变换 - 《ZetCode 中文系列教程》

平移
旋转
缩放
剪切
甜甜圈

原文： https://zetcode.com/gfx/java2d/transformations/

在 Java 2D 编程教程的这一部分中，我们将讨论变换。

仿射变换由零个或多个线性变换（旋转，缩放或剪切）和平移（移位）组成。几个线性变换可以组合成一个矩阵。旋转是使刚体绕固定点移动的变换。缩放是一种放大或缩小对象的变换。比例因子在所有方向上都是相同的。平移是使每个点在指定方向上移动恒定距离的变换。剪切是一种使对象垂直于给定轴移动的变换，该值在轴的一侧比另一侧更大。数据来源：（wikipedia.org，freedictionary.com）

AffineTransform是 Java 2D 中用于执行仿射变换的类。

平移

以下示例描述了一个简单的平移。

TranslationEx.java

package com.zetcode;
import java.awt.Color;
import java.awt.EventQueue;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Graphics2D;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
class Surface extends JPanel {
    private void doDrawing(Graphics g) {
        Graphics2D g2d = (Graphics2D) g.create();
        g2d.setPaint(new Color(150, 150, 150));
        g2d.fillRect(20, 20, 80, 50);
        g2d.translate(150, 50);
        g2d.fillRect(20, 20, 80, 50);
        g2d.dispose();
    }
    @Override
    public void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);
        doDrawing(g);
    }
}
public class TranslationEx extends JFrame {
    public TranslationEx() {
        initUI();
    }
    private void initUI() {
        add(new Surface());
        setTitle("Translation");
        setSize(300, 200);
        setLocationRelativeTo(null);        
        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    }
    public static void main(String[] args) {
        EventQueue.invokeLater(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                TranslationEx ex = new TranslationEx();
                ex.setVisible(true);
            }
        });                    
    }
}

该示例绘制一个矩形。然后，我们进行平移并再次绘制相同的矩形。

g2d.translate(150, 50);

这条线将Graphics2D上下文的原点移到新点。

变换 - 图1

图：平移

旋转

下一个示例演示了旋转。

RotationEx.java

package com.zetcode;
import java.awt.Color;
import java.awt.EventQueue;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Graphics2D;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
class Surface extends JPanel {
    private void doDrawing(Graphics g) {
        Graphics2D g2d = (Graphics2D) g.create();
        g2d.setPaint(new Color(150, 150, 150));
        g2d.fillRect(20, 20, 80, 50);
        g2d.translate(180, -50);
        g2d.rotate(Math.PI/4);
        g2d.fillRect(80, 80, 80, 50);
        g2d.dispose();
    }
    @Override
    public void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);
        doDrawing(g);
    }
}
public class RotationEx extends JFrame {
    public RotationEx() {
        initUI();
    }
    private void initUI() {
        setTitle("Rotation");
        add(new Surface());
        setSize(300, 200);
        setLocationRelativeTo(null);        
        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    }
    public static void main(String[] args) {
        EventQueue.invokeLater(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                RotationEx ex = new RotationEx();
                ex.setVisible(true);
            }
        });                    
    }
}

该示例绘制一个矩形，执行平移和旋转，然后再次绘制相同的矩形。

g2d.rotate(Math.PI/4);

rotate()方法执行旋转。请注意，旋转参数以弧度为单位。

变换 - 图2

图：旋转

缩放

下一个示例演示对象的缩放。缩放是通过scale()方法完成的。在此方法中，我们提供了两个参数。它们是 x 比例因子和 y 比例因子，通过它们分别沿 x 或 y 轴缩放坐标。

ScalingEx.java

package com.zetcode;
import java.awt.Color;
import java.awt.EventQueue;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Graphics2D;
import java.awt.geom.AffineTransform;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
class Surface extends JPanel {
    private void doDrawing(Graphics g) {
        Graphics2D g2d = (Graphics2D) g.create();
        g2d.setColor(new Color(150, 150, 150));
        g2d.fillRect(20, 20, 80, 50);
        AffineTransform tx1 = new AffineTransform();
        tx1.translate(110, 22);
        tx1.scale(0.5, 0.5);
        g2d.setTransform(tx1);
        g2d.fillRect(0, 0, 80, 50);
        AffineTransform tx2 = new AffineTransform();
        tx2.translate(170, 20);
        tx2.scale(1.5, 1.5);
        g2d.setTransform(tx2);
        g2d.fillRect(0, 0, 80, 50);
        g2d.dispose();
    }
    @Override
    public void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);
        doDrawing(g);
    }
}
public class ScalingEx extends JFrame {
    public ScalingEx() {
        initUI();
    }
    private void initUI() {
        add(new Surface());
        setTitle("Scaling");
        setSize(330, 160);
        setLocationRelativeTo(null);
        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    }
    public static void main(String[] args) {
        EventQueue.invokeLater(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                ScalingEx ex = new ScalingEx();
                ex.setVisible(true);
            }
        });
    }
}

我们有一个矩形。首先，我们将其按比例缩小，然后再按比例放大。

AffineTransform tx2 = new AffineTransform();
tx2.translate(170, 20);
tx2.scale(1.5, 1.5);

另一种缩放将添加到第一个。因此，我们需要创建并应用新的仿射变换。

变换 - 图3

图：缩放

剪切

在以下示例中，我们执行剪切。我们使用share()方法。

ShearingEx.java

package com.zetcode;
import java.awt.Color;
import java.awt.EventQueue;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Graphics2D;
import java.awt.Rectangle;
import java.awt.geom.AffineTransform;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
class Surface extends JPanel {
    private void doDrawing(Graphics g) {
        Graphics2D g2d = (Graphics2D) g.create();
        AffineTransform tx1 = new AffineTransform();
        tx1.translate(50, 90);
        g2d.setTransform(tx1);
        g2d.setPaint(Color.green);
        g2d.drawRect(0, 0, 160, 50);
        AffineTransform tx2 = new AffineTransform();
        tx2.translate(50, 90);
        tx2.shear(0, 1);
        g2d.setTransform(tx2);
        g2d.setPaint(Color.blue);
        g2d.draw(new Rectangle(0, 0, 80, 50));
        AffineTransform tx3 = new AffineTransform();
        tx3.translate(130, 10);
        tx3.shear(0, 1);
        g2d.setTransform(tx3);
        g2d.setPaint(Color.red);
        g2d.drawRect(0, 0, 80, 50);
        g2d.dispose();
    }
    @Override
    public void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);
        doDrawing(g);
    }
}
public class ShearingEx extends JFrame {
    public ShearingEx() {
        initUI();
    }
    private void initUI() {
        add(new Surface());
        setTitle("Shearing");
        setSize(330, 270);
        setLocationRelativeTo(null);
        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    }
    public static void main(String[] args) {
        EventQueue.invokeLater(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                ShearingEx ex = new ShearingEx();
                ex.setVisible(true);
            }
        });
    }
}

在此示例中，我们以三种不同的颜色绘制了三个矩形。它们形成一个结构。他们两个被剪掉了。

tx2.shear(0, 1);

这两个参数是乘数，坐标在 x 和 y 轴的方向上移动。

变换 - 图4

图：抖动

甜甜圈

在下面的示例中，我们通过旋转椭圆来创建复杂的形状。

DonutEx.java

package com.zetcode;
import java.awt.BasicStroke;
import java.awt.Color;
import java.awt.Dimension;
import java.awt.EventQueue;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Graphics2D;
import java.awt.RenderingHints;
import java.awt.geom.AffineTransform;
import java.awt.geom.Ellipse2D;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
class Surface extends JPanel {
    private void doDrawing(Graphics g) {
        Graphics2D g2d = (Graphics2D) g.create();
        RenderingHints rh = new RenderingHints(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING,
                RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
        rh.put(RenderingHints.KEY_RENDERING,
                RenderingHints.VALUE_RENDER_QUALITY);
        g2d.setRenderingHints(rh);
        Dimension size = getSize();
        double w = size.getWidth();
        double h = size.getHeight();
        Ellipse2D e = new Ellipse2D.Double(0, 0, 80, 130);
        g2d.setStroke(new BasicStroke(1));
        g2d.setPaint(Color.gray);
        for (double deg = 0; deg < 360; deg += 5) {
            AffineTransform at =
                    AffineTransform.getTranslateInstance(w / 2, h / 2);
            at.rotate(Math.toRadians(deg));
            g2d.draw(at.createTransformedShape(e));
        }
    }
    @Override
    public void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);
        doDrawing(g);
    }
}
public class DonutEx extends JFrame {
    public DonutEx() {
        initUI();
    }
    private void initUI() {
        add(new Surface());
        setTitle("Donut");
        setSize(370, 320);
        setLocationRelativeTo(null);
        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    }
    public static void main(String[] args) {
        EventQueue.invokeLater(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                DonutEx ex = new DonutEx();
                ex.setVisible(true);
            }
        });
    }
}

在此示例中，我们创建一个甜甜圈形状。

Ellipse2D e = new Ellipse2D.Double(0, 0, 80, 130);
g2d.setStroke(new BasicStroke(1));
g2d.setPaint(Color.gray);

刚开始时有一个椭圆。

for (double deg = 0; deg < 360; deg += 5) {
    AffineTransform at =
            AffineTransform.getTranslateInstance(w / 2, h / 2);
    at.rotate(Math.toRadians(deg));
    g2d.draw(at.createTransformedShape(e));
}

旋转几圈后，有一个甜甜圈。

在 Java 2D 教程的这一部分中，我们讨论了变换。