Graphics2D Implementierung für Java mit verlegtem Koordinatenursprung

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01.05.2024

Es gibt seit vielen Jahren immer mal wieder Leute, die im Internet fragen, ob man in Javas diversen Methoden zum Zeichnen von Graphiken das Koordinatensystem so ändern könnte, dass sich der Koordinatenursprung links unten befindet und die positive y-Achse nach oben weist. Meist sind die Antworten dann, dass eine Affine Transformation eingeschaltet werden solle, die das Bild spiegelt.

Das könnte man zwar tun, aber dann tauchen alle Bildinhalte, bei denen es auf die Orientierung ankommt, auf dem Kopf stehend im Resultat auf. Besonders störend ist das bei Text, aber auch Bitmap-Graphiken und Farbverläufe werden dann genau anders herum dargestellt, als es eigentlich beabsichtigt war.

Man könnte das natürlich dadurch umgehen, dass man vor dem Hinzufügen solcher oder ähnlicher Graphikelemente die Transformation wiederum umkehrt. Aber das ist kompliziert und fehleranfällig. Es müsste doch auch eine einfachere Methode geben, das Koordinatensystem zu verlagern.

Nachdem ich mit Gedanken so weit gekommen war, wollte ich es ausprobieren - und siehe da - es funktioniert. Die folgende Abbildung zeichnet dieselben Elemente zweimal - einmal direkt in den Graphics-Context der JComponent und einmal in meinen speziellen Graphics-Context, der den Koordinatenursprung nach links unten verlegt und die y-Achse nach oben kippt. Man erkennt, dass nicht nur Text und Bitmap-Graphiken korrekt orientiert sind, sondern dass auch alle Graphik-Primitiven korrekt dargestellt werden - sogar zwei meiner eigenen funktionieren problemlos, wie man hier sehen kann. Der Inhalt eines solchen Graphics-Context kann natürlich wieder in verschiedenen Bitmap- und Vektor-Formaten gespeichert werden (das Beispiel liegt als SVG-Graphik vor) und es ist ebenfalls möglich, die Darstellung mit dem Skizzenmodus zu kombinieren.

Screenshot Mehrere Graphik-Primitiven im Standard-Koordinatensystem von Java und in meiner Implementierung gegenübergestellt

Der dazu verwendete Graphics-Context sieht wie folgt aus:

/*
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 * WENN SIE AUF DIE MOEGLICHKEIT EINES SOLCHEN SCHADENS HINGEWIESEN WORDEN SIND.
 *
 */

package de.elbosso.ui.awt;

import java.awt.*; import java.awt.font.FontRenderContext; import java.awt.font.GlyphVector; import java.awt.geom.*; import java.awt.image.BufferedImage; import java.awt.image.BufferedImageOp; import java.awt.image.ImageObserver; import java.awt.image.RenderedImage; import java.awt.image.renderable.RenderableImage; import java.text.AttributedCharacterIterator; import java.util.Map;

public class YPointUpGraphics extends java.awt.Graphics2D { private final java.awt.Graphics2D client; private final java.awt.geom.AffineTransform transform; private final int verticalXAxisOffset;

public YPointUpGraphics(java.awt.Graphics2D g1, int verticalXAxisOffset) { super(); client=(java.awt.Graphics2D)g1.create(); this.verticalXAxisOffset=verticalXAxisOffset; transform=java.awt.geom.AffineTransform.getTranslateInstance(0,0); transform.scale(1,-1); transform.translate(0,-verticalXAxisOffset); }

@Override public Graphics create(int x, int y, int width, int height) { return new YPointUpGraphics((Graphics2D) client.create(x, y, width, height),verticalXAxisOffset); }

@Override public FontMetrics getFontMetrics() { return client.getFontMetrics(); }

@Override public void drawRect(int x, int y, int width, int height) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); int ty=(int)(dst1.getY()-height); Shape shp=new Rectangle2D.Double(dst1.getX(),ty,width,height); client.draw(shp); }

@Override public void draw3DRect(int x, int y, int width, int height, boolean raised) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); int ty=(int)(dst1.getY()-height); client.draw3DRect((int)dst1.getX(),ty,width,height, raised); }

@Override public void fill3DRect(int x, int y, int width, int height, boolean raised) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); int ty=(int)(dst1.getY()-height); client.fill3DRect((int)dst1.getX(),ty,width,height, raised); }

@Override public void draw(Shape s) { Shape shp=createShape(s); client.draw(shp); }

@Override public boolean drawImage(Image img, AffineTransform xform, ImageObserver obs) { return client.drawImage(img,xform,obs); }

@Override public void drawImage(BufferedImage img, BufferedImageOp op, int x, int y) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); int ty=(int)(dst1.getY()-img.getHeight()); client.drawImage(img,op,(int)dst1.getX(),ty); }

@Override public void drawRenderedImage(RenderedImage img, AffineTransform xform) { client.drawRenderedImage(img,xform); }

@Override public void drawRenderableImage(RenderableImage img, AffineTransform xform) { client.drawRenderableImage(img,xform); }

@Override public void drawPolygon(Polygon p) { draw(p); }

@Override public void fillPolygon(Polygon p) { fill(p); }

@Override public void drawChars(char[] data, int offset, int length, int x, int y) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); int ty=(int)(dst1.getY());//-img.getHeight()); client.drawChars(data, offset, length, (int)dst1.getX(),ty); }

@Override public void drawBytes(byte[] data, int offset, int length, int x, int y) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); int ty=(int)(dst1.getY());//-img.getHeight()); client.drawBytes(data, offset, length, (int)dst1.getX(),ty); }

@Override public void finalize() { client.finalize(); }

@Override public String toString() { return client.toString(); }

@Override public Rectangle getClipRect() { return client.getClipRect(); }

@Override public boolean hitClip(int x, int y, int width, int height) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); int ty=(int)(dst1.getY()-height); return client.hitClip((int)dst1.getX(),ty, width, height); }

@Override public Rectangle getClipBounds(Rectangle r) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(r.x,r.y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); int ty=(int)(dst1.getY()-r.height); return client.getClipBounds(new Rectangle((int)(dst1.getX()),ty,r.width,r.height)); }

@Override public Graphics create() { return new YPointUpGraphics((java.awt.Graphics2D) client.create(),verticalXAxisOffset); }

@Override public void translate(int x, int y) { client.translate(x,-y); }

@Override public void translate(double tx, double ty) { client.translate(tx,-ty); }

@Override public void rotate(double theta) { client.rotate(-theta); }

@Override public void rotate(double theta, double x, double y) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); client.rotate(-theta,dst1.getX(),dst1.getY()); }

@Override public void scale(double sx, double sy) { client.scale(sx,sy); }

@Override public void shear(double shx, double shy) { client.shear(shx,shy); }

@Override public void transform(AffineTransform Tx) { client.transform(Tx); }

@Override public void setTransform(AffineTransform Tx) { client.setTransform(Tx); }

@Override public AffineTransform getTransform() { return client.getTransform(); }

@Override public Paint getPaint() { return client.getPaint(); }

@Override public Composite getComposite() { return client.getComposite(); }

@Override public void setBackground(Color color) { client.setBackground(color); }

@Override public Color getBackground() { return client.getBackground(); }

@Override public Stroke getStroke() { return client.getStroke(); }

@Override public void clip(Shape s) { Shape shp=createShape(s); client.clip(shp); }

@Override public FontRenderContext getFontRenderContext() { return client.getFontRenderContext(); }

@Override public Color getColor() { return client.getColor(); }

@Override public void setColor(Color c) { client.setColor(c); }

@Override public void setPaintMode() { client.setPaintMode(); }

@Override public void setXORMode(Color c1) { client.setXORMode(c1); }

@Override public Font getFont() { return client.getFont(); }

@Override public void setFont(Font font) { client.setFont(font); }

@Override public FontMetrics getFontMetrics(Font f) { return client.getFontMetrics(f); }

@Override public Rectangle getClipBounds() { return client.getClipBounds(); }

@Override public void clipRect(int x, int y, int width, int height) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); int ty=(int)(dst1.getY()-height); client.clipRect((int)dst1.getX(),ty,width,height); }

@Override public void setClip(int x, int y, int width, int height) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); int ty=(int)(dst1.getY()-height); client.setClip((int)dst1.getX(),ty,width,height); }

@Override public Shape getClip() { return client.getClip(); }

@Override public void setClip(Shape clip) { Shape shp=createShape(clip); client.setClip(shp); }

@Override public void copyArea(int x, int y, int width, int height, int dx, int dy) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); int ty=(int)(dst1.getY()-height); client.copyArea((int)dst1.getX(),ty,width,height,dx,-dy); }

@Override public void drawLine(int x1, int y1, int x2, int y2) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x1,y1); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); java.awt.geom.Point2D src2=new Point2D.Double(x2,y2); java.awt.geom.Point2D dst2=transform.transform(src2,null); client.drawLine((int)dst1.getX(),(int)dst1.getY(),(int)dst2.getX(),(int)dst2.getY()); } @Override public void fillRect(int x, int y, int width, int height) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); int ty=(int)(dst1.getY()-height); Shape shp=new Rectangle2D.Double(dst1.getX(),ty,width,height); client.fill(shp); }

@Override public void clearRect(int x, int y, int width, int height) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); int ty=(int)(dst1.getY()-height); client.clearRect((int)dst1.getX(),ty,width,height); }

@Override public void drawRoundRect(int x, int y, int width, int height, int arcWidth, int arcHeight) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); int ty=(int)(dst1.getY()-height); client.drawRoundRect((int)dst1.getX(),ty,width,height,arcWidth,arcHeight); }

@Override public void fillRoundRect(int x, int y, int width, int height, int arcWidth, int arcHeight) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); int ty=(int)(dst1.getY()-height); client.fillRoundRect((int)dst1.getX(),ty,width,height,arcWidth,arcHeight); }

@Override public void drawOval(int x, int y, int width, int height) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); int ty=(int)(dst1.getY()-height); client.drawOval((int)dst1.getX(),ty,width,height); }

@Override public void fillOval(int x, int y, int width, int height) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); int ty=(int)(dst1.getY()-height); client.fillOval((int)dst1.getX(),ty,width,height); }

@Override public void drawArc(int x, int y, int width, int height, int startAngle, int arcAngle) { Arc2D shp=new Arc2D.Double(x,y,width,height,startAngle,arcAngle, Arc2D.OPEN); draw(shp); }

@Override public void fillArc(int x, int y, int width, int height, int startAngle, int arcAngle) { Arc2D shp=new Arc2D.Double(x,y,width,height,startAngle,arcAngle, Arc2D.PIE); fill(shp); }

@Override public void drawPolyline(int[] xPoints, int[] yPoints, int nPoints) { GeneralPath newshape = new GeneralPath(); newshape.moveTo(xPoints[0],yPoints[0]); for(int i=1;i<nPoints;++i) newshape.lineTo(xPoints[i],yPoints[i]); draw(newshape); }

@Override public void drawPolygon(int[] xPoints, int[] yPoints, int nPoints) { Polygon shp=new Polygon(xPoints,yPoints,nPoints); draw(shp); }

@Override public void fillPolygon(int[] xPoints, int[] yPoints, int nPoints) { Polygon shp=new Polygon(xPoints,yPoints,nPoints); fill(shp); }

@Override public void drawString(String str, int x, int y) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); client.drawString(str, (int)dst1.getX(),(int)dst1.getY()); }

@Override public void drawString(String str, float x, float y) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); client.drawString(str,(float) dst1.getX(),(float) dst1.getY()); }

@Override public void drawString(AttributedCharacterIterator iterator, int x, int y) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); client.drawString(iterator, (int)dst1.getX(),(int)dst1.getY()); }

@Override public void drawString(AttributedCharacterIterator iterator, float x, float y) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); client.drawString(iterator,(float) dst1.getX(),(float) dst1.getY()); }

@Override public void drawGlyphVector(GlyphVector g, float x, float y) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); client.drawGlyphVector(g,(float) dst1.getX(),(float) dst1.getY()); }

@Override public void fill(Shape s) { Shape shp=createShape(s); client.fill(shp); }

@Override public boolean hit(Rectangle rect, Shape s, boolean onStroke) { Shape shp=createShape(s); return client.hit(rect,shp,onStroke); }

@Override public GraphicsConfiguration getDeviceConfiguration() { return client.getDeviceConfiguration(); }

@Override public void setComposite(Composite comp) { client.setComposite(comp); }

@Override public void setPaint(Paint paint) { client.setPaint(paint); }

@Override public void setStroke(Stroke s) { client.setStroke(s); }

@Override public void setRenderingHint(RenderingHints.Key hintKey, Object hintValue) { client.setRenderingHint(hintKey,hintValue); }

@Override public Object getRenderingHint(RenderingHints.Key hintKey) { return client.getRenderingHint(hintKey); }

@Override public void setRenderingHints(Map<?, ?> hints) { client.setRenderingHints(hints); }

@Override public void addRenderingHints(Map<?, ?> hints) { client.addRenderingHints(hints); }

@Override public RenderingHints getRenderingHints() { return client.getRenderingHints(); }

@Override public boolean drawImage(Image img, int x, int y, ImageObserver observer) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); int ty=(int)(dst1.getY()-img.getHeight(observer)); return client.drawImage(img,(int)dst1.getX(),ty,observer); }

@Override public boolean drawImage(Image img, int x, int y, int width, int height, ImageObserver observer) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); int ty=(int)(dst1.getY()-img.getHeight(observer)); return client.drawImage(img,(int)dst1.getX(),ty,width,height,observer); }

@Override public boolean drawImage(Image img, int x, int y, Color bgcolor, ImageObserver observer) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); int ty=(int)(dst1.getY()-img.getHeight(observer)); return client.drawImage(img,(int)dst1.getX(),ty,bgcolor,observer); }

@Override public boolean drawImage(Image img, int x, int y, int width, int height, Color bgcolor, ImageObserver observer) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(x,y); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); int ty=(int)(dst1.getY()-img.getHeight(observer)); return client.drawImage(img,(int)dst1.getX(),ty,width,height,bgcolor,observer); }

@Override public boolean drawImage(Image img, int dx1, int dy1, int dx2, int dy2, int sx1, int sy1, int sx2, int sy2, ImageObserver observer) { //TODO: return client.drawImage(img, dx1, dy1, dx2, dy2, sx1, sy1, sx2, sy2, observer); }

@Override public boolean drawImage(Image img, int dx1, int dy1, int dx2, int dy2, int sx1, int sy1, int sx2, int sy2, Color bgcolor, ImageObserver observer) { //TODO: return client.drawImage(img, dx1, dy1, dx2, dy2, sx1, sy1, sx2, sy2, bgcolor, observer); }

@Override public void dispose() { client.dispose(); } public Shape createShape(Shape shape) { GeneralPath newshape = new GeneralPath(); // Start with an empty shape

// Iterate through the specified shape, perturb its coordinates, and // use them to build up the new shape. float[] coords = new float[6]; float x = 0; float y = 0; for (int j = 0; j < 1; ++j) { for (PathIterator i = shape.getPathIterator(null); !i.isDone(); i .next()) { int type = i.currentSegment(coords); switch (type) { case PathIterator.SEG_MOVETO: transform(type, x, y, coords, 2); newshape.moveTo(coords[0], coords[1]); break; case PathIterator.SEG_LINETO: transform(type, x, y, coords, 2); newshape.lineTo(coords[0], coords[1]); break; case PathIterator.SEG_QUADTO: transform(type, x, y, coords, 4); newshape.quadTo(coords[0], coords[1], coords[2], coords[3]); break; case PathIterator.SEG_CUBICTO: transform(type, x, y, coords, 6); newshape.curveTo(coords[0], coords[1], coords[2], coords[3], coords[4], coords[5]); break; case PathIterator.SEG_CLOSE: newshape.closePath(); break; } } } return newshape; }

private void transform(int type, float x, float y, float[] coords, int i) { for (int loop=0;loop<i/2;++loop) { java.awt.geom.Point2D src=new Point2D.Double(coords[loop*2],coords[loop*2+1]); java.awt.geom.Point2D dst1=transform.transform(src,null); coords[loop*2]=(float)dst1.getX(); coords[loop*2+1]=(float)dst1.getY(); } } }

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Manche nennen es Blog, manche Web-Seite - ich schreibe hier hin und wieder über meine Erlebnisse, Rückschläge und Erleuchtungen bei meinen Hobbies.

Wer daran teilhaben und eventuell sogar davon profitieren möchte, muß damit leben, daß ich hin und wieder kleine Ausflüge in Bereiche mache, die nichts mit IT, Administration oder Softwareentwicklung zu tun haben.

Ich wünsche allen Lesern viel Spaß und hin und wieder einen kleinen AHA!-Effekt...

PS: Meine öffentlichen GitHub-Repositories findet man hier - meine öffentlichen GitLab-Repositories finden sich dagegen hier.