Quartz 2D編程指南(1) － 概覽
Quartz 2D編程指南(2) － 圖形上下文(Graphics Contexts)

一個(gè)Graphics Context表示一個(gè)繪制目標(biāo)。它包含繪制系統(tǒng)用于完成繪制指令的繪制參數(shù)和設(shè)備相關(guān)信息。Graphics Context定義了基本的繪制屬性，如顏色、裁減區(qū)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(chuàng)建函數(shù)、Mac OS X框架或IOS的UIKit框架提供的函數(shù)。Quartz提供了多種Graphics Context的創(chuàng)建函數(shù)，包括bitmap和PDF，我們可以使用這些Graphics Context創(chuàng)建自定義的內(nèi)容。

本章介紹了如何為不同的繪制目標(biāo)創(chuàng)建Graphics Context。在代碼中，我們用CGContextRef來表示一個(gè)Graphics Context。當(dāng)獲得一個(gè)Graphics Context后，可以使用Quartz 2D函數(shù)在上下文(context)中進(jìn)行繪制、完成操作(如平移)、修改圖形狀態(tài)參數(shù)(如線寬和填充顏色)等。

在iOS中的視圖Graphics Context進(jìn)行繪制
在iOS應(yīng)用程序中，如果要在屏幕上進(jìn)行繪制，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)UIView對(duì)象，并實(shí)現(xiàn)它的drawRect:方法。視圖的drawRect:方法在視圖顯示在屏幕上及它的內(nèi)容需要更新時(shí)被調(diào)用。在調(diào)用自定義的drawRect:后，視圖對(duì)象自動(dòng)配置繪圖環(huán)境以便代碼能立即執(zhí)行繪圖操作。作為配置的一部分，視圖對(duì)象將為當(dāng)前的繪圖環(huán)境創(chuàng)建一個(gè)Graphics Context。我們可以通過調(diào)用UIGraphicsGetCurrentContext函數(shù)來獲取這個(gè)Graphics Context。

UIKit默認(rèn)的坐標(biāo)系統(tǒng)與Quartz不同。在UIKit中，原點(diǎn)位于左上角，y軸正方向?yàn)橄蛳?。UIView通過將修改Quartz的Graphics Context的CTM[原點(diǎn)平移到左下角，同時(shí)將y軸反轉(zhuǎn)(y值乘以-1)]以使其與UIView匹配。

在Mac OS X中創(chuàng)建一個(gè)窗口Graphics Context
在Mac OS X中繪制時(shí)，我們需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)窗口Graphics Context。Quartz 2D API 沒有提供函數(shù)來獲取窗口Graphics Context。取而代之的是用Cocoa框架來獲取一個(gè)窗口上下文。

我們可以在Cocoa應(yīng)用程序的drawRect:中獲取一個(gè)Quartz Graphics Context，如下代碼所示：

復(fù)制代碼 CGContextRef myContext = [[NSGraphicsContext currentContext] graphicsPort];

currentContext方法在當(dāng)前線程中返回NSGraphicsContext實(shí)例。graphicsPort方法返回一個(gè)低級(jí)別、平臺(tái)相關(guān)的Graphics Context(Quartz Graphics Context)。

在獲取到Graphics Context后，我們可以在Cocoa應(yīng)用程序中調(diào)用任何Quartz 2D的繪制函數(shù)。我們同樣可以將Quartz 2D與Cocoa繪制操作混合使用。如圖2-1是一個(gè)在Cocoa視圖中用Quartz 2D繪制的實(shí)例。繪圖由兩個(gè)長(zhǎng)方形組成(一個(gè)不透明的紅色長(zhǎng)方形和半透明的藍(lán)色長(zhǎng)方形)。


為了實(shí)現(xiàn)圖2-1實(shí)例，需要先創(chuàng)建一個(gè)Cocoa應(yīng)用程序。在Interface Builder中，拖動(dòng)一個(gè)Custom View到窗口中，并子類化。然后實(shí)現(xiàn)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繪制代碼。

引用

注：NSView的drawRect:方法在每次視圖需要繪制時(shí)自動(dòng)調(diào)用。

復(fù)制代碼 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.為視圖獲取一個(gè)Graphics Context
2.插入繪圖代碼的地方。以下四行是使用Quartz 2D函數(shù)的例子
3.設(shè)置完全不透明的紅色填充色。
4.填充一個(gè)長(zhǎng)方形，其原點(diǎn)為(0, 0), 大小為(200, 100)
5.設(shè)置半透明的藍(lán)色填充色。
6.填充一個(gè)長(zhǎng)方形，其原點(diǎn)為(0, 0), 大小為(100, 200)

創(chuàng)建一個(gè)PDF Graphics Context
當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)PDF Graphics Context并繪制時(shí)，Quartz將繪制操作記錄為一系列的PDF繪制命令并寫入文件中。我們需要提供一個(gè)PDF輸出的位置及一個(gè)默認(rèn)的media box(用于指定頁(yè)面邊界的長(zhǎng)方形)。圖2-2顯示了在PDF Graphics Context中繪制及在preview打開PDF的結(jié)果。


Quartz 2D API提供了兩個(gè)函數(shù)來創(chuàng)建PDF Graphics Context:

• CGPDFContextCreateWithURL：當(dāng)你需要用Core Foundation URL指定pdf輸出的位置時(shí)使用該函數(shù)。代碼清單2-2顯示了該函數(shù)的使用方法(代碼2-2及后面代碼的詳細(xì)解釋略)：

復(fù)制代碼 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(dāng)需要將pdf輸出發(fā)送給數(shù)據(jù)用戶時(shí)使用該方法。代碼清單2-3顯示了該函數(shù)的使用方法：

復(fù)制代碼 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(diào)用MyPDFContextCreate程序及繪制操作。

復(fù)制代碼 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(nèi)容(圖片，文本，繪制路徑)繪制到pdf中，并能添加鏈接及加密。

創(chuàng)建位圖Graphics Context
一個(gè)位圖Graphics Context接受一個(gè)指向內(nèi)存緩存(包含位圖存儲(chǔ)空間)的指針，當(dāng)我們繪制一個(gè)位圖Graphics Context時(shí)，該緩存被更新。在釋放Graphics Context后，我們將得到一個(gè)我們指定像素格式的全新的位圖。

引用

注：位圖Graphics Context有時(shí)用于后臺(tái)繪制。CGLayer對(duì)象優(yōu)化了后臺(tái)繪制，因?yàn)镼uartz在顯卡上緩存了層。

引用

iOS提示：iOS應(yīng)用程序使用了UIGraphicsBeginImageContextWithOptions取代Quartz低層函數(shù)。如果使用Quartz創(chuàng)建一下后臺(tái)bitmap，bitmap Graphics Context使用的坐標(biāo)系統(tǒng)是Quartz默認(rèn)的坐標(biāo)系統(tǒng)。而使用UIGraphicsBeginImageContextWithOptions創(chuàng)建圖形上下文，UIKit將會(huì)對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)使用與UIView對(duì)象的圖形上下文一樣的轉(zhuǎn)換。這允許應(yīng)用程序使用相同的繪制代碼而不需要擔(dān)心坐標(biāo)系統(tǒng)問題。雖然我們的應(yīng)用程序可以手動(dòng)調(diào)整CTM達(dá)到相同的效果，但這種做沒有任何好處。

我們使用CGBitmapContextCreate來創(chuàng)建位圖Graphics Context，該函數(shù)有如下參數(shù)：

• data：一個(gè)指向內(nèi)存目標(biāo)的指針，該內(nèi)存用于存儲(chǔ)需要渲染的圖形數(shù)據(jù)。內(nèi)存塊的大小至少需要(bytePerRow * height)字節(jié)。
• 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(nèi)存中一個(gè)像素的每個(gè)組件使用的位數(shù)。例如，一個(gè)32位的像素格式和一個(gè)rgb顏色空間，我們可以指定每個(gè)組件為8位。
• bytesPerRow：指定位圖每行的字節(jié)數(shù)。
• colorspace：顏色空間用于位圖上下文。在創(chuàng)建位圖Graphics Context時(shí)，我們可以使用灰度(gray), RGB, CMYK, NULL顏色空間。
• bitmapInfo：位圖的信息，這些信息用于指定位圖是否需要包含alpha組件，像素中alpha組件的相對(duì)位置(如果有的話)，alpha組件是否是預(yù)乘的，及顏色組件是整型值還是浮點(diǎn)值。

代碼清單2-5顯示了如何創(chuàng)建位圖Graphics Context。當(dāng)向位圖Graphics Context繪圖時(shí)，Quartz將繪圖記錄到內(nèi)存中指定的塊中。

復(fù)制代碼 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(diào)用MyCreateBitmapContext 創(chuàng)建一個(gè)位圖Graphics Context，使用位圖Graphics Context來創(chuàng)建CGImage對(duì)象，然后將圖片繪制到窗口Graphics Context中。繪制結(jié)果如圖2-3所示：

復(fù)制代碼 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(jié)了位圖Graphics Context支持的像素格式，相關(guān)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(shù))和bpc(每個(gè)組件的位數(shù))來表示。表格同時(shí)也包含與像素格式相關(guān)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，這一操作是人為的較正在位圖中繪制文本或形狀時(shí)產(chǎn)生的鋸齒邊緣。當(dāng)位圖的分辯率明顯低于人眼的分辯率時(shí)就會(huì)產(chǎn)生鋸齒。為了使位圖中的對(duì)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(diào)用CGContextSetShouldAntialias來關(guān)閉位圖Graphics Context的反鋸齒效果。反鋸齒設(shè)置是圖形狀態(tài)的一部分。
可以調(diào)用函數(shù)CGContextSetAllowsAntialiasing來控制一個(gè)特定Graphics Context是否支持反鋸齒；false表示不支持。該設(shè)置不是圖形狀態(tài)的一部分。當(dāng)上下文及圖形狀態(tài)設(shè)置為true時(shí)，Quartz執(zhí)行反鋸齒。



獲取打印的Graphics Context
Mac OS X中的Cocoa應(yīng)用程序通過自定義的NSView子類來實(shí)現(xiàn)打印。一個(gè)視圖通過調(diào)用print:方法來進(jìn)行打印。然后視圖以打印機(jī)為目標(biāo)創(chuàng)建一個(gè)Graphics Context，并調(diào)用drawRect:方法。應(yīng)用程序使用與在屏幕進(jìn)行繪制相同的繪制代碼。我們同樣可以自定義drawRect: 方法將圖形繪制到打印機(jī)。