使用 Graphics2D 以亚像素级精度绘制图像

Question

我目前正在尝试以常规速率在屏幕上绘制图像，就像在视频游戏中一样。

不幸的是，由于图像移动的速度，一些帧是相同的，因为图像尚未移动完整的像素。

有没有办法为 Graphics2D 提供 float 值来绘制图像的屏幕位置，而不是 int 值？

最初这是我所做的：

BufferedImage srcImage = sprite.getImage ( );
Position imagePosition = ... ; //Defined elsewhere
g.drawImage ( srcImage, (int) imagePosition.getX(), (int) imagePosition.getY() );

这当然是阈值，因此图片不会在像素之间移动，而是从一个像素跳到下一个像素。

下一个方法是将绘画颜色设置为纹理并在指定位置绘制。不幸的是，这产生了不正确的结果，显示的是平铺而不是正确的抗锯齿。

g.setRenderingHint ( RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON );

BufferedImage srcImage = sprite.getImage ( );

g.setPaint ( new TexturePaint ( srcImage, new Rectangle2D.Float ( 0, 0, srcImage.getWidth ( ), srcImage.getHeight ( ) ) ) );

AffineTransform xform = new AffineTransform ( );

xform.setToIdentity ( );
xform.translate ( onScreenPos.getX ( ), onScreenPos.getY ( ) );
g.transform ( xform );

g.fillRect(0, 0, srcImage.getWidth(), srcImage.getHeight());

我应该怎么做才能达到Java中图像的亚像素渲染的预期效果？

Answer 1

您可以使用 BufferedImage 和 AffineTransform 绘制到缓冲图像，然后将缓冲图像绘制到绘制事件中的组件。

    /* overrides the paint method */
    @Override
    public void paint(Graphics g) {
        /* clear scene buffer */
        g2d.clearRect(0, 0, (int)width, (int)height);

        /* draw ball image to the memory image with transformed x/y double values */
        AffineTransform t = new AffineTransform();
        t.translate(ball.x, ball.y); // x/y set here, ball.x/y = double, ie: 10.33
        t.scale(1, 1); // scale = 1 
        g2d.drawImage(image, t, null);

        // draw the scene (double percision image) to the ui component
        g.drawImage(scene, 0, 0, this);
    }

在这里查看我的完整示例：http://pastebin.com/hSAkYWqM

Answer 2

您可以使用亚像素精度自行合成图像，但这需要您做更多的工作。简单的双线性插值对于游戏来说应该足够好了。下面是执行此操作的伪 C++ 代码。

通常，要在位置 (a,b) 绘制精灵，您需要执行以下操作：

for (x = a; x < a + sprite.width; x++)
{
    for (y = b; y < b + sprite.height; y++)
    {
        *dstPixel = alphaBlend (*dstPixel, *spritePixel);
        dstPixel++;
        spritePixel++;
    }
    dstPixel += destLineDiff; // Move to start of next destination line
    spritePixel += spriteLineDiff; // Move to start of next sprite line
}

要进行子像素渲染，您需要执行相同的循环，但要考虑子像素偏移，如下所示：

float xOffset = a - floor (a);
float yOffset = b - floor (b);
for (x = floor(a), spriteX = 0; x < floor(a) + sprite.width + 1; x++, spriteX++)
{
    for (y = floor(b), spriteY = 0; y < floor (b) + sprite.height + 1; y++, spriteY++)
    {
        spriteInterp = bilinearInterp (sprite, spriteX + xOffset, spriteY + yOffset);
        *dstPixel = alphaBlend (*dstPixel, spriteInterp);
        dstPixel++;
        spritePixel++;
    }
    dstPixel += destLineDiff; // Move to start of next destination line
    spritePixel += spriteLineDiff; // Move to start of next sprite line
}

bilinearInterp()函数看起来像这样：

Pixel bilinearInterp (Sprite* sprite, float x, float y)
{
    // Interpolate the upper row of pixels
    Pixel* topPtr = sprite->dataPtr + ((floor (y) + 1) * sprite->rowBytes) + floor(x) * sizeof (Pixel);
    Pixel* bottomPtr = sprite->dataPtr + (floor (y) * sprite->rowBytes) + floor (x) * sizeof (Pixel);

    float xOffset = x - floor (x);
    float yOffset = y - floor (y);

    Pixel top = *topPtr + ((*(topPtr + 1) - *topPtr) * xOffset;
    Pixel bottom = *bottomPtr + ((*(bottomPtr + 1) - *bottomPtr) * xOffset;
    return bottom + (top - bottom) * yOffset;
}

这应该不使用额外的内存，但需要额外的时间来渲染。

Answer 3

在做了像劳伦斯兰提出的事情后，我成功解决了我的问题。

最初，我有以下代码，其中 g 在调用该方法之前转换为 16:9 坐标系：

private void drawStar(Graphics2D g, Star s) {

    double radius = s.getRadius();
    double x = s.getX() - radius;
    double y = s.getY() - radius;
    double width = radius*2;
    double height = radius*2;

    try {

        BufferedImage image = ImageIO.read(this.getClass().getResource("/images/star.png"));
        g.drawImage(image, (int)x, (int)y, (int)width, (int)height, this);

    } catch (IOException ex) {
        Logger.getLogger(View.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
    }

}

但是，正如提问者 Kaushik Shankar 所指出的，将双精度位置转换为整数使得图像“跳跃”，并将双精度尺寸转换为整数使其缩放“跳跃”（为什么 g.drawImage 不接受双精度？！）。我发现对我有用的是：

private void drawStar(Graphics2D g, Star s) {

    AffineTransform originalTransform = g.getTransform();

    double radius = s.getRadius();
    double x = s.getX() - radius;
    double y = s.getY() - radius;
    double width = radius*2;
    double height = radius*2;

    try {

        BufferedImage image = ImageIO.read(this.getClass().getResource("/images/star.png"));

        g.translate(x, y);
        g.scale(width/image.getWidth(), height/image.getHeight());

        g.drawImage(image, 0, 0, this);

    } catch (IOException ex) {
        Logger.getLogger(View.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
    }

    g.setTransform(originalTransform);

}

不过，这似乎是一种愚蠢的做法。

Answer 4

相应地更改图像的分辨率，不存在具有子像素坐标的位图之类的东西，因此基本上您可以做的就是创建一个比您想要渲染到屏幕上的图像更大的内存图像，但允许您“子像素” “ 准确性。

当您绘制内存中的较大图像时，您可以将其复制并重新采样为最终用户可见的较小渲染。

例如：100x100 的图像和 50x50 调整大小/重新采样的对应图像：

请参阅：http://en.wikipedia.org/wiki/Resampling_%28bitmap%29