸出發送給數據用戶時使用該方法。代碼清單2-3顯示了該函數的使用方法：

複製代碼

Listing 2-3 Calling CGPDFContextCreate to create a PDF graphics context
CGContextRef MyPDFContextCreate (const CGRect *inMediaBox, CFStringRef path)
{
CGContextRef myOutContext = NULL;
CFURLRef url;
CGDataConsumerRef dataConsumer;
url = CFURLCreateWithFileSystemPath (NULL, path, kCFURLPOSIXPathStyle, false);
if (url != NULL)
{
dataConsumer = CGDataConsumerCreateWithURL (url);
if (dataConsumer != NULL)
{
myOutContext = CGPDFContextCreate (dataConsumer, inMediaBox, NULL);
CGDataConsumerRelease (dataConsumer);
}
CFRelease(url);
}
return myOutContext;
}

代碼清單2-4顯示是如何調用MyPDFContextCreate程序及繪製操作。

複製代碼

Listing 2-4 Drawing to a PDF graphics context
CGRect mediaBox;
mediaBox = CGRectMake (0, 0, myPageWidth, myPageHeight);
myPDFContext = MyPDFContextCreate (&mediaBox, CFSTR("test.pdf"));
CFStringRef myKeys[1];
CFTypeRef myValues[1];
myKeys[0] = kCGPDFContextMediaBox;
myValues[0] = (CFTypeRef) CFDataCreate(NULL,(const UInt8 *)&mediaBox, sizeof (CGRect));
CFDictionaryRef pageDictionary = CFDictionaryCreate(NULL, (const void **) myKeys,
(const void **) myValues, 1,
&kCFTypeDictionaryKeyCallBacks,
& kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
CGPDFContextBeginPage(myPDFContext, &pageDictionary);
// ********** Your drawing code here **********
CGContextSetRGBFillColor (myPDFContext, 1, 0, 0, 1);
CGContextFillRect (myPDFContext, CGRectMake (0, 0, 200, 100 ));
CGContextSetRGBFillColor (myPDFContext, 0, 0, 1, .5);
CGContextFillRect (myPDFContext, CGRectMake (0, 0, 100, 200 ));
CGPDFContextEndPage(myPDFContext);
CFRelease(pageDictionary);
CFRelease(myValues[0]);
CGContextRelease(myPDFContext);

我們可以將任何內容(圖片，文本，繪製路徑)繪製到pdf中，並能添加鏈接及加密。

創建位圖Graphics Context
一個位圖Graphics Context接受一個指向內存緩存(包含位圖存儲空間)的指針，當我們繪製一個位圖Graphics Context時，該緩存被更新。在釋放Graphics Context後，我們將得到一個我們指定像素格式的全新的位圖。

引用

注：位圖Graphics Context有時用於後臺繪製。CGLayer對象優化了後臺繪製，因爲Quartz在顯卡上緩存了層。

引用

iOS提示：iOS應用程序使用了UIGraphicsBeginImageContextWithOptions取代Quartz低層函數。如果使用Quartz創建一下後臺bitmap，bitmap Graphics Context使用的座標系統是Quartz默認的座標系統。而使用UIGraphicsBeginImageContextWithOptions創建圖形上下文，UIKit將會對座標系統使用與UIView對象的圖形上下文一樣的轉換。這允許應用程序使用相同的繪製代碼而不需要擔心座標系統問題。雖然我們的應用程序可以手動調整CTM達到相同的效果，但這種做沒有任何好處。

我們使用CGBitmapContextCreate來創建位圖Graphics Context，該函數有如下參數：

data：一個指向內存目標的指針，該內存用於存儲需要渲染的圖形數據。內存塊的大小至少需要(bytePerRow * height)字節。
width：指定位圖的寬度，單位是像素(pixel)。
height：指定位圖的高度，單位是像素(pixel)。
bitsPerComponent：指定內存中一個像素的每個組件使用的位數。例如，一個32位的像素格式和一個rgb顏色空間，我們可以指定每個組件爲8位。
bytesPerRow：指定位圖每行的字節數。
colorspace：顏色空間用於位圖上下文。在創建位圖Graphics Context時，我們可以使用灰度(gray), RGB, CMYK, NULL顏色空間。
bitmapInfo：位圖的信息，這些信息用於指定位圖是否需要包含alpha組件，像素中alpha組件的相對位置(如果有的話)，alpha組件是否是預乘的，及顏色組件是整型值還是浮點值。

代碼清單2-5顯示瞭如何創建位圖Graphics Context。當向位圖Graphics Context繪圖時，Quartz將繪圖記錄到內存中指定的塊中。

複製代碼

Listing 2-5 Creating a bitmap graphics context
CGContextRef MyCreateBitmapContext (int pixelsWide, int pixelsHigh)
{
CGContextRef context = NULL;
CGColorSpaceRef colorSpace;
void * bitmapData;
int bitmapByteCount;
int bitmapBytesPerRow;
bitmapBytesPerRow = (pixelsWide * 4);
bitmapByteCount = (bitmapBytesPerRow * pixelsHigh);
colorSpace = CGColorSpaceCreateWithName(kCGColorSpaceGenericRGB);
bitmapData = calloc( bitmapByteCount );
if (bitmapData == NULL)
{
fprintf (stderr, "Memory not allocated!");
return NULL;
}
context = CGBitmapContextCreate (bitmapData, pixelsWide, pixelsHigh, 8, bitmapBytesPerRow, colorSpace, kCGImageAlphaPremultipliedLast);
if (context== NULL)
{
free (bitmapData);
fprintf (stderr, "Context not created!");
return NULL;
}
CGColorSpaceRelease( colorSpace );
return context;
}

代碼清單2-6顯示了調用MyCreateBitmapContext 創建一個位圖Graphics Context，使用位圖Graphics Context來創建CGImage對象，然後將圖片繪製到窗口Graphics Context中。繪製結果如圖2-3所示：

複製代碼

Listing 2-6 Drawing to a bitmap graphics context
CGRect myBoundingBox;
myBoundingBox = CGRectMake (0, 0, myWidth, myHeight);
myBitmapContext = MyCreateBitmapContext (400, 300);
// ********** Your drawing code here **********
CGContextSetRGBFillColor (myBitmapContext, 1, 0, 0, 1);
CGContextFillRect (myBitmapContext, CGRectMake (0, 0, 200, 100 ));
CGContextSetRGBFillColor (myBitmapContext, 0, 0, 1, .5);
CGContextFillRect (myBitmapContext, CGRectMake (0, 0, 100, 200 ));
myImage = CGBitmapContextCreateImage (myBitmapContext);
CGContextDrawImage(myContext, myBoundingBox, myImage);
char *bitmapData = CGBitmapContextGetData(myBitmapContext);
CGContextRelease (myBitmapContext);
if (bitmapData) free(bitmapData);
CGImageRelease(myImage);

支持的像素格式
表2-1總結了位圖Graphics Context支持的像素格式，相關的顏色空間及像素格式支持的Mac OS X最早版本。像素格式用bpp(每像素的位數)和bpc(每個組件的位數)來表示。表格同時也包含與像素格式相關的位圖信息常量。

表2-1：位圖Graphics Context支持的像素格式

Null	8 bpp, 8 bpc, kCGImageAlphaOnly	Mac OS X, iOS
Gray	8 bpp, 8 bpc,kCGImageAlphaNone	Mac OS X, iOS
Gray	8 bpp, 8 bpc,kCGImageAlphaOnly	Mac OS X, iOS
Gray	16 bpp, 16 bpc, kCGImageAlphaNone	Mac OS X
Gray	32 bpp, 32 bpc, kCGImageAlphaNone\|kCGBitmapFloatComponents	Mac OS X
RGB	16 bpp, 5 bpc, kCGImageAlphaNoneSkipFirst	Mac OS X, iOS
RGB	32 bpp, 8 bpc, kCGImageAlphaNoneSkipFirst	Mac OS X, iOS
RGB	32 bpp, 8 bpc, kCGImageAlphaNoneSkipLast	Mac OS X, iOS
RGB	32 bpp, 8 bpc, kCGImageAlphaPremultipliedFirst	Mac OS X, iOS
RGB	32 bpp, 8 bpc, kCGImageAlphaPremultipliedLast	Mac OS X, iOS
RGB	64 bpp, 16 bpc, kCGImageAlphaPremultipliedLast	Mac OS X
RGB	64 bpp, 16 bpc, kCGImageAlphaNoneSkipLast	Mac OS X
RGB	128 bpp, 32 bpc, kCGImageAlphaNoneSkipLast \|kCGBitmapFloatComponents	Mac OS X
RGB	128 bpp, 32 bpc, kCGImageAlphaPremultipliedLast \|kCGBitmapFloatComponents	Mac OS X
CMYK	32 bpp, 8 bpc, kCGImageAlphaNone	Mac OS X
CMYK	64 bpp, 16 bpc, kCGImageAlphaNone	Mac OS X
CMYK	128 bpp, 32 bpc, kCGImageAlphaNone \|kCGBitmapFloatComponents	Mac OS X

反鋸齒
位圖Graphics Context支持反鋸齒，這一操作是人爲的較正在位圖中繪製文本或形狀時產生的鋸齒邊緣。當位圖的分辯率明顯低於人眼的分辯率時就會產生鋸齒。爲了使位圖中的對象顯得平滑，Quartz使用不同的顏色來填充形狀周邊的像素。通過這種方式來混合顏色，使形狀看起來更平滑。如圖2-4顯示的效果。我們可以通過調用CGContextSetShouldAntialias來關閉位圖Graphics Context的反鋸齒效果。反鋸齒設置是圖形狀態的一部分。
可以調用函數CGContextSetAllowsAntialiasing來控制一個特定Graphics Context是否支持反鋸齒；false表示不支持。該設置不是圖形狀態的一部分。當上下文及圖形狀態設置爲true時，Quartz執行反鋸齒。

獲取打印的Graphics Context
Mac OS X中的Cocoa應用程序通過自定義的NSView子類來實現打印。一個視圖通過調用print:方法來進行打印。然後視圖以打印機爲目標創建一個Graphics Context，並調用drawRect:方法。應用程序使用與在屏幕進行繪製相同的繪製代碼。我們同樣可以自定義drawRect: 方法將圖形繪製到打印機。

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