多媒體編程知識(shí)

多媒體編程知識(shí)11.1圖像處理Java支持兩種圖像格式JPEG和GIF。11.1.1圖像種類1.BMPBMP是Windows的標(biāo)準(zhǔn)位圖文件格式，含有固定數(shù)量的像素點(diǎn)顏色，可用Windows的畫(huà)圖程序打開(kāi)。這種圖像在放大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)鋸齒邊緣，變得很不清晰。圖像文件沒(méi)有被壓縮過(guò)，規(guī)模較大，不適合在InternetJava不能顯示這種圖像。2.JPEG或JPGJPEG稱為聯(lián)合圖像專家組（jointphotographicexpertsgroup），可用瀏覽器打開(kāi)。JPEG（或JPG）圖像格式一般用來(lái)顯示照片和具有連續(xù)色調(diào)的圖像，它能保存圖像所有顏色信息。JPEG是一種壓縮的文件格式，在打開(kāi)時(shí)自動(dòng)解壓縮。由于壓縮后的文件規(guī)模較小，成為Internet上廣泛使用的圖像格式，Java可以顯示這種圖像。3.GIFGIF稱為圖像交換格式（graphicinterchangeformat），可用瀏覽器打開(kāi)。GIF圖像是一種壓縮文件格式，由于它能最大限度地減少文件轉(zhuǎn)換時(shí)間，所以在HTML文件中常用于顯示插圖或圖標(biāo)。GIF格式能有效減少文件大小，有利于在Internet上使用，Java支持這種圖像格式。圖11.111.1.2圖像的顯示例11.1在Applet中顯示一幅圖像，如圖11.1所示。importjava.applet.Applet;importjava.awt.Image;importjava.awt.Graphics;publicclassShowImageextendsApplet{Imageimg;publicvoidinit(){img=getImage(getCodeBase(),″bld.jpg″);}publicvoidpaint(Graphicsg){g.drawImage(img,30,10,this);}}1.加載圖像加載圖像一般放在初始化方法init中進(jìn)行。程序中的getImage方法可加載Java支持的圖像文件，它有兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)是圖像文件地址，一個(gè)是圖像文件名稱。由于Applet是面向網(wǎng)絡(luò)的，因此圖像文件的存儲(chǔ)位置并不局限于本地計(jì)算機(jī)的磁盤目錄，大部分情況是直接讀取Web服務(wù)器上的圖像文件。getImage方法返回一個(gè)Image對(duì)象，它的調(diào)用格式為：ImagegetImage(URLurl)ImagegetImage(URLurl,Stringname)其中url是一個(gè)URL類的對(duì)象，代表一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址（關(guān)于URL的概念請(qǐng)參考下一章的內(nèi)容），例如下面的語(yǔ)句可以加載sun公司W(wǎng)eb服務(wù)器指定位置上的一幅圖片：getImage(newURL(″://java.sun/graphics/people.gif″));2.顯示圖像顯示圖像需要調(diào)用Graphics類的方法drawImage，它可以將Image對(duì)象關(guān)聯(lián)的圖像顯示在Applet的指定位置。drawImage方法的調(diào)用格式如下：booleandrawImage(Imageimg,intx,inty,ImageObserverobserver)booleandrawImage(Imageimg,intx,inty,Colorbgcolor,ImageObserverobserver)其中img就是要顯示的圖像、x和y是圖像顯示位置（x和y可取負(fù)值，表示一部分圖像被移出了顯示區(qū)）、bgcolor是圖像顯示區(qū)域的背景色、observer是圖像加載跟蹤器，通常將該參數(shù)指定為this，即由Applet負(fù)責(zé)跟蹤圖像的加載情況。這兩種方法都是將圖像照原樣顯示，能不能對(duì)圖像進(jìn)行縮放呢？使用下面兩種調(diào)用格式就可以對(duì)圖像進(jìn)行縮放顯示：booleandrawImage(Imageimg,intx,inty,intwidth,intheight,ImageObserverobserver)booleandrawImage(Imageimg,intx,inty,intw,inth,Colorc,ImageObserverobserver)圖11.2例11.2圖像的縮放顯示，如圖11.2所示。importjava.awt.*;importjava.applet.*;publicclassShowImage1extendsApplet{Imageimg;publicvoidinit(){img=getImage(getCodeBase(),″ball.jpg″);}publicvoidpaint(Graphicsg){intw=img.getWidth(this);inth=img.getHeight(this);g.drawImage(img,20,40,this);//原圖g.drawImage(img,120,70,w/2,h/2,this);//縮小一倍g.drawImage(img,160,0,w*2,h*2,this);//放大一倍}}上述程序加載了一個(gè)圓球圖像，在paint方法中調(diào)用getWidth和getHeight方法取得圖像的寬度和高度。然后分別顯示了原圖、縮小一倍和放大一倍的圖像。11.1.3幻燈機(jī)效果如果Applet僅僅是顯示一幅圖像，沒(méi)有什么特別的意義，不如直接在HTML文件中顯示圖像。Applet應(yīng)該做HTML做不到的事情，例如像幻燈機(jī)那樣連續(xù)顯示圖像。例11.3多幅圖像的顯示，如圖11.3所示。圖11.3importjava.awt.*;importjava.awt.event.*;importjava.applet.*;publicclassShowImage2extendsApplet{intindex;Imageimgs［］=newImage［6］;publicvoidinit(){addMouseListener(newMouseAdapter(){publicvoidmouseClicked(MouseEvente){index=++index%6;repaint();}});for(inti=0;i<6;i++)imgs［i］=getImage(getCodeBase(),″duke″+(i+1)+″.gif″);}publicvoidpaint(Graphicsg){if(imgs［index］!=null)g.drawImage(imgs［index］,60,20,this);}publicvoidpaint(Graphicsg){if(imgs［index］!=null)g.drawImage(imgs［index］,60,20,this);}}11.1.4生成圖像Java有一個(gè)圖像生成器MemoryImageSource類，可用它在內(nèi)存中生成一幅圖像。下面的例子可在Applet上顯示了一個(gè)漸變底色。圖11.4例11.4一個(gè)漸變圖像的生成，如圖11.4所示。importjava.awt.*;importjava.awt.image.*;importjava.applet.*;publicclassshowextendsApplet{Imageimg;publicvoidinit(){intw=256;//圖像的寬度設(shè)為256inth=256;//圖像的高度設(shè)為256int［］pix=newint［w*h］;intindex=0;for(intred=0;red<h;red++)//red從0變到255for(intblue=0;blue<w;blue++)//blue從0變到255pix［index++］=(255<<24)|(red<<16)|blue;img=createImage(newMemoryImageSource(w,h,pix,0,w));}publicvoidpaint(Graphicsg){g.drawImage(img,0,0,this);}}createImage方法可以創(chuàng)建一個(gè)圖像對(duì)象，它的參數(shù)是一個(gè)圖像生成器，這個(gè)圖像生成器由MemoryImageSource方法擔(dān)任。該方法有5個(gè)參數(shù)：圖像的寬度和高度、代表圖像每一點(diǎn)顏色值的數(shù)組、畫(huà)圖像時(shí)的起始位置、掃描線的寬度。在init方法中，將這5個(gè)參數(shù)準(zhǔn)備好后，生成了圖像對(duì)象，最后在paint方法中將這個(gè)圖像顯示出來(lái)。11.1.5圖形旋轉(zhuǎn)與透明處理在JavaAWT中有一個(gè)增強(qiáng)圖形類Graphics2D，提供了對(duì)圖形、圖像和文本的特殊處理，可實(shí)現(xiàn)縮放、旋轉(zhuǎn)、透明等效果。下面的例子演示了圖形的旋轉(zhuǎn)與透明處理。圖11.5例11.5圖形的旋轉(zhuǎn)與透明處理，如圖11.5所示。importjava.awt.Color;importjava.awt.Graphics;importjava.awt.Graphics2D;importjava.awt.AlphaComposite;publicclassRotateextendsjava.applet.Applet{publicvoidpaint(Graphicsg){g.setColor(Color.red);g.fillRect(100,30,100,100);Graphics2Dg2=(Graphics2D)g;//將g強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為Graphics2D類型intrule=AlphaComposite.SRC-OVER;//指定顏色合成模式floatalpha=0.5f;//指定顏色透明值A(chǔ)lphaCompositeac=AlphaComposite.getInstance(rule,alpha);g2.setComposite(ac);//設(shè)定g2的顏色合成模式g2.setColor(Color.blue);g2.translate(150,10);//轉(zhuǎn)換g2的坐標(biāo)系，平移到（150,10）g2.rotate((45*Math.PI)/180);//繪圖區(qū)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度g2.fillRect(0,0,100,100);}}根據(jù)這兩個(gè)參數(shù)值，調(diào)用AlphaComposite的getInstance方法創(chuàng)建模式對(duì)象ac，然后根據(jù)ac調(diào)用Graphics2D的setComposite方法設(shè)定繪圖區(qū)的顏色合成模式，此后將按照新模式畫(huà)出圖形。Graphics2D的rotate方法以弧度為單位將繪圖區(qū)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一個(gè)指定角度，由于旋轉(zhuǎn)后坐標(biāo)系發(fā)生變化，所以要先調(diào)用translate方法把坐標(biāo)系平移，使畫(huà)出的圖形保持在原坐標(biāo)系的位置上。11.2動(dòng)畫(huà)處理戲軟件的設(shè)計(jì)中，動(dòng)畫(huà)向程序員提出了挑戰(zhàn)，但在Java中實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)則是十分簡(jiǎn)單的事情。下面讓我們一起由淺入深地編寫幾個(gè)動(dòng)畫(huà)程序?qū)嵗⑼ㄟ^(guò)對(duì)這些實(shí)例的逐步改進(jìn)來(lái)探討Java動(dòng)畫(huà)技術(shù)的關(guān)鍵。11.2.1動(dòng)畫(huà)原理其實(shí)，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)原理十分簡(jiǎn)單，首先在屏幕上顯示出第一幀畫(huà)面，過(guò)一會(huì)兒把它擦掉，然后再顯示下一幀畫(huà)面，如此循環(huán)往復(fù)。由于人眼存在著一個(gè)視覺(jué)差，所以感覺(jué)好像畫(huà)面中的物體在不斷運(yùn)動(dòng)。圖11.6例11.6宇宙飛船游太空，如圖11.6所示。importjava.awt.*;importjava.applet.*;publicclassMovingImgextendsApplet{Imagestar,rocket;intx=10;publicvoidinit(){star=getImage(getCodeBase(),″starfield.gif″);rocket=getImage(getCodeBase(),″rocket.gif″);}publicvoidpaint(Graphicsg){g.drawImage(star,0,0,this);g.drawImage(rocket,x,15,this);try{Thread.sleep(50);x+=5;if(x==210){x=10;Thread.sleep(1000);}}catch(InterruptedExceptione){}repaint();}}這是一個(gè)很簡(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)，在Applet中有一個(gè)充當(dāng)太空的背景圖，一艘宇宙飛船在太空?qǐng)D上不斷從左邊移動(dòng)到右邊。程序中創(chuàng)建了兩個(gè)Image對(duì)象star和rocket，在init方法中分別加載了兩個(gè)圖像文件和這兩個(gè)對(duì)象關(guān)聯(lián)起來(lái)。添加了變量x用來(lái)指定飛船的畫(huà)出位置，x初始化為10。在paint方法中，注意到太空總是畫(huà)在指定位置（0,0），而飛船則畫(huà)在位置（x,15），其中x的值是不斷變化的。真正使飛船實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)效果是在try...catch塊中。paint方法的最后一條語(yǔ)句是調(diào)用repaint方法。repaint方法的功能是重畫(huà)圖像，它先調(diào)用update方法將顯示區(qū)清空，再調(diào)用paint方法畫(huà)出圖像。這就形成了一個(gè)循環(huán)，paint調(diào)用了repaint，而repaint又調(diào)用了paint，使飛船不間斷地來(lái)回移動(dòng)。運(yùn)行這個(gè)Applet時(shí)，畫(huà)面有閃爍現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，畫(huà)面越大，update以背景色清除顯示區(qū)所占用的時(shí)間就越長(zhǎng)，不可避免地會(huì)產(chǎn)生閃爍。為了達(dá)到平滑而又沒(méi)有閃爍的動(dòng)畫(huà)效果，就應(yīng)該考慮采取一些補(bǔ)救措施。覆蓋update方法可以降低閃爍，但不能消除它。能有效消除閃爍的方法是采用圖形雙緩沖技術(shù)（graphicsdoublebuffering）。圖11.711.2.2圖形雙緩沖例11.7改進(jìn)后的宇宙飛船游太空，參見(jiàn)圖11.6importjava.awt.*;importjava.applet.*;publicclassMovingImg1extendsApplet{Imagestar,rocket,buffer;GraphicsgContext;intx=10;publicvoidinit(){star=getImage(getCodeBase(),″starfield.gif″);rocket=getImage(getCodeBase(),″rocket.gif″);buffer=createImage(getWidth(),getHeight());gContext=buffer.getGraphics();}publicvoidpaint(Graphicsg){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==210){x=10;Thread.sleep(1000);}catch(InterruptedExceptione){}repaint();}publicvoidupdate(Graphicsg){paint(g);}}11.2.3用線程實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)例11.7用圖形雙緩沖改善了圖像閃爍問(wèn)題，但仍存在一些其他問(wèn)題。例如用戶離開(kāi)網(wǎng)頁(yè)后，嵌入的Applet會(huì)繼續(xù)運(yùn)行，占用CPU時(shí)間。下面的例子出于網(wǎng)絡(luò)實(shí)用的目的，采用獨(dú)立線程實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)。importjava.awt.*;importjava.applet.*;publicclassRunningextendsAppletimplementsRunnable{Imageimg［］=newImage［10］;Imagebuffer;GraphicsgContext;Threadanimate;intindex=0;publicvoidinit(){buffer=createImage(getWidth(),getHeight());gContext=buffer.getGraphics();for(inti=0;i<10;i++)img［i］=getImage(getCodeBase(),″T″+(i+1)+″.gif″);}publicvoidstart(){if(animate==null){animate=newThread(this);animate.start();}}publicvoidstop(){if(animate!=null)animate=null;}publicvoidrun(){while(true){gContext.drawImage(img［index］,100,20,this);repaint();try{animate.sleep(50);}catch(InterruptedExceptione){}gContext.clearRect(100,20,100,100);index=++index%10;}}publicvoidpaint(Graphicsg){g.drawImage(buffer,0,0,this);}publicvoidupdate(Graphicsg){paint(g);}}本程序加載了10個(gè)圖像（T1.gif～T10.gif），采用了圖形雙緩沖技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了Runnable接口中的run方法，這是一個(gè)和Applet同時(shí)運(yùn)行的線程。對(duì)線程的控制由Applet的start和stop方法完成，Applet運(yùn)行時(shí)，就在start方法中啟動(dòng)線程，Applet停止時(shí)，就在stop方法中停止線程。對(duì)圖像的操作全部放在run方法的永恒循環(huán)當(dāng)中。首先調(diào)用gContext的drawImage方法把當(dāng)前圖像畫(huà)在屏幕緩沖區(qū)內(nèi)，怎樣把它顯示在屏幕上呢？是在paint方法中把屏幕緩沖區(qū)拷貝到屏幕上。但paint方法一般無(wú)法直接調(diào)用，因?yàn)橐獋鬟f給它一個(gè)圖形參數(shù)，所以通過(guò)調(diào)用repaint方法來(lái)間接調(diào)用paint以完成屏幕拷貝。repaint方法無(wú)參數(shù)，它將調(diào)用update方法，由update方法調(diào)用paint方法并傳遞g參數(shù)。這就是我們?cè)榻B過(guò)的一個(gè)線程負(fù)責(zé)準(zhǔn)備圖像而另一個(gè)線程負(fù)責(zé)顯示圖像的動(dòng)畫(huà)方法。接下來(lái)，線程休眠50毫秒，然后清除屏幕緩沖區(qū)中的圖像，將圖像下標(biāo)加1并取模。如果不清除屏幕緩沖區(qū)中的圖像，將會(huì)出現(xiàn)圖像重疊。下標(biāo)加1后求余數(shù)，可保證取值范圍總是0～9。11.2.4文字的動(dòng)畫(huà)顯示例11.9顯示一個(gè)由小連續(xù)變大的字符串，如圖11.8所示。圖11.8importjava.awt.*;importjava.applet.*;publicclassRollingextendsAppletimplementsRunnable{Imagebuffer;GraphicsgContext;Threadanimate;Strings=″這是文字動(dòng)畫(huà)″;intw,h,x,y,size=12;publicvoidinit(){w=getWidth();h=getHeight();buffer=createImage(w,h);gContext=buffer.getGraphics();gContext.setColor(Color.blue);}publicvoidstart(){if(animate==null){animate=newThread(this);animate.start();}}publicvoidstop(){if(animate!=null)animate=null;}publicvoidrun(){while(true){x=(w-s.length()*size)/2;y=(h+size)/2;gContext.setFont(newFont(″宋體″,Font.PLAIN,size));gContext.drawString(s,x,y);repaint();try{animate.sleep(50);}catch(InterruptedExceptione){}gContext.clearRect(0,0,w,h);if(++size>40)size=12;}}publicvoidpaint(Graphicsg){g.drawImage(buffer,0,0,this);}publicvoidupdate(Graphicsg){paint(g);}}在run方法的永恒循環(huán)中，首先計(jì)算出字符串顯示位置x和y，使字符串每一次都顯示在Applet的中心。調(diào)用gContext的setFont方法指定字體為宋體、字體風(fēng)格為PLAIN、字體大小為size。調(diào)用gContext的drawString方法在指定位置輸出字符串。然后調(diào)用repaint方法進(jìn)行屏幕拷貝。線程休眠50毫秒后，清除后臺(tái)屏幕中的圖像。最后，對(duì)字體大小size進(jìn)行處理，每次增量后，如果size大于40就恢復(fù)到初始值12。11.2.5圖像高級(jí)處理——水中倒影例11.10用一幅圖像制作出它的水中倒影，并能顯示水波紋，如圖11.9所示。圖11.9importjava.awt.*;importjava.applet.*;publicclassLakeextendsAppletimplementsRunnable{Threadanimate;Imageimg,buffer;GraphicsgContext;intwidth,height;publicvoidinit(){img=getImage(getCodeBase(),″tree.jpeg″);MediaTrackertracker=newMediaTracker(this);//創(chuàng)建圖像加載跟蹤器tracker.addImage(img,0);//添加要跟蹤的圖像，代號(hào)為0try{tracker.waitForID(0);//等待圖像加載完畢}catch(InterruptedExceptione){}width=img.getWidth(this);height=img.getHeight(this)/2;//僅使用圖像的一半buffer=createImage(2*width,height);//創(chuàng)建后臺(tái)屏幕，原始圖像的兩倍寬度gContext=buffer.getGraphics();gContext.drawImage(img,0,-height,this);//圖像的下半部分畫(huà)到后臺(tái)屏幕for(inti=0;i<height;i++)//將圖像逐線拷貝，生成圖像倒影gContext.copyArea(0,i,width,1,width,(height-1)-2*i);//拷貝到后臺(tái)屏幕右半邊gContext.clearRect(0,0,width,height);//清除后臺(tái)屏幕左半邊}publicvoidstart(){if(animate==null){animate=newThread(this);animate.start();}}publicvoidstop(){if(animate!=null)animate=null;}publicvoidrun(){intdy,num=0;doubled;while(true){d=num*Math.PI/6;//生成一個(gè)角度，共有12個(gè)值for(inti=0;i<height;i++){dy=(int)((i/12.0D+1)*Math.sin(height/12.0D*(height-i)/(i+1)+d));//經(jīng)驗(yàn)公式gContext.copyArea(width,i+dy,width,1,-width,-dy);//從右向左拷貝生成波紋}repaint();num=++num%12;try{Thread.sleep(50);}catch(InterruptedExceptione){}}}publicvoidupdate(Graphicsg){paint(g);}publicvoidpaint(Graphicsg){g.drawImage(img,0,-height,this);//顯示圖像的下半部分g.drawImage(buffer,0,height,this);//顯示圖像倒影，合成一幅完整圖像}}11.3數(shù)字音頻11.3.1加載聲音文件在Applet中播放聲音十分簡(jiǎn)單，加載聲音文件，然后調(diào)用play方法播放即可。Java提供了兩種播放聲音的方式：一種是通過(guò)Applet類的play方法，一種是通過(guò)AudioClip接口中的方法來(lái)播放。Applet的play方法可以將聲音文件的加載與播放一并完成，其調(diào)用格式如下：voidplay(URLurl)voidplay(URLurl,Stringname)其中URL是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址，網(wǎng)絡(luò)地址若包含聲音文件可采用第一種形式，否則采用第二種形式，播放本地計(jì)算機(jī)上的聲音文件也可采用第二種形式。假設(shè)有一個(gè)MIDI聲音文件trip.mid和Applet放在同一個(gè)目錄下，采用如下調(diào)用格式即可播放：play(getCodeBase(),″trip.mid″);Applet的getAudioClip方法可創(chuàng)建這樣的對(duì)象，該方法加載指定網(wǎng)絡(luò)地址的聲音文件，并返回一個(gè)AudioClip對(duì)象，調(diào)用格式如下：AudioClipgetAudioClip(URLurl)AudioClipgetAudioClip(URLurl,Stringname)創(chuàng)建AudioClip對(duì)象后，聲音文件即被加載，可調(diào)用它的方法處理聲音文件。如果該方法沒(méi)有找到指定的聲音文件，將返回null值，此時(shí)不能引用所創(chuàng)建的對(duì)象。AudioClip只有3個(gè)方法：voidplay()播放一遍；voidloop()連續(xù)播放；voidstop()停止播放。11.3.2在Applet中播放聲音例11.11本地計(jì)算機(jī)工作目錄下有5個(gè)聲音文件，代表了5種聲音格式，加載并播放這些聲音文件。結(jié)果如圖11.10所示。圖11.10importjava.awt.*;importjava.awt.event.*;importjava.applet.Applet;importjava.applet.AudioClip;publicclassSoundPlayextendsAppletimplement