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     public static class Tokenizer {
  98         // FIXME: check array bounds exception for improperly terminated string
  99         String s;
 100         int i = 0;
 101         char lastCommand = 'M';
 102         public Tokenizer(String s) { this.s = s; }
 103
 104         public static Path parse(String s) {
 105             if (s == null) return null;
 106             Tokenizer t = new Tokenizer(s);
 107             Path ret = new Path(s);
 108             char last_command = 'M';
 109             boolean first = true;
 110             while(t.hasMoreTokens()) {
 111                 char command = t.parseCommand();
 112                 if (first && command != 'M') throw new RuntimeException("the first command of a path must be 'M'");
 113                 first = false;
 114                 boolean relative = Character.toLowerCase(command) == command;
 115                 command = Character.toLowerCase(command);
 116                 ret.parseSingleCommandAndArguments(t, command, relative);
 117                 last_command = command;
 118             }
 119             return ret;
 120         }
 121
 122         private void consumeWhitespace() {
 123             while(i < s.length() && (Character.isWhitespace(s.charAt(i)))) i++;
 124             if (i < s.length() && s.charAt(i) == ',') i++;
 125             while(i < s.length() && (Character.isWhitespace(s.charAt(i)))) i++;
 126         }
 127         public boolean hasMoreTokens() { consumeWhitespace(); return i < s.length(); }
 128         public char parseCommand() {
 129             consumeWhitespace();
 130             char c = s.charAt(i);
 131             if (!Character.isLetter(c)) return lastCommand;
 132             i++;
 133             return lastCommand = c;
 134         }
 135         public float parseFloat() {
 136             consumeWhitespace();
 137             int start = i;
 138             float multiplier = 1;
 139             for(; i < s.length(); i++) {
 140                 char c = s.charAt(i);
 141                 if (Character.isWhitespace(c) || c == ',' || (c == '-' && i != start)) break;
 142                 if (!((c >= '0' && c <= '9') || c == '.' || c == 'e' || c == 'E' || c == '-')) {
 143                     if (c == '%') {                                // FIXME
 144                     } else if (s.regionMatches(i, "pt", 0, i+2)) { // FIXME
 145                     } else if (s.regionMatches(i, "em", 0, i+2)) { // FIXME
 146                     } else if (s.regionMatches(i, "pc", 0, i+2)) { // FIXME
 147                     } else if (s.regionMatches(i, "ex", 0, i+2)) { // FIXME
 148                     } else if (s.regionMatches(i, "mm", 0, i+2)) { i += 2; multiplier = INCHES_PER_MM * PX_PER_INCH; break;
 149                     } else if (s.regionMatches(i, "cm", 0, i+2)) { i += 2; multiplier = INCHES_PER_CM * PX_PER_INCH; break;
 150                     } else if (s.regionMatches(i, "in", 0, i+2)) { i += 2; multiplier = PX_PER_INCH; break;
 151                     } else if (s.regionMatches(i, "px", 0, i+2)) { i += 2; break;
 152                     } else if (Character.isLetter(c)) break;
 153                     throw new RuntimeException("didn't expect character \"" + c + "\" in a numeric constant");
 154                 }
 155             }
 156             //if (start == i) throw new RuntimeException("FIXME");
 157             if (start == i) return (float)0.0;
 158             try {
 159                 return Float.parseFloat(s.substring(start, i)) * multiplier;
 160             } catch (NumberFormatException nfe) {
 161                 Log.warn(Path.class, "offending string was \"" + s.substring(start, i) + "\"");
 162                 throw nfe;
 163             }
 164         }
 165     }
 166
 167     /** Creates a concrete vector path transformed through the given matrix. */
 168     public void addTo(Polygon ret, Affine a) {
 169         float NUMSTEPS = 5;  // FIXME
 170         ret.x[0] = a.multiply_px(x[0], y[0]);
 171         ret.y[0] = a.multiply_py(x[0], y[0]);
 172
 173         for(int i=0; i<numvertices; i++) {
 174             if (type[i] == TYPE_LINETO) {
 175                 float rx = x[i+1];
 176                 float ry = y[i+1];
 177                 ret.add(a.multiply_px(rx, ry), a.multiply_py(rx, ry));
 178
 179             } else if (type[i] == TYPE_MOVETO) {
 180                 float rx = x[i+1];
 181                 float ry = y[i+1];
 182                 ret.newcontour();
 183                 ret.add(a.multiply_px(rx, ry), a.multiply_py(rx, ry));
 184
 185             } else if (type[i] == TYPE_ARCTO) {
 186                 float rx = c1x[i];
 187                 float ry = c1y[i];
 188                 float phi = c2x[i];
 189                 float fa = ((int)c2y[i]) >> 1;
 190                 float fs = ((int)c2y[i]) & 1;
 191                 float x1 = x[i];
 192                 float y1 = y[i];
 193                 float x2 = x[i+1];
 194                 float y2 = y[i+1];
 195
 196                 // F.6.5: given x1,y1,x2,y2,fa,fs, compute cx,cy,theta1,dtheta
 197                 float x1_ = (float)Math.cos(phi) * (x1 - x2) / 2 + (float)Math.sin(phi) * (y1 - y2) / 2;
 198                 float y1_ = -1 * (float)Math.sin(phi) * (x1 - x2) / 2 + (float)Math.cos(phi) * (y1 - y2) / 2;
 199                 float tmp = (float)Math.sqrt((rx * rx * ry * ry - rx * rx * y1_ * y1_ - ry * ry * x1_ * x1_) /
 200                                              (rx * rx * y1_ * y1_ + ry * ry * x1_ * x1_));
 201                 float cx_ = (fa == fs ? -1 : 1) * tmp * (rx * y1_ / ry);
 202                 float cy_ = (fa == fs ? -1 : 1) * -1 * tmp * (ry * x1_ / rx);
 203                 float cx = (float)Math.cos(phi) * cx_ - (float)Math.sin(phi) * cy_ + (x1 + x2) / 2;
 204                 float cy = (float)Math.sin(phi) * cx_ + (float)Math.cos(phi) * cy_ + (y1 + y2) / 2;
 205
 206                 // F.6.4 Conversion from center to endpoint parameterization
 207                 float ux = 1, uy = 0, vx = (x1_ - cx_) / rx, vy = (y1_ - cy_) / ry;
 208                 float det = ux * vy - uy * vx;
 209                 float theta1 = (det < 0 ? -1 : 1) *
 210                     (float)Math.acos((ux * vx + uy * vy) /
 211                                      ((float)Math.sqrt(ux * ux + uy * uy) * (float)Math.sqrt(vx * vx + vy * vy)));
 212                 ux = (x1_ - cx_) / rx; uy = (y1_ - cy_) / ry;
 213                 vx = (-1 * x1_ - cx_) / rx; vy = (-1 * y1_ - cy_) / ry;
 214                 det = ux * vy - uy * vx;
 215                 float dtheta = (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                 dtheta = dtheta % (float)(2 * Math.PI);
 219
 220                 if (fs == 0 && dtheta > 0) theta1 -= 2 * PI;
 221                 if (fs == 1 && dtheta < 0) theta1 += 2 * PI;
 222
 223                 if (fa == 1 && dtheta < 0) dtheta = 2 * PI + dtheta;
 224                 else if (fa == 1 && dtheta > 0) dtheta = -1 * (2 * PI - dtheta);
 225
 226                 // FIXME: integrate F.6.6
 227                 // FIXME: isn't quite ending where it should...
 228
 229                 // F.6.3: Parameterization alternatives
 230                 float theta = theta1;
 231                 for(int j=0; j<NUMSTEPS; j++) {
 232                     float rasterx = rx * (float)Math.cos(theta) * (float)Math.cos(phi) -
 233                         ry * (float)Math.sin(theta) * (float)Math.sin(phi) + cx;
 234                     float rastery = rx * (float)Math.cos(theta) * (float)Math.sin(phi) +
 235                         ry * (float)Math.cos(phi) * (float)Math.sin(theta) + cy;
 236                     ret.add(a.multiply_px(rasterx, rastery), a.multiply_py(rasterx, rastery));
 237                     theta += dtheta / NUMSTEPS;
 238                 }
 239
 240             } else if (type[i] == TYPE_CUBIC) {
 241
 242                 float ax = x[i+1] - 3 * c2x[i] + 3 * c1x[i] - x[i];
 243                 float bx = 3 * c2x[i] - 6 * c1x[i] + 3 * x[i];
 244                 float cx = 3 * c1x[i] - 3 * x[i];
 245                 float dx = x[i];
 246                 float ay = y[i+1] - 3 * c2y[i] + 3 * c1y[i] - y[i];
 247                 float by = 3 * c2y[i] - 6 * c1y[i] + 3 * y[i];
 248                 float cy = 3 * c1y[i] - 3 * y[i];
 249                 float dy = y[i];
 250
 251                 float x0 = a.multiply_px(x[i], y[i]);
 252                 float y0 = a.multiply_py(x[i], y[i]);
 253                 float x1 = a.multiply_px(x[i+1], y[i+1]);
 254                 float y1 = a.multiply_py(x[i+1], y[i+1]);
 255                 float steps = (float)Math.sqrt( (x1-x0) * (x1-x0) + (y1-y0) * (y1-y0) );
 256
 257                 for(float t=0; t<1; t += 1 / (steps/20)) {
 258                     float rx = ax * t * t * t + bx * t * t + cx * t + dx;
 259                     float ry = ay * t * t * t + by * t * t + cy * t + dy;
 260                     ret.add(a.multiply_px(rx, ry), a.multiply_py(rx, ry));
 261                 }
 262
 263
 264             } else if (type[i] == TYPE_QUADRADIC) {
 265
 266                 float bx = x[i+1] - 2 * c1x[i] + x[i];
 267                 float cx = 2 * c1x[i] - 2 * x[i];
 268                 float dx = x[i];
 269                 float by = y[i+1] - 2 * c1y[i] + y[i];
 270                 float cy = 2 * c1y[i] - 2 * y[i];
 271                 float dy = y[i];
 272
 273                 float x0 = a.multiply_px(x[i], y[i]);
 274                 float y0 = a.multiply_py(x[i], y[i]);
 275                 float x1 = a.multiply_px(x[i+1], y[i+1]);
 276                 float y1 = a.multiply_py(x[i+1], y[i+1]);
 277                 float steps = (float)Math.sqrt( (x1-x0) * (x1-x0) + (y1-y0) * (y1-y0) );
 278
 279                 for(float t=0; t<1; t += 1 / (steps/20)) {
 280                     float rx = bx * t * t + cx * t + dx;
 281                     float ry = by * t * t + cy * t + dy;
 282                     ret.add(a.multiply_px(rx, ry), a.multiply_py(rx, ry));
 283                 }
 284
 285             }
 286         }
 287     }
 288
 289     protected void parseSingleCommandAndArguments(Tokenizer t, char command, boolean relative) {
 290         if (numvertices == 0 && command != 'm')
 291             throw new RuntimeException("first command MUST be an 'm', not a " + command);
 292         if (numvertices > x.length - 2) {
 293             float[] new_x = new float[x.length * 2]; System.arraycopy(x, 0, new_x, 0, x.length); x = new_x;
 294             float[] new_y = new float[y.length * 2]; System.arraycopy(y, 0, new_y, 0, y.length); y = new_y;
 295         }
 296         switch(command) {
 297             case 'z': {
 298                 int where;
 299                 type[numvertices-1] = TYPE_LINETO;
 300                 for(where = numvertices-2; where >= 0 && type[where] != TYPE_MOVETO; where--);
 301                 x[numvertices] = x[where+1];
 302                 y[numvertices] = y[where+1];
 303                 numvertices++;
 304                 closed = true;
 305                 // FIXME: actually, we should search back to the last 'z' or 'm', not just 'm'
 306                 break;
 307             }
 308
 309             case 'm': {
 310                 if (numvertices > 0) type[numvertices-1] = TYPE_MOVETO;
 311                 x[numvertices] = t.parseFloat() + (relative ? x[numvertices - 1] : 0);
 312                 y[numvertices] = t.parseFloat() + (relative ? y[numvertices - 1] : 0);
 313                 if (numvertices > 2 && type[numvertices-2] == TYPE_MOVETO) {
 314                     x[numvertices-1] = x[numvertices];
 315                     y[numvertices-1] = y[numvertices];
 316                 } else {
 317                     numvertices++;
 318                 }
 319                 break;
 320             }
 321
 322             case 'l': case 'h': case 'v': {
 323                 type[numvertices-1] = TYPE_LINETO;
 324                 float first = t.parseFloat(), second;
 325                 if (command == 'h') {
 326                     second = relative ? 0 : y[numvertices - 1];
 327                 } else if (command == 'v') {
 328                     second = first; first = relative ? 0 : x[numvertices - 1];
 329                 } else {
 330                     second = t.parseFloat();
 331                 }
 332                 x[numvertices] = first + (relative ? x[numvertices - 1] : 0);
 333                 y[numvertices] = second + (relative ? y[numvertices - 1] : 0);
 334                 numvertices++;
 335                 break;
 336             }
 337
 338             case 'a': {
 339                 type[numvertices-1] = TYPE_ARCTO;
 340                 c1x[numvertices-1] = t.parseFloat() + (relative ? x[numvertices - 1] : 0);
 341                 c1y[numvertices-1] = t.parseFloat() + (relative ? y[numvertices - 1] : 0);
 342                 c2x[numvertices-1] = (t.parseFloat() / 360) * 2 * PI;
 343                 c2y[numvertices-1] = (((int)t.parseFloat()) << 1) | (int)t.parseFloat();
 344                 x[numvertices] = t.parseFloat() + (relative ? x[numvertices - 1] : 0);
 345                 y[numvertices] = t.parseFloat() + (relative ? y[numvertices - 1] : 0);
 346                 numvertices++;
 347                 break;
 348             }
 349
 350             case 's': case 'c': {
 351                 type[numvertices-1] = TYPE_CUBIC;
 352                 if (command == 'c') {
 353                     c1x[numvertices-1] = t.parseFloat() + (relative ? x[numvertices - 1] : 0);
 354                     c1y[numvertices-1] = t.parseFloat() + (relative ? y[numvertices - 1] : 0);
 355                 } else if (numvertices > 1 && type[numvertices-2] == TYPE_CUBIC) {
 356                     c1x[numvertices-1] = 2 * x[numvertices - 1] - c2x[numvertices-2];
 357                     c1y[numvertices-1] = 2 * y[numvertices - 1] - c2y[numvertices-2];
 358                 } else {
 359                     c1x[numvertices-1] = x[numvertices-1];
 360                     c1y[numvertices-1] = y[numvertices-1];
 361                 }
 362                 c2x[numvertices-1] = t.parseFloat() + (relative ? x[numvertices - 1] : 0);
 363                 c2y[numvertices-1] = t.parseFloat() + (relative ? y[numvertices - 1] : 0);
 364                 x[numvertices] = t.parseFloat() + (relative ? x[numvertices - 1] : 0);
 365                 y[numvertices] = t.parseFloat() + (relative ? y[numvertices - 1] : 0);
 366                 numvertices++;
 367                 break;
 368             }
 369
 370             case 't': case 'q': {
 371                 type[numvertices-1] = TYPE_QUADRADIC;
 372                 if (command == 'q') {
 373                     c1x[numvertices-1] = t.parseFloat() + (relative ? x[numvertices - 1] : 0);
 374                     c1y[numvertices-1] = t.parseFloat() + (relative ? y[numvertices - 1] : 0);
 375                 } else if (numvertices > 1 && type[numvertices-2] == TYPE_QUADRADIC) {
 376                     c1x[numvertices-1] = 2 * x[numvertices - 1] - c1x[numvertices-2];
 377                     c1y[numvertices-1] = 2 * y[numvertices - 1] - c1y[numvertices-2];
 378                 } else {
 379                     c1x[numvertices-1] = x[numvertices-1];
 380                     c1y[numvertices-1] = y[numvertices-1];
 381                 }
 382                 x[numvertices] = t.parseFloat() + (relative ? x[numvertices - 1] : 0);
 383                 y[numvertices] = t.parseFloat() + (relative ? y[numvertices - 1] : 0);
 384                 numvertices++;
 385                 break;
 386             }
 387
 388             default:
 389                 // FIXME
 390         }
 391
 392         /*
 393         // invariant: after this loop, no two lines intersect other than at a vertex
 394         // FIXME: cleanup
 395         int index = numvertices - 2;
 396         for(int i=0; i<Math.min(numvertices - 3, index); i++) {
 397         for(int j = index; j < numvertices - 1; j++) {
 398
 399         // I'm not sure how to deal with vertical lines...
 400         if (x[i+1] == x[i] || x[j+1] == x[j]) continue;
 401
 402         float islope = (y[i+1] - y[i]) / (x[i+1] - x[i]);
 403         float jslope = (y[j+1] - y[j]) / (x[j+1] - x[j]);
 404         if (islope == jslope) continue;   // parallel lines can't intersect
 405
 406         float _x = (islope * x[i] - jslope * x[j] + y[j] - y[i]) / (islope - jslope);
 407         float _y = islope * (_x - x[i]) + y[i];
 408
 409         if (_x > Math.min(x[i+1], x[i]) && _x < Math.max(x[i+1], x[i]) &&
 410         _x > Math.min(x[j+1], x[j]) && _x < Math.max(x[j+1], x[j])) {
 411         // FIXME: something's not right in here.  See if we can do without fracturing line 'i'.
 412         for(int k = ++numvertices; k>i; k--) { x[k] = x[k - 1]; y[k] = y[k - 1]; }
 413         x[i+1] = _x;
 414         y[i+1] = _y;
 415         x[numvertices] = x[numvertices - 1];  x[numvertices - 1] = _x;
 416         y[numvertices] = y[numvertices - 1];  y[numvertices - 1] = _y;
 417         edges[numedges++] = numvertices - 1; numvertices++;
 418         index++;
 419         break;  // actually 'continue' the outermost loop
 420         }
 421         }
 422         }
 423         */
 424
 425     }
 426
 427 }