第六章图形与图像处理

第六章图形与图像处理管理科学工程学院王华杰

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/basilwang本章要点Android的图形处理基础Bitmap与BitmapFactory继承View实现绘图掌握Canvas、Paint、Path等绘图API双缓冲机制使用Matrix对图像进行几何变换通过drawBitmapMesh方法扭曲图像使用不同的Shader类渲染图形逐帧动画和补间动画SurfaceView本章内容一

使用简单图片二绘图三图形特效处理四逐帧（Frame)动画五补间（Tween)动画六SurfaceView的绘图机制一使用简单图片前面的Android应用中已经大量使用了简单图片，图片不仅可以使用ImageView来显示，也可作为Button、Window的背景。从广义的角度来看，Android应用中的图片不仅包括*.png、*.jpg、*.gif等各种格式的位图，也包括使用XML资源文件定义的各种Drawable对象。一使用简单图片使用Drawable对象

当我们为Android应用增加了Drawable资源以后，AndroidSDK会为这份资源在R清单文件中创建一个索引项：R.drawable.file_name。

接下来既可在XML资源文件中通过@drawable/file_name来访问该Drawable对象，也可在Java代码中通过R.drawable.file_name访问该Drawable对象。R.drawable.file_name是一个int类型的常量，它只代表Drawable对象的ID，如果Java程序中需要获取实际的Drawable对象，则可调用Resources的getDrawable(intid)方法来获取。一使用简单图片动手例子：

图片局部放大

对应项目android_04_ImageViewExample

一使用简单图片Bitmap和BitmapFactoryBitmap代表一张位图，BitmapDrawable里封装的图片就是一个Bitmap对象。我们可以把一个Bitmap对象包装成BitmapDrawable对象，可以调用BitmapDrawable的构造器

BitmapDrawabledrawalbe=newBitmapDrawable(bitmap);如果需要获取BitmapDrawable所包装的Bitmap对象，则可调用BitmapDrawable的getBitmap()方法，如下面的代码所示:

Bitmapbitmap=drawable.getBitmap();一使用简单图片Bitmap和BitmapFactory除此之外，Bitmap还提供了一些静态方法来创建新的Bitmap对象，例如如下常用方法。createBitmap(Bitmapsource,intx,inty,intwidth,intheight):从源位图source的指定坐标点（给定x,y)开始，从中截取宽width、高height，创建新的Bitmap对象。createScaledBitmap(Bitmapsrc,intdstWidth,intdstHeight,booleanfilter):对源位图src进行缩放，缩放成宽dstWidth、高dstHeight的新位图。createBitmap(intwidth,intheight,Bitmap.Configconfig):创建一个新位图createBitmap(Bitmapsource,intx,inty,intwidth,intheight,Matrixm,booleanfilter):从源位图source的指定坐标点（给定x,y)开始，从中截取宽width、高height，创建新的Bitmap对象，并按Matrix指定的规则进行变换。一使用简单图片BitmapFactory是一个工具类，它用于提供大量的方法，这些方法可用于从不同的数据源来解析、创建Bitmap对象。BitmapFactory包含了如下方法。decodeByteArray(byte[]data,intoffset,intlength):从指定字节数组的offset位置开始，将长度为length的字节数据解析成Bitmap对象decodeFile(StringpathName):从pathName指定的文件中解析、创建Bitmap对象。decodeFileDescriptor(FileDescriptorfd):用于从FileDescriptor对应的文件中解析、创建Bitmap对象decodeStream(inputStreamis):用于从指定输出流中解析、创建Bitmap对象一使用简单图片大部分时候，我们只要把图片放在/res/drawable目录下，就可以在程序中通过该图片对应的资源ID来获取封装该图片的Drawable对象。但由于手机系统的内存比较小，如果系统不停地去解析、创建Bitmap对象，可能由于前面创建Bitmap所占用的内存还没有回收，而导致程序运行时引发OutOfMemory错误。Android为Bitmap提供了两个方法来判断它是否已回收，以及强制Bitmap回收自己。booleanisRecycled():返回该Bitmap对象是否已被回收voidrecycle():强制一个Bitmap对象立即回收自己一使用简单图片除此之外，如果Android应用需要访问其他存储路径（比如SD卡中）的图片，都需要借助于BitmapFactory来解析、创建Bitmap对象。一使用简单图片动手例子：

查看/assets/目录下图片的查看器

对应项目android_06_ImageAssetsViewExample

二绘图除了使用已有的图片之外，Android应用常需要在运行时动态地生成图片，比如手机游戏的界面。这就需要借助于Android的绘图支持。Android的绘图应该继承View组件，并重写它的onDraw(Canvascanvas)方法即可。重写onDraw(Canvascanvas)方法时涉及一个绘图API:Canvas,Canvas代表了View使用的画布，它提供了以下各种方法绘制图形二绘图方法签名简要说明drawArc(RectFoval,floatstartAngle,floatsweepAngle,booleanuseCenter,Paintpaint)绘制弧drawBitmap(Bitmapbitmap,Rectsrc,Rectdst,Paintpaint)在指定点绘制从源位图中”挖取“的部分drawBitmap(Bitmapbitmap,floatleft,floattop,Paintpaint)在指定点绘制位图drawCircle(floatcx,floatcy,floatradius,Paintpaint)在指定点绘制圆形drawLine(floatstartX,floatstartY,floatstopX,floatstopY,Paintpaint)绘制一条线drawLines(float[]pts,intoffset,intcount,Paintpaint)绘制多条线drawOval(RectFoval,Paintpaint)绘制椭圆drawPath(Pathpath,Paintpaint)沿着指定Path绘制任意形状二绘图方法签名简要说明drawPoint(floatx,floaty,Paintpaint)绘制一个点drawPoints(float[]pts,intoffset,intcount,Paintpaint)绘制多个点drawRect(floatleft,floattop,floatright,floatbottom,Paintpaint)绘制矩形drawRoundRect(RectFrect,floatrx,flostry,Paintpaint)绘制圆角矩形drawText(Stringtext,intstart,intend,Paintpaint)绘制字符串drawTextOnPath(Stringtext,Pathpath,floathOffset,floatvOffset,Paintpaint)沿着路径绘制字符串clipRect(floatleft,floattop,floatright,floatbottom)剪切一个矩形区域clipRegion(Region)剪切指定区域二绘图除了前面定义的各种方法之外，Canvas还提供了如下方法进行变换rotate(floatdegrees,floatpx,floatpy):对Canvas执行旋转scale(floatsx,floatpx,floatpy):对Canvas执行缩放translate(floatdx,floatdy):移动Canvas.向右移动dx距离（dx为负即为向左移动）：向下移动dy距离（dy为负即为向上移动）。二绘图Canvas提供的上面的方法还涉及一个API:Paint,Paint代表了Canvas上的画笔，因此Paint类主要用于设置绘制风格，包括画笔颜色、画笔笔触粗细、填充风格等。Paint提供了如下方法二绘图方法签名简要说明setARGB(inta,intr,intg,intb)/setColor(intcolor)设置颜色setAlpha(inta)设置透明度setAntiAlias(booleanaa)设置是否抗锯齿setPathEffect(PathEffecteffect)设置绘制路径时的路径效果setShader(Shadershader)设置画笔的填充效果setShadowLayer(floatradius,floatdx,floatdy,intcolor)设置阴影setStrokeWidth(floatwidht)设置画笔的笔触宽度setStrokeJoin(PaintJointjoin)设置画笔拐弯处的连接风格setStyle(Paint.Stylestyle)设置Paint的填充风格setTextAlign(Paint.Alignalign)设置绘制文本时的文字的对齐方式setTextSize(floattextSize)设置绘制文本时的文字大小二绘图在Canvas提供的绘制方法中还用到一个API:Path,Path代表任意多条直线连接而成的任意图形，当Canvas根据Path绘制时，它可以绘制出任意的形状。二绘画动手例子：

绘制基本的集合图形

对应项目android_06_DrawSomethingExample

关键部分

自定义View组件，程序重写该View组件的onDraw(Canvas)方法

二绘图Path类从前面的程序可以看出，Android提供的Path是一个非常有用的类，它可以预先在View上将N个点连成一条”路径“，然后调用Canvas的drawPath(path,paint)即可沿着路径绘制图形。实际上Android还为路径绘制提供了PathEffect来定义绘制效果，PathEffect包含了如下子类（每个子类代表一种绘制效果）：

ComposePathEffectCornerPathEffectDashPathEffectDiscretePathEffectPathDashPathEffectSumPathEffect二绘画动手例子：

*使用不同效果绘制路径

对应项目android_06_DrawPathExample

二绘图除此之外，Android的Canvas还提供了一个drawTextOnPath(Stringtext,Pathpath,floathOffset,floatvOffset,Paintpaint)方法，该方法可以沿着Path绘制文本。其中hOffset参数指定水平偏移、vOffset参数指定垂直偏移。二绘画动手例子：*对应Path路径绘制文本

对应项目android_06_DrawTextOnPathExample

二绘图绘制游戏动画

掌握了Canvas绘画后，如果需要实现游戏动画也是非常简单的。动画其实就是不断地重复调用View组件的onDraw(Canvascanvas)方法，如果每次在View组件上绘制的图形并不相同，就形成动画二绘图绘制游戏动画

为了让View组件上绘制的图形发生改变（无非是位置、大小、角度等发生改变），这就需要程序记住这些状态数据--如果需要游戏动画随用户操作而改变，就为用户动作编写事件监听器，在监听器中修改数据；如果需要游戏动画“自动”改变，就需要使用定时器（Timer),让Timer控制这些状态数据定期修改二绘图绘制游戏动画

不管使用哪种方式，每次View组件上的图形状态数据发生了改变，都应该通知View组件重写调用onDraw(Canvascanvas)方法重绘该组件。通知View重绘可调用invalidate(在UI线程中）或postInvalidate(在非UI线程中）二绘画动手例子：

弹球对应项目android_06_BumpBallExample

二绘画绘制游戏动画本示例要实现一个画图板，当用户在触摸屏上移动时，即可在屏幕上绘制任意的图形动手例子：DrawSomething对应项目android_06_DrawSomethingAnimationExample

二绘画思考：1怎么使用户在触摸屏上自由的画曲线？2每次OnDraw重绘时，原有的内容会丢失，怎么解决？

二绘画思考：1怎么使用户在触摸屏上自由的画曲线？

实际上利用drawLine来画直线，每条直线都是从上一次拖动事件发生点画到本次拖动事件发生点。当用户在触摸屏上移动时，两次拖动事件发生的距离很小，多条极短的直线连起来，看起来就是曲线了。借助于Android提供的Path类，可以非常方便地实现这种效果。2每次OnDraw重绘时，原有的内容会丢失，怎么解决？

当程序需要在指定View上进行绘制时，程序并不直接绘制到该View组件上，而是先绘制到一个内存中的Bitmap图片，等到内存中的Bitmaip绘制好后，在一次性将Bitmap绘制到View组件上

，也就是所谓的“双缓冲”技术三图形特效处理(Matrix)Andoird除了前面介绍的这些图形支持外，还提供了一些额外的图形特效支持，如Matrix三图形特效处理(Matrix)Matrix是Android提供的一个矩阵工具类，它本身并不能对图像或组件进行变换，但它可与其他API结合来控制图形、组件的变换使用Matrix控制图像或组件的步骤如下。1获取Matrix对象，该Matrix对象即可新创建，也可直接获取其他对象内封装的Matrix(例如Transformation对象内部就封装了Matrix)。2调用Matrix的方法进行平移、旋转、缩放、倾斜等3将程序对Matrix所做的变换应用到指定图像或组件三图形特效处理(Matrix)Matrix不仅可用于控制图形的平移、旋转、缩放、倾斜变换，也可以控制View组件进行平移、旋转和缩放等。三图形特效处理(Matrix)Matrix提供了如下方法来控制平移、旋转和缩放setTranslate(floatdx,floatdy):控制Matrix进行平移setRotate(floatdegrees,floatpx,floatpy):设置以px、py为轴心进行旋转，degrees为控制旋转的角度setScale(floatsx,floatsy,floatpx,floatpy):设置Matrix以px、py为轴心进行缩放，sx、sy控制了X、Y方向上的缩放比例setSkew(floatkx,floatky,floatpx,floatpy):控制Matrix以px、py为轴心进行倾斜。kx、ky为x、y方向上的倾斜距离。三图形特效处理(Matrix)一旦对Matrix进行了变换，接下来就可应用该Matrix对图形进行控制了。例如Canvas就提供了一个drawBitmap(Bitmapbitmap,Matrixmatrix,Paintpaint)方法，调用该方法就可以在绘制bitmap时应用Matrix上的变换三图形特效处理(Matrix)动手例子：

键盘控制图形进行Matrix变换(上下键缩放，左右键倾斜）对应项目android_06_KeyboardMatrixExample三图形特效处理(Matrix)动手例子：

飞机”向上“飞行（通过控制背景图片下移）

对应项目android_06_PlaneMoveBackExample四逐帧动画逐帧（Frame)是最容易理解的动画，开发者把动画过程的每张静态图片都收集起来，然后由Android来控制依次显示这些静态图片，利用人眼“视觉暂留”的原理，给用户造成“动画”的错觉。逐帧动画的动画原理与放电影的原理完全一样。四AnimationDrawable与逐帧动画定义逐帧动画非常简单，只要在<animation-list.../>元素中使用<item.../>子元素定义动画的全部帧，并指定各帧的持续时间即可。定义逐帧动画的语法格式如下：<?xmlversion="1.0"encoding="utf-8"?><animation-listxmlns:android=/apk/res/androidandroid:oneshot=["true"|"false"]><itemandroid:drawable="@[package:]drawable/drawable_resource_name"android:duration="integer"/></animation-list>四AnimationDrawable与逐帧动画上面的语法格式中android:onshot控制该动画是否循环播放，如果该参数指定为true,则动画将不会循环播放；否则该动画将会循环播放。每个<item.../>子元素添加一帧。四AnimationDrawable与逐帧动画Android完全支持在Java代码中创建逐帧动画，如果开发者喜欢，开发者完全可以先创建AnimationDrawable对象，然后调用addFrame(Drawableframe,intduration)向该动画中添加帧，每调用一次addFrame方法，就向<animation-list.../>元素中添加一个<item.../>子元素。四AnimationDrawable与逐帧动画一旦程序获取了AnimationDrawable对象之后，接下来就可用ImageView把AnimationDrawable显示出来---习惯上把AnimationDrawable设成ImageView的背景即可。四AnimationDrawable与逐帧动画动手例子：

控制动画的播放和停止对应项目android_06_FrameAnimationExample关键代码（res\anim\fat_po.xml)<animation-listxmlns:android="/apk/res/android"android:oneshot="false"><itemandroid:drawable="@drawable/fat_po_f01"android:duration="60"/><itemandroid:drawable="@drawable/fat_po_f02"android:duration="60"/></animation-list>四AnimationDrawable与逐帧动画需要指出的是，AnimationDrawable代表的动画默认是不播放的，必须在程序中启动动画播放才可以。AnimationDrawable提供了如下两个方法来开始、停止动画。start():开始播放动画。stop():停止播放动画。四AnimationDrawable与逐帧动画动手例子：

在指定点爆炸对应项目android_06_BlastFrameAnimationExample四AnimationDrawable与逐帧动画前面介绍“雷电”飞机游戏时已经提到，当敌机与用户自己的飞机碰撞、或者自己的飞机发射的子弹与敌机碰撞时，都应该在碰撞点播放“飞机爆炸”的动画。

爆炸效果实际上是一个逐帧动画，开发者需要收集从开始爆炸到爆炸结束的所有静态图片，再将这些图片定义成一个逐帧动画，接着在碰撞点播放该逐帧动画即可。

本示例为了突出此处的“主题”---在指定点爆炸，并未增加飞机控制这些细节，只是简单地检测触摸屏事件，当用户触摸触摸屏时，程序将会在触碰点“爆炸”。五补间（Tween)动画Android除了支持逐帧动画之外，也提供了对补间（Tween)动画的支持，补间动画就是开发者只需要指定动画开始、动画结束“关键帧”，而动画变化的“中间帧”由系统计算、并补齐。五补间（Tween)动画补间动画所定义的开始帧、结束帧其实只是一些简单的变化。比如图形大小的缩放、旋转角度的改变等。Android使用Animation代表抽象的动画类，它包括如下几个子类。AlphaAnimation:透明度改变的动画。创建该动画时要指定动画开始的透明度、结束时的透明度和动画的持续时间。其中透明度可从0变化到1ScaleAnimation:大小缩放的动画。创建该动画时需要指定动画开始时的缩放比（以X、Y轴的缩放参数来表示）、结束时动画的缩放比（以X、Y轴的缩放参数来表示），并指定动画持续时间。由于缩放时以不同点为中心缩放效果并不相同，因此指定缩放动画时还要通过pivotX、privotY来指定缩放中心的坐标五补间（Tween)动画TranslateAnimation:位移变化的动画，创建该动画时只要指定动画开始时的位置（以X、Y坐标来表示）、结束时的位置（以X、Y坐标来表示），并指定动画持续时间即可RotateAnimation:旋转动画，创建该动画时只要指定动画开始时的旋转角度、结束时的旋转角度，并制定动画持续时间即可。由于旋转时以不同点为中心旋转效果并不相同，因此指定旋转动画时还要通过pivotX、pivotY来指定“旋转轴心”的坐标五补间（Tween)动画一旦为补间动画指定了3个必要信息，Android就会根据动画的开始帧、结束帧、动画持续时间计算出需要在中间“补入”多少帧，并计算所有补入帧的图形。当用户浏览补间动画时，他看到的依然是“逐帧动画”

为了控制在动画期间需要动态“补入”多少帧，具体在动画运行的那些时刻补入帧，需要借助于Interpolator。五补间（Tween)动画

Interpolator根据特定算法计算出整个动画所需要动态插入帧的密度和位置，简单地说，Interpolator负责控制动画的变化速度，这就使得基本的动画效果（Alpha、Scale、Translate、Rotate)能以匀速变化、加速、减速、抛物线速度等各种速度变化。Interpolator是一个接口，它定义了搜有Interpolator都需要实现的方法：floatgetInterpolation(floatinput),开发者完全可以通过实现Interpolator来控制动画的变化速度。五补间（Tween)动画

Android为Interpolator提供了如下几个实现类，分别用于实现不同动画变化速度。LinearInterpolator:动画以均匀的速度改变AccelerateInterpolator:在动画开始的地方改变速度较慢，然后开始加速。AccelerateDecelerateInterpolator:在动画开始、结束的地方改变速度较慢，在中间的时候加速CycleInterpolator:动画循环播放特定的次数，变化速度按正弦曲线改变DecelerateInterpolator:在动画开始的地方改变速度较快，然后开始减速。五补间（Tween)动画为了在动画资源文件中指定补间动画所使用的Interpolator,定义补间动画的<set.../>元素支持一个android:interpolator属性，该属性的属性值可指定为Android默认支持的Interpolator.

例如：@android:anim/linear_interpolator@android:anim/accelerate_interpolator@android:anim/decelerate_interpolator其实上面的写法很有规律，他们就是把系统提供的Interpolator实现类的类名的驼峰写法改为中划线写法即可。五补间（Tween)动画一旦在程序中通过AnimationUtils得到代表补间动画的Animation之后，接下来就可调用View的startAnimation(Animationanim)方法开始对View执行动画了。虽然Android允许在程序中创建Animation对象，但实际上一般都会采用动画资源文件来定义补间动画五补间（Tween)动画一旦在程序中通过AnimationUtils得到代表补间动画的Animation之后，接下来就可调用View的startAnimation(Animationanim)方法开始对View执行动画了。虽然Android允许在程序中创建Animation对象，但实际上一般都会采用动画资源文件来定义补间动画五补间