Java程序设计 第九章 多媒体与图形学程序设计 授课教师：赵小敏 浙江工业大学 软件学院 JAVA

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1 Java程序设计 第九章 多媒体与图形学程序设计 授课教师：赵小敏 浙江工业大学 软件学院 zxm@zjut.edu.cn JAVA
第九章 多媒体与图形学程序设计 JAVA 授课教师：赵小敏 浙江工业大学 软件学院 © 2005 赵小敏 Java Programming Java Programming

2 第9章补充 多媒体与图形学程序设计 主要内容： 一、声音播放 二、图像显示 三、图形处理 四、动画处理 © 2005 赵小敏
第9章补充 多媒体与图形学程序设计 主要内容： 一、声音播放 二、图像显示 三、图形处理 四、动画处理 © 2005 赵小敏 Java Programming

3 一、声音播放 1、加载声音文件 在Applet中播放声音十分简单，加载声音文件，然后调 用play方法播放即可。Java提供了两种播放声音的方式： 一种是通过Applet类的play方法，一种是通过 AudioClip接口中的方法来播放。Applet的play方法可 以将声音文件的加载与播放一并完成，其调用格式如下： void play(URL url) void play(URL url, String name) © 2005 赵小敏 Java Programming

4 加载声音文件 其中URL是一个网络地址，网络地址若包含声音文件 可采用第一种形式，否则采用第二种形式，播放本地计 算机上的声音文件也可采用第二种形式。假设有一个 MIDI声音文件trip.mid和Applet放在同一个目录下， 采用如下调用格式即可播放： play(getCodeBase( ),″trip.mid″); Applet的getAudioClip方法可创建这样的对象，该方 法加载指定网络地址的声音文件，并返回一个 AudioClip对象，调用格式如下： AudioClip getAudioClip(URL url) AudioClip getAudioClip(URL url, String name) © 2005 赵小敏 Java Programming

5 加载声音文件 创建AudioClip对象后，声音文件即被加载，可调用它 的方法处理声音文件。如果该方法没有找到指定的声 音文件，将返回null值，此时不能引用所创建的对象。 AudioClip只有3个方法： void play()播放一遍； void loop()连续播放； void stop()停止播放。 © 2005 赵小敏 Java Programming

6 本地计算机工作目录下有4个声音文件，代表 了.au 、 .mid、 .wav种声音格式，加载并播 放这些声音文件。结果如下图所示:
在Applet中播放声音 本地计算机工作目录下有4个声音文件，代表 了.au 、 .mid、 .wav种声音格式，加载并播 放这些声音文件。结果如下图所示: © 2005 赵小敏 Java Programming

7 例1程序源码： J_Audio.java import java.applet.*; import java.awt.*;
import java.awt.event.*; import javax.swing.*; public class J_Audio extends JApplet implements ActionListener, ItemListener{ private AudioClip m_soundFirst, m_soundSecond,m_soundThird, m_soundFourth, m_soundCurrent; private JButton m_buttonPlay, m_buttonLoop, m_buttonStop; private JComboBox m_comboChoose; public void init( ) // Build interfaces and set sounds{ Container container = getContentPane( ); container.setLayout( new FlowLayout( ) ); © 2005 赵小敏 Java Programming

8 String choices[] = { "hi", "bark","PINBALL","BATTVLOW" };
m_comboChoose = new JComboBox( choices ); m_comboChoose.addItemListener( this ); container.add( m_comboChoose ); m_buttonPlay = new JButton( "Play" ); m_buttonPlay.addActionListener( this ); container.add( m_buttonPlay ); m_buttonLoop = new JButton( "Loop" ); m_buttonLoop.addActionListener( this ); container.add( m_buttonLoop ); m_buttonStop = new JButton( "Stop" ); m_buttonStop.addActionListener( this ); container.add( m_buttonStop ); // load sounds and set m_soundCurrent m_soundFirst = getAudioClip( getDocumentBase( ), "hi.au" ); m_soundSecond = getAudioClip( getDocumentBase( ), "bark.au" ); m_soundThird = getAudioClip( getDocumentBase( ), "PINBALL.MID" ); m_soundFourth = getAudioClip( getDocumentBase( ), "BATTVLOW.WAV" ); m_soundCurrent = m_soundFirst; }

9 public void stop( ) { // Stop playing sound
m_soundCurrent.stop( ); } public void itemStateChanged( ItemEvent e ) { switch(m_comboChoose.getSelectedIndex( )){ case 0:m_soundCurrent=m_soundFirst;break; case 1:m_soundCurrent=m_soundSecond;break; case 2:m_soundCurrent=m_soundThird;break; case 3:m_soundCurrent=m_soundFourth;break; default:m_soundCurrent=m_soundFirst;break; public void actionPerformed(ActionEvent e){ if ( e.getSource( ) == m_buttonPlay ) m_soundCurrent.play( ); else if ( e.getSource( ) == m_buttonLoop ) m_soundCurrent.loop( ); else if ( e.getSource( ) == m_buttonStop ) } // End of method: actionPerformed

10 二、图像显示 Java支持两种图像格式JPEG和GIF。 JPEG称为联合图像专家组（joint photographic experts group），可用浏览器打开。JPEG（或JPG） 图像格式一般用来显示照片和具有连续色调的图 像，它能保存图像所有颜色信息。JPEG是一种压缩 的文件格式，在打开时自动解压缩。 GIF称为图像交换格式（graphic interchange format），可用浏览器打开。GIF图像是一种压缩 文件格式，由于它能最大限度地减少文件转换时间， 所以在HTML文件中常用于显示插图或图标。GIF 格式能有效减少文件大小，有利于在Internet上 使用，Java支持这种图像格式。 © 2005 赵小敏 Java Programming

11 1、加载图像 加载图像一般放在初始化方法init中进行。程序中 的getImage方法可加载Java支持的图像文件，它 有两个参数，一个是图像文件地址，一个是图像文 件名称。由于Applet是面向网络的，因此图像文件 的存储位置并不局限于本地计算机的磁盘目录，大 部分情况是直接读取Web服务器上的图像文件。 Java.applet.Applet的成员getImage方法返回 一个Image对象，它的调用格式为： Image getImage(URL url) Image getImage(URL url, String name) © 2005 赵小敏 Java Programming

12 2、显示图像 显示图像需要调用Graphics类的方法 drawImage，它可以将Image对象关联的图像显 示在Applet的指定位置。drawImage方法的调用 格式如下： boolean drawImage(Image img, int x, int y, ImageObserver observer) Color bgcolor, ImageObserver observer) © 2005 赵小敏 Java Programming

13 2、显示图像 其中img就是要显示的图像、x和y是图像显示位置（x 和y可取负值，表示一部分图像被移出了显示区）、 bgcolor是图像显示区域的背景色、observer是图像加 载跟踪器，通常将该参数指定为this，即由Applet负 责跟踪图像的加载情况。 这两种方法都是将图像照原样显示，能不能对图像进 行缩放呢？使用下面两种调用格式就可以对图像进行 缩放显示： boolean drawImage(Image img, int x, int y, int width, int height, ImageObserver observer) boolean drawImage(Image img, int x, int y, int w, int h, Color c, ImageObserver observer) © 2005 赵小敏 Java Programming

14 例2：显示图像 import java.awt.*; import javax.swing.*;
public class J_Image extends JApplet{ Image m_image[] = new Image[2]; public void init( ) { m_image[0]= getImage(getCodeBase( ), "ts1.gif"); m_image[1]= getImage(getCodeBase( ), "ts2.gif"); } // End of method: init public void paint(Graphics g){ g.drawImage(m_image[0], 0, 0, 150, 150, this); g.drawImage(m_image[1], 150, 0, 150, 150, this); g.drawImage(m_image[0], 0, 150, 300, 150, this); } // End of method: paint } // End of class: J_Image © 2005 赵小敏 Java Programming

15 运行结果 © 2005 赵小敏 Java Programming

16 3、幻灯机效果 如果Applet 仅仅是显示一幅图像，没有什么特别的 意义，不如直接在HTML文件中显示图像。Applet应 该做HTML做不到的事情，例如像幻灯机那样连续显 示图像。 多幅图像的显示，如下图： © 2005 赵小敏 Java Programming

17 例3：多幅图像的显示 for (int i=0; i<14; i++)
import java.awt.*; import java.awt.event.*; import java.applet.*; public class ShowDoggy extends Applet { int index; Image imgs[]=new Image[14]; public void init(){ addMouseListener(new MouseAdapter() { public void mouseClicked(MouseEvent e) { index=++index%6; repaint(); } }); for (int i=0; i<14; i++) imgs[i]=getImage(getCodeBase(),"doggy/T"+i+".gif"); } public void paint(Graphics g){ if (imgs[index]!=null) g.drawImage(imgs[index],20,20,this); © 2005 赵小敏 Java Programming

18 三、图形处理 基本的图形类： Color类：包含控制颜色的方法和常量 Font类：包含控制字体的方法和常量
Polygon类：包含创建多边形的方法 Graphis类：包含了绘制字符串、线条、矩形及其它形状的方法 Rectangle类：用来绘制矩形 java.awt.geom.CubicCurve2D.Double类：画抛物线 java.awt.geom.Arc2D.Double 类：画圆弧 java.awt.geom.Ellipse2D.Double 类：画椭圆 © 2005 赵小敏 Java Programming

19 图形环境和图形对象 在java中，图形环境使得可以在屏幕上绘图，对各种 图形的显示通过类Graphics和Graphics2D来完成。
Component类的paint方法以一个Graphics对象作为参 数，在Component执行paint操作时，系统将Graphics 对象传送给paint方法。 public void paint（Graphics g） © 2005 赵小敏 Java Programming Java Programming

20 Java API提供Color类定义颜色的方法和常量。
颜色控制 Java API提供Color类定义颜色的方法和常量。 每种颜色都是由红、绿和篮三种颜色组成，称为 RGB值。一个RGB值由三个部分，是0～255的整数 或0.0~1.0的浮点数。RGB值越大，相应颜色的含 量越大。 例4：使用几种不同的颜色绘制填充矩形和字符串 © 2005 赵小敏 Java Programming

21 字体控制 Java API提供Font类定义字体的方法和常量。 Font类的构造函数有三个参数：字体名称、字体风格和 字体大小。
字体名称可以是运行程序的系统所支持的任何一种字体， 如Java字体Monospaced,SansSerif和Serif 字体风格可以是Font.PLAIN,Font.ITALIC和Font.BOLD, 字体风格可以组合使用，如Font.ITALIC＋Font.BOLD 字体大小是以点来衡量的，一个点是1/21英寸 注意：制定一个系统不存在的字体是一种逻辑错误。 © 2005 赵小敏 Java Programming

22 例5：显示4种不同大小、不同字体的文本 public void paint( Graphics g ) {
g.setFont( new Font( "Serif", Font.BOLD, 12 ) ); g.drawString( "Serif 12 point bold.", 20, 50 ); g.setFont( new Font( "Monospaced", Font.ITALIC, 24 ) ); g.drawString( "Monospaced 24 point italic.", 20, 70 ); g.setFont( new Font( "SansSerif", Font.PLAIN, 14 ) ); g.drawString( "SansSerif 14 point plain.", 20, 90 ); g.setColor( Color.red ); g.setFont( new Font( "Serif", Font.BOLD + Font.ITALIC, 18 ) ); g.drawString( g.getFont().getName() + " " + g.getFont().getSize() + " point bold italic.", 20, 110 ); } © 2005 赵小敏 Java Programming

23 画线、矩形和椭圆 例6：线、矩形、3D矩形、圆角矩形和椭圆的绘制。 public void paint( Graphics g ) {
g.setColor( Color.red ); g.drawLine( 5, 30, 350, 30 ); g.setColor( Color.blue ); g.drawRect( 5, 40, 90, 55 ); g.fillRect( 100, 40, 90, 55 ); g.setColor( Color.cyan ); g.fillRoundRect( 195, 40, 90, 55, 50, 50 ); g.drawRoundRect( 290, 40, 90, 55, 20, 20 ); g.setColor( Color.yellow ); g.draw3DRect( 5, 100, 90, 55, true ); g.fill3DRect( 100, 100, 90, 55, false ); g.setColor( Color.magenta ); g.drawOval( 195, 100, 90, 55 ); g.fillOval( 290, 100, 90, 55 ); } © 2005 赵小敏 Java Programming

24 画圆弧 弧形是椭圆的一部分，弧的角度以度来衡量。例7： 演示drawArc和fillArc。
public void paint( Graphics g ){ // start at 0 and sweep 360 degrees g.setColor( Color.yellow ); g.drawRect( 15, 35, 80, 80 ); g.setColor( Color.black ); g.drawArc( 15, 35, 80, 80, 0, 360 ); // start at 0 and sweep 110 degrees g.drawRect( 100, 35, 80, 80 ); g.drawArc( 100, 35, 80, 80, 0, 110 ); // start at 0 and sweep -270 degrees g.drawRect( 185, 35, 80, 80 ); g.drawArc( 185, 35, 80, 80, 0, -270 ); g.fillArc( 15, 120, 80, 40, 0, 360 ); // start at 270 and sweep -90 degrees g.fillArc( 100, 120, 80, 40, 270, -90 ); g.fillArc( 185, 120, 80, 40, 0, -270 ); } © 2005 赵小敏 Java Programming

25 例8：画多边形和折线 public void paint( Graphics g ) {
int xValues[] = { 20, 40, 50, 30, 20, 15 }; int yValues[] = { 50, 50, 60, 80, 80, 60 }; Polygon poly1 = new Polygon( xValues, yValues, 6 ); g.drawPolygon( poly1 ); int xValues2[] = { 70, 90, 100, 80, 70, 35, 60 }; int yValues2[] = { 100, 100, 110, 110, 130, 110, 90 }; g.drawPolyline( xValues2, yValues2, 7 ); int xValues3[] = { 120, 140, 150, 190 }; int yValues3[] = { 40, 70, 80, 60 }; g.fillPolygon( xValues3, yValues3, 4 ); Polygon poly2 = new Polygon(); poly2.addPoint( 165, 135 ); poly2.addPoint( 175, 150 ); poly2.addPoint( 270, 200 ); poly2.addPoint( 200, 220 ); poly2.addPoint( 130, 180 ); g.fillPolygon( poly2 ); } © 2005 赵小敏 Java Programming

26 结果显示 (70,100) (90,100) (100,110) (60,90) (65,110) (80,110) (70,130) © 2005 赵小敏 Java Programming

27 Java2D API Java2D API提供绘制复杂图形的二维图形功能类，具体 在以下包中： java.awt.*
java.awt.image.* java.awt.color.* java.awt.font.* java.awt.geom.* java.awt.print.* java.awt.image.renderable © 2005 赵小敏 Java Programming

28 Java2D图形 java.awt.geom包中提供一 些Java2D图形功能的类， 包括Ellipse2D.Double, Rectangle2D.Double, RoundRectangle2D.Double ,Arc2D.Double和 Line2D.Double等。 例9：演示几种Java2D图形 和绘制的特性 例10：绘制五角星 © 2005 赵小敏 Java Programming

29 游戏软件的设计中，动画向程序员提出了挑战，但在 Java中实现动画则是十分简单的事情。
四、动画处理 游戏软件的设计中，动画向程序员提出了挑战，但在 Java中实现动画则是十分简单的事情。 下面让我们一起由浅入深地编写几个动画程序实例，并 通过对这些实例的逐步改进来探讨Java动画技术的关 键。 © 2005 赵小敏 Java Programming

30 1、动画原理 计算机动画原理十分简单，首先在屏幕上显示出 第一帧画面，过一会儿把它擦掉，然后再显示下一 帧画面，如此循环往复。由于人眼存在着一个视觉 差，所以感觉好像画面中的物体在不断运动。 © 2005 赵小敏 Java Programming

31 例11：宇宙飞船游太空 try { Thread.sleep(30); x+=5; if (x==400) { x=0;
import java.awt.*; import java.applet.*; public class MovingImg extends Applet { Image star, rocket; int x=0; public void init() { star=getImage(getCodeBase(),"starfield.gif"); rocket=getImage(getCodeBase(),"rocketship.gif"); } public void paint(Graphics g) { g.drawImage(star,0,0,this); g.drawImage(rocket,x,15,this); try { Thread.sleep(30); x+=5; if (x==400) { x=0; Thread.sleep(600); } } catch (InterruptedException e) {} repaint(); © 2005 赵小敏 Java Programming

32 程序分析（1） 这是一个很简单的动画，在Applet中有一个充当太空的 背景图，一艘宇宙飞船在太空图上不断从左边移动到右 边。
程序中创建了两个Image对象star和rocket，在init方 法中分别加载了两个图像文件和这两个对象关联起来。 添加了变量x用来指定飞船的画出位置，x初始化为10。 在paint方法中，注意到太空总是画在指定位置（0, 0）， 而飞船则画在位置（x, 15），其中x的值是不断变化的。 © 2005 赵小敏 Java Programming

33 程序分析（2） 真正使飞船实现动画效果是在try...catch块中。
paint方法的最后一条语句是调用repaint方法。repaint方 法的功能是重画图像，它先调用update方法将显示区清空， 再调用paint方法画出图像。这就形成了一个循环，paint调 用了repaint，而repaint又调用了paint，使飞船不间断地 来回移动。 运行这个Applet时，画面有闪烁现象。一般来说，画面越大， update以背景色清除显示区所占用的时间就越长，不可避 免地会产生闪烁。为了达到平滑而又没有闪烁的动画效果， 就应该考虑采取一些补救措施。 覆盖update方法可以降低闪烁，但不能消除它。能有效消 除闪烁的方法是采用图形双缓冲技术（graphics double buffering）。 © 2005 赵小敏 Java Programming

34 2、图形双缓冲技术 例12：改进后的宇宙飞船游太空 try { Thread.sleep(10); x+=2; if (x==400) {
import java.awt.*; import java.applet.*; public class MovingImg extends Applet { Image star, rocket, buffer; Graphics gContext; int x=10; public void init() { star=getImage(getCodeBase(),"starfield.gif"); rocket=getImage(getCodeBase(),"rocketship.gif"); buffer=createImage(getWidth(),getHeight()); gContext=buffer.getGraphics(); } public void paint(Graphics g) { gContext.drawImage(star,0,0,this); gContext.drawImage(rocket,x,15,this); g.drawImage(buffer,0,0,this); try { Thread.sleep(10); x+=2; if (x==400) { x=10; Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) {} repaint(); public void update(Graphics g) { paint(g); © 2005 赵小敏 Java Programming

35 3、用线程实现动画 例12用图形双缓冲改善了图像闪烁问题，但仍存在一 些其他问题。例如用户离开网页后，嵌入的Applet会继 续运行，占用CPU时间。下面的例13出于网络实用的目 的，采用独立线程实现动画。 © 2005 赵小敏 Java Programming

36 import java.awt.*; import java.applet.*; public class Running extends Applet implements Runnable { Image img[]=new Image[14]; Image buffer; Graphics gContext; Thread animate; int index=0; public void init() { buffer=createImage(getWidth(),getHeight()); gContext=buffer.getGraphics(); for (int i=0;i<14;i++) img[i]=getImage(getCodeBase(),"doggy/T"+i+".gif"); } public void start() { if (animate==null) { animate=new Thread(this); animate.start();

37 public void stop() { if (animate!=null) animate=null; } public void run() { while(true) { gContext.drawImage(img[index],100,20,this); repaint(); try { animate.sleep(200); } catch (InterruptedException e) {} gContext.clearRect(100,20,100,100); index=++index%10; public void paint(Graphics g) { g.drawImage(buffer,0,0,this); public void update(Graphics g) { paint(g);

38 例13程序分析（1） 本程序加载了14个图像（T0.gif～T13.gif），采用了图 形双缓冲技术，实现了Runnable接口中的run方法， 这是一个和Applet同时运行的线程。对线程的控制由 Applet的start和stop方法完成，Applet运行时，就在 start方法中启动线程，Applet停止时，就在stop方法 中停止线程。 对图像的操作全部放在run方法的永恒循环当中。首先 调用gContext的drawImage方法把当前图像画在屏 幕缓冲区内，怎样把它显示在屏幕上呢？是在paint方 法中把屏幕缓冲区拷贝到屏幕上。但paint方法一般无 法直接调用，因为要传递给它一个图形参数，所以通过 调用repaint方法来间接调用paint以完成屏幕拷贝。 © 2005 赵小敏 Java Programming

39 例13程序分析（2） repaint方法无参数，它将调用update方法，由 update方法调用paint方法并传递g参数。这就是我们 曾介绍过的一个线程负责准备图像而另一个线程负责 显示图像的动画方法。接下来，线程休眠50毫秒，然后 清除屏幕缓冲区中的图像，将图像下标加1并取模。如 果不清除屏幕缓冲区中的图像，将会出现图像重叠。下 标加1后求余数，可保证取值范围总是0～9。 © 2005 赵小敏 Java Programming

40 Thank You… Any ?? © 2005 赵小敏 Java Programming