src/org/ibex/graphics/Path.java

   1 // Copyright 2000-2005 the Contributors, as shown in the revision logs.
   2 // Licensed under the GNU General Public License version 2 ("the License").
   3 // You may not use this file except in compliance with the License.
   4
   5 // FIXME
   6 package org.ibex.graphics;
   7 import java.util.*;
   8 import org.ibex.util.*;
   9
  10 /** an abstract path; may contain splines and arcs */
  11 public class Path {
  12
  13     public static final float PX_PER_INCH = 72;
  14     public static final float INCHES_PER_CM = (float)0.3937;
  15     public static final float INCHES_PER_MM = INCHES_PER_CM / 10;
  16     private static final int DEFAULT_PATHLEN = 1000;
  17     private static final float PI = (float)Math.PI;
  18
  19     // the number of vertices on this path
  20     int numvertices = 0;
  21
  22     // the vertices of the path
  23     float[] x = new float[DEFAULT_PATHLEN];
  24     float[] y = new float[DEFAULT_PATHLEN];
  25
  26     // the type of each edge; type[i] is the type of the edge from x[i],y[i] to x[i+1],y[i+1]
  27     byte[] type = new byte[DEFAULT_PATHLEN];
  28
  29     // bezier control points
  30     float[] c1x = new float[DEFAULT_PATHLEN];  // or rx (arcto)
  31     float[] c1y = new float[DEFAULT_PATHLEN];  // or ry (arcto)
  32     float[] c2x = new float[DEFAULT_PATHLEN];  // or x-axis-rotation (arcto)
  33     float[] c2y = new float[DEFAULT_PATHLEN];  // or large-arc << 1 | sweep (arcto)
  34
  35     boolean closed = false;
  36
  37     static final byte TYPE_MOVETO = 0;
  38     static final byte TYPE_LINETO = 1;
  39     static final byte TYPE_ARCTO = 2;
  40     static final byte TYPE_CUBIC = 3;
  41     static final byte TYPE_QUADRADIC = 4;
  42
  43     // FIXME: hack
  44     private String toString;
  45     public String toString() { return toString; }
  46
  47     public Path(String s) {
  48         this.toString = s;
  49         Tokenizer t = new Tokenizer(s);
  50         char last_command = 'M';
  51         boolean first = true;
  52         while(t.hasMoreTokens()) {
  53             char command = t.parseCommand();
  54             if (first && command == 'm') command = 'M';
  55             if (first && command != 'M') throw new RuntimeException("the first command of a path must be 'M'");
  56             first = false;
  57             boolean relative = Character.toLowerCase(command) == command;
  58             command = Character.toLowerCase(command);
  59             parseSingleCommandAndArguments(t, command, relative);
  60             last_command = command;
  61         }
  62     }
  63
  64     public long transform(Affine a, boolean forReal) { return transform(a, forReal, true); }
  65     public long transform(Affine a, boolean forReal, boolean widthheight) {
  66         float minx = Integer.MAX_VALUE; float miny = Integer.MAX_VALUE;
  67         float maxx = Integer.MIN_VALUE; float maxy = Integer.MIN_VALUE;
  68         for(int i=0; i<numvertices; i++) {
  69             if (type[i] == TYPE_ARCTO) { /* FIXME!!! WRONG!!!! */ continue; }
  70             float x   = a.multiply_px(this.x[i],   this.y[i]);    if (x>maxx) maxx = x; if (x<minx) minx = x;
  71             float y   = a.multiply_py(this.x[i],   this.y[i]);    if (y>maxy) maxy = y; if (y<miny) miny = y;
  72             float c1x = a.multiply_px(this.c1x[i], this.c1y[i]);  if (c1x>maxx) maxx = c1x; if (c1x<minx) minx = c1x;
  73             float c1y = a.multiply_py(this.c1x[i], this.c1y[i]);  if (c1y>maxy) maxy = c1y; if (c1y<miny) miny = c1y;
  74             float c2x = a.multiply_px(this.c2x[i], this.c2y[i]);  if (c2x>maxx) maxx = c2x; if (c2x<minx) minx = c2x;
  75             float c2y = a.multiply_py(this.c2x[i], this.c2y[i]);  if (c2y>maxy) maxy = c2y; if (c2y<miny) miny = c2y;
  76             if (forReal) {
  77                 this.x[i] = x; this.y[i] = y;
  78                 this.c1x[i] = c1x; this.c1y[i] = c1y;
  79                 this.c2x[i] = c2x; this.c2y[i] = c2y;
  80             }
  81         }
  82         if (widthheight) return ((((long)Float.floatToIntBits(maxx - minx)) << 32) | ((long)Float.floatToIntBits(maxy - miny)));
  83         else return ((((long)Float.floatToIntBits(minx)) << 32) | ((long)Float.floatToIntBits(miny)));
  84     }
  85
  86     public void alignToOrigin() {
  87         float minx = Integer.MAX_VALUE; float miny = Integer.MAX_VALUE;
  88         for(int i=0; i<numvertices; i++) { if (x[i] < minx) minx = x[i]; if (y[i] < miny) miny = y[i]; }
  89         for(int i=0; i<numvertices; i++) {
  90             x[i] -= minx; y[i] -= miny;
  91             if (type[i] == TYPE_ARCTO) continue;
  92             c1x[i] -= minx; c2x[i] -= minx; c1y[i] -= miny; c2y[i] -= miny;
  93         }
  94     }
  95
  96
  97     // FIXME: hack
  98     private String toString;
  99     private Path(String s) { this.toString = s; }
 100     public String toString() { return toString; }
 101
 102     public static class Tokenizer {
 103         // FIXME: check array bounds exception for improperly terminated string
 104         String s;
 105         int i = 0;
 106         char lastCommand = 'M';
 107         public Tokenizer(String s) { this.s = s; }
 108
 109         public static Path parse(String s) {
 110             if (s == null) return null;
 111             Tokenizer t = new Tokenizer(s);
 112             Path ret = new Path(s);
 113             char last_command = 'M';
 114             boolean first = true;
 115             while(t.hasMoreTokens()) {
 116                 char command = t.parseCommand();
 117                 if (first && command != 'M') throw new RuntimeException("the first command of a path must be 'M'");
 118                 first = false;
 119                 boolean relative = Character.toLowerCase(command) == command;
 120                 command = Character.toLowerCase(command);
 121                 ret.parseSingleCommandAndArguments(t, command, relative);
 122                 last_command = command;
 123             }
 124             return ret;
 125         }
 126
 127         private void consumeWhitespace() {
 128             while(i < s.length() && (Character.isWhitespace(s.charAt(i)))) i++;
 129             if (i < s.length() && s.charAt(i) == ',') i++;
 130             while(i < s.length() && (Character.isWhitespace(s.charAt(i)))) i++;
 131         }
 132         public boolean hasMoreTokens() { consumeWhitespace(); return i < s.length(); }
 133         public char parseCommand() {
 134             consumeWhitespace();
 135             char c = s.charAt(i);
 136             if (!Character.isLetter(c)) return lastCommand;
 137             i++;
 138             return lastCommand = c;
 139         }
 140         public float parseFloat() {
 141             consumeWhitespace();
 142             int start = i;
 143             float multiplier = 1;
 144             for(; i < s.length(); i++) {
 145                 char c = s.charAt(i);
 146                 if (Character.isWhitespace(c) || c == ',' || (c == '-' && i != start)) break;
 147                 if (!((c >= '0' && c <= '9') || c == '.' || c == 'e' || c == 'E' || c == '-')) {
 148                     if (c == '%') {                                // FIXME
 149                     } else if (s.regionMatches(i, "pt", 0, i+2)) { // FIXME
 150                     } else if (s.regionMatches(i, "em", 0, i+2)) { // FIXME
 151                     } else if (s.regionMatches(i, "pc", 0, i+2)) { // FIXME
 152                     } else if (s.regionMatches(i, "ex", 0, i+2)) { // FIXME
 153                     } else if (s.regionMatches(i, "mm", 0, i+2)) { i += 2; multiplier = INCHES_PER_MM * PX_PER_INCH; break;
 154                     } else if (s.regionMatches(i, "cm", 0, i+2)) { i += 2; multiplier = INCHES_PER_CM * PX_PER_INCH; break;
 155                     } else if (s.regionMatches(i, "in", 0, i+2)) { i += 2; multiplier = PX_PER_INCH; break;
 156                     } else if (s.regionMatches(i, "px", 0, i+2)) { i += 2; break;
 157                     } else if (Character.isLetter(c)) break;
 158                     throw new RuntimeException("didn't expect character \"" + c + "\" in a numeric constant");
 159                 }
 160             }
 161             //if (start == i) throw new RuntimeException("FIXME");
 162             if (start == i) return (float)0.0;
 163             try {
 164                 return Float.parseFloat(s.substring(start, i)) * multiplier;
 165             } catch (NumberFormatException nfe) {
 166                 Log.warn(Path.class, "offending string was \"" + s.substring(start, i) + "\"");
 167                 throw nfe;
 168             }
 169         }
 170     }
 171
 172     /** Creates a concrete vector path transformed through the given matrix. */
 173     public void addTo(Polygon ret, Affine a) {
 174         long start = System.currentTimeMillis(); try {
 175         float NUMSTEPS = 5;  // FIXME
 176         ret.x[0] = a.multiply_px(x[0], y[0]);
 177         ret.y[0] = a.multiply_py(x[0], y[0]);
 178
 179         for(int i=0; i<numvertices; i++) {
 180             if (type[i] == TYPE_LINETO) {
 181                 float rx = x[i+1];
 182                 float ry = y[i+1];
 183                 ret.add(a.multiply_px(rx, ry), a.multiply_py(rx, ry));
 184
 185             } else if (type[i] == TYPE_MOVETO) {
 186                 float rx = x[i+1];
 187                 float ry = y[i+1];
 188                 ret.newcontour();
 189                 ret.add(a.multiply_px(rx, ry), a.multiply_py(rx, ry));
 190
 191             } else if (type[i] == TYPE_ARCTO) {
 192                 float rx = c1x[i];
 193                 float ry = c1y[i];
 194                 float phi = c2x[i];
 195                 float fa = ((int)c2y[i]) >> 1;
 196                 float fs = ((int)c2y[i]) & 1;
 197                 float x1 = x[i];
 198                 float y1 = y[i];
 199                 float x2 = x[i+1];
 200                 float y2 = y[i+1];
 201
 202                 // F.6.5: given x1,y1,x2,y2,fa,fs, compute cx,cy,theta1,dtheta
 203                 float x1_ = (float)Math.cos(phi) * (x1 - x2) / 2 + (float)Math.sin(phi) * (y1 - y2) / 2;
 204                 float y1_ = -1 * (float)Math.sin(phi) * (x1 - x2) / 2 + (float)Math.cos(phi) * (y1 - y2) / 2;
 205                 float tmp = (float)Math.sqrt((rx * rx * ry * ry - rx * rx * y1_ * y1_ - ry * ry * x1_ * x1_) /
 206                                              (rx * rx * y1_ * y1_ + ry * ry * x1_ * x1_));
 207                 float cx_ = (fa == fs ? -1 : 1) * tmp * (rx * y1_ / ry);
 208                 float cy_ = (fa == fs ? -1 : 1) * -1 * tmp * (ry * x1_ / rx);
 209                 float cx = (float)Math.cos(phi) * cx_ - (float)Math.sin(phi) * cy_ + (x1 + x2) / 2;
 210                 float cy = (float)Math.sin(phi) * cx_ + (float)Math.cos(phi) * cy_ + (y1 + y2) / 2;
 211
 212                 // F.6.4 Conversion from center to endpoint parameterization
 213                 float ux = 1, uy = 0, vx = (x1_ - cx_) / rx, vy = (y1_ - cy_) / ry;
 214                 float det = ux * vy - uy * vx;
 215                 float theta1 = (det < 0 ? -1 : 1) *
 216                     (float)Math.acos((ux * vx + uy * vy) /
 217                                      ((float)Math.sqrt(ux * ux + uy * uy) * (float)Math.sqrt(vx * vx + vy * vy)));
 218                 ux = (x1_ - cx_) / rx; uy = (y1_ - cy_) / ry;
 219                 vx = (-1 * x1_ - cx_) / rx; vy = (-1 * y1_ - cy_) / ry;
 220                 det = ux * vy - uy * vx;
 221                 float dtheta = (det < 0 ? -1 : 1) *
 222                     (float)Math.acos((ux * vx + uy * vy) /
 223                                      ((float)Math.sqrt(ux * ux + uy * uy) * (float)Math.sqrt(vx * vx + vy * vy)));
 224                 dtheta = dtheta % (float)(2 * Math.PI);
 225
 226                 if (fs == 0 && dtheta > 0) theta1 -= 2 * PI;
 227                 if (fs == 1 && dtheta < 0) theta1 += 2 * PI;
 228
 229                 if (fa == 1 && dtheta < 0) dtheta = 2 * PI + dtheta;
 230                 else if (fa == 1 && dtheta > 0) dtheta = -1 * (2 * PI - dtheta);
 231
 232                 // FIXME: integrate F.6.6
 233                 // FIXME: isn't quite ending where it should...
 234
 235                 // F.6.3: Parameterization alternatives
 236                 float theta = theta1;
 237                 for(int j=0; j<NUMSTEPS; j++) {
 238                     float rasterx = rx * (float)Math.cos(theta) * (float)Math.cos(phi) -
 239                         ry * (float)Math.sin(theta) * (float)Math.sin(phi) + cx;
 240                     float rastery = rx * (float)Math.cos(theta) * (float)Math.sin(phi) +
 241                         ry * (float)Math.cos(phi) * (float)Math.sin(theta) + cy;
 242                     ret.add(a.multiply_px(rasterx, rastery), a.multiply_py(rasterx, rastery));
 243                     theta += dtheta / NUMSTEPS;
 244                 }
 245
 246             } else if (type[i] == TYPE_CUBIC) {
 247
 248                 float ax = x[i+1] - 3 * c2x[i] + 3 * c1x[i] - x[i];
 249                 float bx = 3 * c2x[i] - 6 * c1x[i] + 3 * x[i];
 250                 float cx = 3 * c1x[i] - 3 * x[i];
 251                 float dx = x[i];
 252                 float ay = y[i+1] - 3 * c2y[i] + 3 * c1y[i] - y[i];
 253                 float by = 3 * c2y[i] - 6 * c1y[i] + 3 * y[i];
 254                 float cy = 3 * c1y[i] - 3 * y[i];
 255                 float dy = y[i];
 256
 257                 float x0 = a.multiply_px(x[i], y[i]);
 258                 float y0 = a.multiply_py(x[i], y[i]);
 259                 float x1 = a.multiply_px(x[i+1], y[i+1]);
 260                 float y1 = a.multiply_py(x[i+1], y[i+1]);
 261                 float steps = (float)Math.sqrt( (x1-x0) * (x1-x0) + (y1-y0) * (y1-y0) );
 262
 263                 for(float t=0; t<1; t += 1 / (steps/20)) {
 264                     float rx = ax * t * t * t + bx * t * t + cx * t + dx;
 265                     float ry = ay * t * t * t + by * t * t + cy * t + dy;
 266                     ret.add(a.multiply_px(rx, ry), a.multiply_py(rx, ry));
 267                 }
 268
 269
 270             } else if (type[i] == TYPE_QUADRADIC) {
 271
 272                 float bx = x[i+1] - 2 * c1x[i] + x[i];
 273                 float cx = 2 * c1x[i] - 2 * x[i];
 274                 float dx = x[i];
 275                 float by = y[i+1] - 2 * c1y[i] + y[i];
 276                 float cy = 2 * c1y[i] - 2 * y[i];
 277                 float dy = y[i];
 278
 279                 float x0 = a.multiply_px(x[i], y[i]);
 280                 float y0 = a.multiply_py(x[i], y[i]);
 281                 float x1 = a.multiply_px(x[i+1], y[i+1]);
 282                 float y1 = a.multiply_py(x[i+1], y[i+1]);
 283                 float steps = (float)Math.sqrt( (x1-x0) * (x1-x0) + (y1-y0) * (y1-y0) );
 284
 285                 for(float t=0; t<1; t += 1 / (steps/20)) {
 286                     float rx = bx * t * t + cx * t + dx;
 287                     float ry = by * t * t + cy * t + dy;
 288                     ret.add(a.multiply_px(rx, ry), a.multiply_py(rx, ry));
 289                 }
 290
 291             }
 292         }
 293         } finally { Scheduler.rasterizing += System.currentTimeMillis() - start; }
 294     }
 295
 296     protected void parseSingleCommandAndArguments(Tokenizer t, char command, boolean relative) {
 297         if (numvertices == 0 && command != 'm')
 298             throw new RuntimeException("first command MUST be an 'm', not a " + command);
 299         if (numvertices > x.length - 2) {
 300             float[] new_x = new float[x.length * 2]; System.arraycopy(x, 0, new_x, 0, x.length); x = new_x;
 301             float[] new_y = new float[y.length * 2]; System.arraycopy(y, 0, new_y, 0, y.length); y = new_y;
 302         }
 303         switch(command) {
 304             case 'z': {
 305                 int where;
 306                 type[numvertices-1] = TYPE_LINETO;
 307                 for(where = numvertices-2; where >= 0 && type[where] != TYPE_MOVETO; where--);
 308                 x[numvertices] = x[where+1];
 309                 y[numvertices] = y[where+1];
 310                 numvertices++;
 311                 closed = true;
 312                 // FIXME: actually, we should search back to the last 'z' or 'm', not just 'm'
 313                 break;
 314             }
 315
 316             case 'm': {
 317                 if (numvertices > 0) type[numvertices-1] = TYPE_MOVETO;
 318                 x[numvertices] = t.parseFloat() + (relative ? x[numvertices - 1] : 0);
 319                 y[numvertices] = t.parseFloat() + (relative ? y[numvertices - 1] : 0);
 320                 if (numvertices > 2 && type[numvertices-2] == TYPE_MOVETO) {
 321                     x[numvertices-1] = x[numvertices];
 322                     y[numvertices-1] = y[numvertices];
 323                 } else {
 324                     numvertices++;
 325                 }
 326                 break;
 327             }
 328
 329             case 'l': case 'h': case 'v': {
 330                 type[numvertices-1] = TYPE_LINETO;
 331                 float first = t.parseFloat(), second;
 332                 if (command == 'h') {
 333                     second = relative ? 0 : y[numvertices - 1];
 334                 } else if (command == 'v') {
 335                     second = first; first = relative ? 0 : x[numvertices - 1];
 336                 } else {
 337                     second = t.parseFloat();
 338                 }
 339                 x[numvertices] = first + (relative ? x[numvertices - 1] : 0);
 340                 y[numvertices] = second + (relative ? y[numvertices - 1] : 0);
 341                 numvertices++;
 342                 break;
 343             }
 344
 345             case 'a': {
 346                 type[numvertices-1] = TYPE_ARCTO;
 347                 c1x[numvertices-1] = t.parseFloat() + (relative ? x[numvertices - 1] : 0);
 348                 c1y[numvertices-1] = t.parseFloat() + (relative ? y[numvertices - 1] : 0);
 349                 c2x[numvertices-1] = (t.parseFloat() / 360) * 2 * PI;
 350                 c2y[numvertices-1] = (((int)t.parseFloat()) << 1) | (int)t.parseFloat();
 351                 x[numvertices] = t.parseFloat() + (relative ? x[numvertices - 1] : 0);
 352                 y[numvertices] = t.parseFloat() + (relative ? y[numvertices - 1] : 0);
 353                 numvertices++;
 354                 break;
 355             }
 356
 357             case 's': case 'c': {
 358                 type[numvertices-1] = TYPE_CUBIC;
 359                 if (command == 'c') {
 360                     c1x[numvertices-1] = t.parseFloat() + (relative ? x[numvertices - 1] : 0);
 361                     c1y[numvertices-1] = t.parseFloat() + (relative ? y[numvertices - 1] : 0);
 362                 } else if (numvertices > 1 && type[numvertices-2] == TYPE_CUBIC) {
 363                     c1x[numvertices-1] = 2 * x[numvertices - 1] - c2x[numvertices-2];
 364                     c1y[numvertices-1] = 2 * y[numvertices - 1] - c2y[numvertices-2];
 365                 } else {
 366                     c1x[numvertices-1] = x[numvertices-1];
 367                     c1y[numvertices-1] = y[numvertices-1];
 368                 }
 369                 c2x[numvertices-1] = t.parseFloat() + (relative ? x[numvertices - 1] : 0);
 370                 c2y[numvertices-1] = t.parseFloat() + (relative ? y[numvertices - 1] : 0);
 371                 x[numvertices] = t.parseFloat() + (relative ? x[numvertices - 1] : 0);
 372                 y[numvertices] = t.parseFloat() + (relative ? y[numvertices - 1] : 0);
 373                 numvertices++;
 374                 break;
 375             }
 376
 377             case 't': case 'q': {
 378                 type[numvertices-1] = TYPE_QUADRADIC;
 379                 if (command == 'q') {
 380                     c1x[numvertices-1] = t.parseFloat() + (relative ? x[numvertices - 1] : 0);
 381                     c1y[numvertices-1] = t.parseFloat() + (relative ? y[numvertices - 1] : 0);
 382                 } else if (numvertices > 1 && type[numvertices-2] == TYPE_QUADRADIC) {
 383                     c1x[numvertices-1] = 2 * x[numvertices - 1] - c1x[numvertices-2];
 384                     c1y[numvertices-1] = 2 * y[numvertices - 1] - c1y[numvertices-2];
 385                 } else {
 386                     c1x[numvertices-1] = x[numvertices-1];
 387                     c1y[numvertices-1] = y[numvertices-1];
 388                 }
 389                 x[numvertices] = t.parseFloat() + (relative ? x[numvertices - 1] : 0);
 390                 y[numvertices] = t.parseFloat() + (relative ? y[numvertices - 1] : 0);
 391                 numvertices++;
 392                 break;
 393             }
 394
 395             default:
 396                 // FIXME
 397         }
 398
 399         /*
 400         // invariant: after this loop, no two lines intersect other than at a vertex
 401         // FIXME: cleanup
 402         int index = numvertices - 2;
 403         for(int i=0; i<Math.min(numvertices - 3, index); i++) {
 404         for(int j = index; j < numvertices - 1; j++) {
 405
 406         // I'm not sure how to deal with vertical lines...
 407         if (x[i+1] == x[i] || x[j+1] == x[j]) continue;
 408
 409         float islope = (y[i+1] - y[i]) / (x[i+1] - x[i]);
 410         float jslope = (y[j+1] - y[j]) / (x[j+1] - x[j]);
 411         if (islope == jslope) continue;   // parallel lines can't intersect
 412
 413         float _x = (islope * x[i] - jslope * x[j] + y[j] - y[i]) / (islope - jslope);
 414         float _y = islope * (_x - x[i]) + y[i];
 415
 416         if (_x > Math.min(x[i+1], x[i]) && _x < Math.max(x[i+1], x[i]) &&
 417         _x > Math.min(x[j+1], x[j]) && _x < Math.max(x[j+1], x[j])) {
 418         // FIXME: something's not right in here.  See if we can do without fracturing line 'i'.
 419         for(int k = ++numvertices; k>i; k--) { x[k] = x[k - 1]; y[k] = y[k - 1]; }
 420         x[i+1] = _x;
 421         y[i+1] = _y;
 422         x[numvertices] = x[numvertices - 1];  x[numvertices - 1] = _x;
 423         y[numvertices] = y[numvertices - 1];  y[numvertices - 1] = _y;
 424         edges[numedges++] = numvertices - 1; numvertices++;
 425         index++;
 426         break;  // actually 'continue' the outermost loop
 427         }
 428         }
 429         }
 430         */
 431
 432     }
 433
 434 }