Класс AlphaComposite

Класс AlphaComposite реализует базовые правила альфа-композитинга для объединения исходных и целевых цветов, чтобы добиться эффектов смешивания и прозрачности с графикой и изображениями. Указанные правила, реализуемые этим классом, представляют собой базовый набор из 12 правил, описанных в статье Т. Портера и Т. Даффа «Композитинг цифровых изображений» (SIGGRAPH 84, 253–259). Остальная часть документации предполагает некоторую осведомленность с определениями и концепциями, изложенными в этой статье.

Этот класс расширяет стандартные уравнения, определенные Портером и Даффом, добавив один дополнительный фактор. Экземпляр класса AlphaComposite может содержать значение альфа, которое используется для изменения непрозрачности или покрытия каждого исходного пикселя перед его использованием в уравнениях смешивания.

Важно отметить, что уравнения, определенные в статье Портера и Даффа, все определены для работы с цветовыми компонентами, предварительно умноженными на соответствующие компоненты альфа. Поскольку классы ColorModel и Raster позволяют хранить данные пикселей в предварительно умноженном или неумноженном виде, все входные данные должны быть приведены к предварительно умноженному виду перед применением уравнений, а все результаты, возможно, потребуют корректировки до требуемого формата назначения перед хранением значений пикселей.

Также обратите внимание, что этот класс определяет только уравнения для комбинирования цветовых и альфа-значений в чисто математическом смысле. Точное применение его уравнений зависит от способа получения данных из источников и их хранения в пунктах назначения. Дополнительную информацию см. в разделе Особенности реализации.

В описании уравнения смешивания в статье Портера и Даффа используются следующие факторы:

Используя эти факторы, Портер и Дафф определяют 12 способов выбора факторов смешивания F_s и F_d для получения каждого из 12 желаемых визуальных эффектов. Уравнения для определения F_s и F_d приведены в описаниях 12 статических полей, которые определяют визуальные эффекты. Например, описание для SRC_OVER указывает, что F_s = 1 и F_d = (1-A_s). После того, как набор уравнений для определения факторов смешивания известен, их можно применить к каждому пикселю, чтобы получить результат, используя следующий набор уравнений:

Fs = f(Ad)
      Fd = f(As)
      Ar = As*Fs + Ad*Fd
      Cr = Cs*Fs + Cd*Fd

Следующие факторы будут использоваться для обсуждения наших расширений уравнения смешивания в статье Портера и Даффа:

Подготовка входных данных

Класс AlphaComposite определяет дополнительное значение альфа, которое применяется к исходному альфа-значению. Это значение применяется так, как будто сначала применено неявное правило SRC_IN к исходному пикселю относительно пикселя с указанным альфа, умножив как исходный альфа, так и исходные цвета на альфа в AlphaComposite. Это приводит к следующему уравнению для получения альфа, используемого в уравнении смешивания Портера и Даффа:

As = Asr * Aac

Cs = Csr * Asr * Aac     (if source is not premultiplied)
      Cs = Csr * Aac           (if source is premultiplied)

Ad = Adr

Цветовые компоненты назначения должны быть скорректированы только в том случае, если они не в предварительно умноженном формате:

Cd = Cdr * Ad    (if destination is not premultiplied)
      Cd = Cdr         (if destination is premultiplied)

Применение уравнения смешивания

Откорректированные значения A_s, A_d, C_s и C_d используются в стандартных уравнениях Портера и Даффа для расчета факторов смешивания F_s и F_d, а затем полученных предварительно умноженных компонентов A_r и C_r.

Подготовка результатов

Результаты необходимо скорректировать только в том случае, если они должны быть сохранены обратно в буфер назначения, содержащий данные, которые не предварительно умножены, используя следующие уравнения:

Adf = Ar
      Cdf = Cr                 (if dest is premultiplied)
      Cdf = Cr / Ar            (if dest is not premultiplied)

Учет производительности

По соображениям производительности предпочтительно, чтобы объекты Raster , передаваемые методу compose объекта CompositeContext, созданного классом AlphaComposite, имели предварительно умноженные данные. Однако если исходный Raster или целевой Raster не предварительно умножены, перед и после операции композитинга выполняются соответствующие преобразования.

Особенности реализации

• Многие источники, такие как некоторые типы непрозрачных изображений, перечисленные в классе BufferedImage, не хранят значения альфа-канала для своих пикселей. Такие источники предоставляют альфа-значение 1.0 для всех своих пикселей.
• Многие целевые изображения также не имеют места для хранения значений альфа-канала, полученных в результате вычислений смешивания, выполняемых этим классом. Таким образом, такие целевые изображения неявно отбрасывают полученные значения альфа-канала, которые производит этот класс. Рекомендуется, чтобы такие целевые изображения обрабатывали свои сохраненные цветовые значения как непредво-умноженные и делили полученные цветовые значения на полученное значение альфа-канала перед сохранением цветовых значений и отбрасыванием значения альфа-канала.
• Точность результатов зависит от способа хранения пикселей в целевом изображении. Формат изображения, который предоставляет как минимум 8 бит памяти на каждый цветовой и альфа-компонент, по меньшей мере, подходит для использования в качестве целевого изображения для последовательности от нескольких до дюжины операций композитинга. Формат изображения с менее чем 8 битами памяти на компонент имеет ограниченное применение для одной или двух операций композитинга, прежде чем ошибки округления будут доминировать в результатах. Формат изображения, который не хранит цветовые компоненты раздельно, не является хорошим кандидатом для любого типа полупрозрачного смешивания. Например, BufferedImage.TYPE_BYTE_INDEXED не следует использовать в качестве целевого изображения для операции смешивания, потому что каждая операция может вводить большие ошибки из-за необходимости выбора пикселя из ограниченной палитры для соответствия результатам уравнений смешивания.
• Почти все форматы хранят пиксели в виде дискретных целых чисел, а не в виде чисел с плавающей запятой, используемых в приведенных выше эталонных уравнениях. Реализация может либо масштабировать значения пикселей целых чисел в значения с плавающей запятой в диапазоне от 0,0 до 1,0, либо использовать слегка измененные версии уравнений, которые работают исключительно в целочисленной области и тем не менее производят аналогичные результаты эталонным уравнениям.

  Обычно значения целых чисел связаны со значениями с плавающей запятой таким образом, что целое число 0 эквивалентно значению с плавающей запятой 0,0, а целое число 2ⁿ-1 (где n — количество битов в представлении) эквивалентно 1,0. Для 8-битных представлений это означает, что 0x00 представляет 0,0, а 0xff — 1,0.

• Внутренняя реализация может аппроксимировать некоторые уравнения и также может исключить некоторые шаги, чтобы избежать ненужных операций. Например, рассмотрим дискретное целочисленное изображение с непредво-умноженными значениями альфа-канала, которое использует 8 бит на компонент для хранения. Сохраненные значения для почти прозрачного затемненного красного цвета могут быть:

  (A, R, G, B) = (0x01, 0xb0, 0x00, 0x00)

  Если использовалась целочисленная арифметика и это значение композировалось в режиме SRC без дополнительного альфа-канала, то математические вычисления показали бы, что результаты (в целочисленном формате) были:

  (A, R, G, B) = (0x01, 0x01, 0x00, 0x00)

  Обратите внимание, что промежуточные значения, которые всегда находятся в предво-умноженной форме, позволят целочисленному красному компоненту быть либо 0x00, либо 0x01. Когда мы попытаемся сохранить этот результат обратно в целевое изображение, которое не имеет предво-умножения, деление на альфа-канал даст нам очень мало вариантов для значения красного цвета без предво-умножения. В этом случае реализация, выполняющая вычисления в целочисленном пространстве без сокращений, вероятно, приведет к конечным значениям пикселей:

  (A, R, G, B) = (0x01, 0xff, 0x00, 0x00)

  (Обратите внимание, что 0x01, деленное на 0x01, дает 1,0, что эквивалентно значению 0xff в формате хранения на 8 бит.)

  В качестве альтернативы, реализация, использующая арифметику с плавающей запятой, может дать более точные результаты и в конечном итоге вернуть исходное значение пикселя с небольшими, если таковые имеются, ошибками округления. Или же реализация, использующая целочисленную арифметику, может решить, что поскольку уравнения сводятся к виртуальной операции NOP для цветовых значений, если они выполняются в пространстве с плавающей запятой, она может передать пиксель без изменений в целевое изображение и избежать всех вычислений полностью.

  Все эти реализации стремятся соблюдать одни и те же уравнения, но используют различные компромиссы между целочисленной и арифметикой с плавающей запятой, а также сокращенными или полными уравнениями. Для учета таких различий, вероятно, лучше всего ожидать, что предво-умноженная форма результатов будет совпадать между реализациями и форматами изображений. В этом случае оба ответа, выраженные в предво-умноженной форме, будут эквивалентны:

  (A, R, G, B) = (0x01, 0x01, 0x00, 0x00)

  и, следовательно, они все будут совпадать.

• Из-за техники упрощения уравнений для повышения эффективности вычислений некоторые реализации могут работать по-разному при столкновении с результатами альфа-значений 0,0 в целевом изображении без предво-умножения. Обратите внимание, что упрощение удаления деления на альфа-канал в случае правила SRC технически не является корректным, если знаменатель (альфа) равен 0. Но поскольку результаты должны ожидаться точными только при просмотре в предво-умноженной форме, альфа-значение 0 фактически делает результирующие цветовые компоненты нерелевантными, и поэтому точного поведения в этом случае не следует ожидать.

Поля

CLEAR

@Native
public static final int CLEAR

Ar = 0
  Cr = 0

См. также:

Значения константных полей

SRC

@Native
public static final int SRC

Ar = As
  Cr = Cs

См. также:

Значения константных полей

DST

@Native
public static final int DST

Ar = Ad
  Cr = Cd

С:

1.4

См. также:

Значения константных полей

SRC_OVER

@Native
public static final int SRC_OVER

Ar = As + Ad*(1-As)
  Cr = Cs + Cd*(1-As)

См. также:

Значения константных полей

DST_OVER

@Native
public static final int DST_OVER

Ar = As*(1-Ad) + Ad
  Cr = Cs*(1-Ad) + Cd

См. также:

Значения константных полей

SRC_IN

@Native
public static final int SRC_IN

Ar = As*Ad
  Cr = Cs*Ad

См. также:

Значения константных полей

DST_IN

@Native
public static final int DST_IN

Ar = Ad*As
  Cr = Cd*As

См. также:

Значения константных полей

SRC_OUT

@Native
public static final int SRC_OUT

Ar = As*(1-Ad)
  Cr = Cs*(1-Ad)

См. также:

Значения константных полей

DST_OUT

@Native
public static final int DST_OUT

Ar = Ad*(1-As)
  Cr = Cd*(1-As)

См. также:

Значения константных полей

SRC_ATOP

@Native
public static final int SRC_ATOP

Ar = As*Ad + Ad*(1-As) = Ad
  Cr = Cs*Ad + Cd*(1-As)

С:

1.4

См. также:

Значения константных полей

DST_ATOP

@Native
public static final int DST_ATOP

Ar = As*(1-Ad) + Ad*As = As
  Cr = Cs*(1-Ad) + Cd*As

С:

1.4

См. также:

Значения константных полей

XOR

@Native
public static final int XOR

Ar = As*(1-Ad) + Ad*(1-As)
  Cr = Cs*(1-Ad) + Cd*(1-As)

С:

1.4

См. также:

Значения константных полей

Clear

public static final AlphaComposite Clear

AlphaComposite объект, реализующий непрозрачное правило CLEAR с альфой 1.0f.

См. также:

CLEAR

Src

public static final AlphaComposite Src

AlphaComposite объект, реализующий непрозрачное правило SRC с альфой 1.0f.

См. также:

SRC

Dst

public static final AlphaComposite Dst

AlphaComposite объект, реализующий непрозрачное правило DST с альфой 1.0f.

С:

1.4

См. также:

DST

SrcOver

public static final AlphaComposite SrcOver

AlphaComposite объект, реализующий непрозрачное правило SRC_OVER с альфой 1.0f.

См. также:

SRC_OVER

DstOver

public static final AlphaComposite DstOver

AlphaComposite объект, реализующий непрозрачное правило DST_OVER с альфой 1.0f.

См. также:

DST_OVER

SrcIn

public static final AlphaComposite SrcIn

AlphaComposite объект, реализующий непрозрачное правило SRC_IN с альфой 1.0f.

См. также:

SRC_IN

DstIn

public static final AlphaComposite DstIn

AlphaComposite объект, реализующий непрозрачное правило DST_IN с альфой 1.0f.

См. также:

DST_IN

SrcOut

public static final AlphaComposite SrcOut

AlphaComposite объект, реализующий непрозрачное правило SRC_OUT с альфой 1.0f.

См. также:

SRC_OUT

DstOut

public static final AlphaComposite DstOut

AlphaComposite объект, реализующий непрозрачное правило DST_OUT с альфой 1.0f.

См. также:

DST_OUT

SrcAtop

public static final AlphaComposite SrcAtop

AlphaComposite объект, реализующий непрозрачное правило SRC_ATOP с альфой 1.0f.

С:

1.4

См. также:

SRC_ATOP

DstAtop

public static final AlphaComposite DstAtop

AlphaComposite объект, реализующий непрозрачное правило DST_ATOP с альфой 1.0f.

С:

1.4

См. также:

DST_ATOP

Xor

public static final AlphaComposite Xor

AlphaComposite объект, реализующий непрозрачное правило XOR с альфой 1.0f.

С:

1.4

См. также:

XOR

Методы

getInstance

public static AlphaComposite getInstance(int rule)

Создаёт объект AlphaComposite с указанным правилом.

Параметры:

rule - правило композиции

Исключения:

IllegalArgumentException - если rule не является одним из следующих: CLEAR, SRC, DST, SRC_OVER, DST_OVER, SRC_IN, DST_IN, SRC_OUT, DST_OUT, SRC_ATOP, DST_ATOP, или XOR

getInstance

public static AlphaComposite getInstance(int rule,
                                         float alpha)

Создаёт объект AlphaComposite с указанным правилом и постоянной альфой для умножения на альфу источника. Источник умножается на указанную альфу перед композицией с назначением.

Параметры:

rule - правило композиции

alpha - постоянное значение альфа, которое будет умножаться на альфа исходного изображения. alpha должно быть числом с плавающей точкой в диапазоне от 0,0 до 1,0 включительно.

Исключения:

IllegalArgumentException - если alpha меньше 0,0 или больше 1,0, или если rule не является одним из следующих: CLEAR, SRC, DST, SRC_OVER, DST_OVER, SRC_IN, DST_IN, SRC_OUT, DST_OUT, SRC_ATOP, DST_ATOP или XOR

createContext

public CompositeContext createContext(ColorModel srcColorModel,
                                      ColorModel dstColorModel,
                                      RenderingHints hints)

Создаёт контекст для операции композиции. Контекст содержит состояние, используемое при выполнении операции композиции.

Определено в:

createContext в интерфейсе Composite

Параметры:

srcColorModel - ColorModel источника

dstColorModel - ColorModel назначения

hints - подсказка, которую использует объект контекста для выбора между альтернативными способами отрисовки

Возвращает:

объект CompositeContext, используемый для выполнения операций композиции.

getAlpha

public float getAlpha()

Возвращает значение альфа данного объекта AlphaComposite. Если у этого объекта AlphaComposite нет значения альфа, возвращается 1,0.

Возвращает:

значение альфа данного объекта AlphaComposite.

getRule

public int getRule()

Возвращает правило композиции данного объекта AlphaComposite.

Возвращает:

правило композиции данного объекта AlphaComposite.

derive

public AlphaComposite derive(int rule)

Возвращает подобный объект AlphaComposite, использующий указанное правило композиции. Если этот объект уже использует указанное правило композиции, возвращается этот же объект.

Параметры:

rule - правило композиции

Возвращает:

объект AlphaComposite, полученный из этого объекта и использующий указанное правило композиции.

Исключения:

IllegalArgumentException - если rule не является одним из следующих: CLEAR, SRC, DST, SRC_OVER, DST_OVER, SRC_IN, DST_IN, SRC_OUT, DST_OUT, SRC_ATOP, DST_ATOP или XOR

С:

1.6

derive

public AlphaComposite derive(float alpha)

Возвращает подобный объект AlphaComposite, использующий указанное значение альфа. Если у этого объекта уже есть указанное значение альфа, возвращается этот же объект.

Параметры:

alpha - постоянное значение альфа, которое будет умножаться на альфа исходного изображения. alpha должно быть числом с плавающей точкой в диапазоне от 0,0 до 1,0 включительно.

Возвращает:

объект AlphaComposite, полученный из этого объекта и использующий указанное значение альфа.

Исключения:

IllegalArgumentException - если alpha меньше 0,0 или больше 1,0

С:

1.6

hashCode

public int hashCode()

Возвращает код хэша для этой композиции.

Переопределяет:

hashCode в классе Object

Возвращает:

код хэша для этой композиции.

См. также:

Object.equals(java.lang.Object), System.identityHashCode(java.lang.Object)

equals

public boolean equals(Object obj)

Переопределяет:

equals в классе Object

Параметры:

obj - объект Object для проверки равенства

Возвращает:

true если obj равен этому объекту AlphaComposite; false в противном случае.

См. также:

Object.hashCode(), HashMap